【连载】 FPGA Verilog HDL 系列实例--------直流电机PWM控制

【连载】 FPGA Verilog HDL 系列实例

Verilog HDL 之直流电机PWM控制

一、实验前知识准备

　　在上一篇中总结了步进电机的控制，这次我将学习一下直流电机的控制，首先，我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。

　　（1）步进电机是以步阶方式分段移动，直流电机通常采用连续移动的控制方式。

　　（2）步进电机采用直接控制方式，它的主要命令和控制变量都是步阶位置；直流电机则是以电机电压为控制变量，以位置或速度为命令变量。

　　（3）直流电机需要反馈控制系统，他会以间接方式控制电机位置。步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。

1、什么是直流电机

　　输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。

2、什么是PWM

　　PWM（脉冲宽度调制）是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

3、开发平台中直流电机驱动的实现

　　开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1.1 直流电机的驱动部电路

二、实验平台

　　Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆

三、实验目标

　　1、了解直流电机PWM的控制方法。

　　2、具有调速功能。

四、实验实现

　　详细实现步骤请参考【连载】 FPGA Verilog HDL 系列实例——–8-3编码器

1、在设计文件中输入Verilog代码。

 1 //--------------------------------------------------------------------------------------------------
 2 // Title       : pwm
 3 // Author      : liwei
 4 // Generated   : Thu Jun 16 22:30:12 2005
 5 //-------------------------------------------------------------------------------------------------
 6 `timescale 1ns / 1ps
 7 
 8 module pwm ( enable , rst , Dir , clk , spd_sel , MA );
 9 
10 input rst ;
11 input clk ;
12 input enable ;                    //控制开关
13 input Dir ;                        //控制方向
14 input [1:0] spd_sel ;            //控制转速
15 
16 output [1:0] MA ;                //电机控制
17 
18 reg [15:0] cntReg; 
19 reg [15:0] cnt;    
20 reg [15:0] cnt_r;    
21 reg pulseout;
22 reg [1:0]MA_r    ;
23 
24 parameter period = \'d10000; 
25 assign MA = MA_r ; 
26 
27 always @ (posedge clk or negedge rst )
28 
29 begin  
30 if ( !rst)                                //复位
31     begin
32     cntReg <=#1 16\'b0;    
33     cnt <= #1 16\'b0;
34     pulseout <= #1 1\'b0;  
35     end
36 else 
37     if (enable == 1\'b0)        MA_r <= 2\'b00;      
38     else
39         begin        
40         MA_r[0] <= pulseout ;
41         MA_r[1] <= ~pulseout;
42            
43         if (Dir == 1\'b1)        cntReg <= cnt_r ; 
44         else if (Dir == 1\'b0)    cntReg <= period - cnt_r ; 
45         
46         cnt    <= cnt +1 ;
47         if (cnt    ==cntReg-1)        pulseout <= #1 1\'b1;    //设定周期时间的一半            
48         else if (cnt == period-1)                         //设定的周期时间
49             begin
50             pulseout <= #1 1\'b0;
51             cnt <= #1 \'b0;
52             end
53         end     
54 end         
55                  
56 always @ ( spd_sel )    
57 begin 
58     case (spd_sel)
59         2\'b00 :    cnt_r <= period-\'d3500 ; 
60         2\'b01 :    cnt_r <= period-\'d2500 ; 
61         2\'b10 :    cnt_r <= period-\'d1750 ; 
62         2\'b11 :    cnt_r <= period-\'d1000 ; 
63     endcase 
64 end 
65                 
66 endmodule