數(shù)電課程設(shè)計1

1、課 程 設(shè) 計 課程名稱 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 題目名稱 5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器 學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院 專業(yè)班級 微電子學(xué)（1）班 學(xué) 號 3112007312 學(xué)生姓名 魏梁 指導(dǎo)教師 徐迎暉 2014 年 6 月 19 日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書題目名稱 5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器學(xué)生學(xué)院 材料與能源學(xué)院專業(yè)班級 微電子學(xué)（1）班姓 名 魏梁學(xué) 號 3112007312一、課程設(shè)計的內(nèi)容 設(shè)計一個5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器。二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)設(shè)計要求包括：1控制器可控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)； 2設(shè)置一個開關(guān)，使控制器控制電機(jī)具有5相10拍3設(shè)計步數(shù)顯示電路，顯示相應(yīng)的步數(shù)；4. 設(shè)

2、有啟動、停止按鈕。注： 五相步進(jìn)電動機(jī)有五個繞組: A、B、C、D、E ,五相十拍的勵磁方式是：正轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB反轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB三、課程設(shè)計應(yīng)完成的工作1. 利用各種電子器件設(shè)計6相12拍步進(jìn)電機(jī)控制器； 2. 利用DE2板對所設(shè)計的電路進(jìn)行驗證； 3. 總結(jié)電路設(shè)計結(jié)果，撰寫課程設(shè)計報告。四、課程設(shè)計進(jìn)程安排序號設(shè)計各階段內(nèi)容地點起止日期1Quartus II 入門學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)計流程實2-214，21211.122進(jìn)一步學(xué)習(xí)Quartus II，講解各設(shè)計任務(wù)及其要求，分配設(shè)計任務(wù)實2-214，212

3、11.123通過查閱資料，獨立完成電路設(shè)計，提交紙質(zhì)電路原理圖草稿實2-214，21211.134在Quartus II和DE2板上實現(xiàn)設(shè)計實2-214，21211.14-165演示和驗收實2-214，21211.15-166完成設(shè)計報告11.16-18五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)查閱步進(jìn)電機(jī)的相關(guān)材料，理解步進(jìn)電機(jī)的主要原理。本設(shè)計中運(yùn)用到的各種芯片的功能，真值表和相應(yīng)的邏輯表達(dá)式。由于本實驗是在實驗室的DE2板上進(jìn)行模擬的，因此必須查閱相應(yīng)的使用說明，以及引腳分配。發(fā)出任務(wù)書日期： 2014 年 6月 5 日 指導(dǎo)教師簽名：計劃完成日期： 2014 年 6 月 19 日 基層教學(xué)單位責(zé)任

4、人簽章：主管院長簽章：摘 要 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本實驗運(yùn)用quartus軟件進(jìn)行設(shè)計分析，并在DE2板上實現(xiàn)相應(yīng)的模擬功能。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞應(yīng)為反映設(shè)計主題內(nèi)容的技術(shù)詞匯，一般為4個左右。五相

5、十拍步進(jìn)電機(jī) Quartus DE2板目 錄1 設(shè)計任務(wù)目的與要求11.1 設(shè)計一個5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器12 模塊及其原理介紹22.1 74292分頻器2 2.2 74190加減計數(shù)器 2.3 7447顯示譯碼器 2.4 7442譯碼器3 設(shè)計方案33.1 設(shè)計思路34 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析45 結(jié)論與問題討論5參考文獻(xiàn)61 設(shè)計任務(wù)目的與要求 1.設(shè)計一個5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器。設(shè)計要求包括：1控制器可控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)； 2設(shè)置一個開關(guān)，使控制器控制電機(jī)具有5相10拍3設(shè)計步數(shù)顯示電路，顯示相應(yīng)的步數(shù)；4. 設(shè)有啟動、停止按鈕。注： 五相步進(jìn)電動機(jī)有五個繞組: A、B、C、D、

6、E ,五相十拍的勵磁方式是：正轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB反轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB2 模塊及其原理介紹2.1分頻器由于DE2板上的時鐘脈沖頻率是50Mhz，為了觀察步進(jìn)電機(jī)控制器的模擬工作狀態(tài)，必須把頻率降低，因此選擇適當(dāng)?shù)姆诸l器。所謂“分頻”，就是把輸入信號的頻率變成成倍數(shù)地低于輸入頻率的輸出信號2.2計數(shù)器模塊74190加減計數(shù)器可以實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)從0到9的計數(shù)；它的功能簡介如下：2.3 7447顯示譯碼器；為了顯示步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)，需要從計數(shù)器的借口外接一個顯示譯碼器，再從譯碼器接出7段數(shù)碼管，即可實現(xiàn)顯示步進(jìn)電機(jī)工作的顯

7、示步數(shù)功能。由于DE2板的LED數(shù)碼管采用共陽極接法，因此選擇7447顯示譯碼器，其功能表如下。2.4 7442譯碼器；為了將計數(shù)器輸出的四位二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換成高低電平，以驅(qū)動電機(jī)（實驗中用LED燈代替），需要一個4線8線譯碼器，本實驗采用7442譯碼器。其真值表如下： 3 設(shè)計方案3.1 通過查閱資料可知，5相10拍步進(jìn)電機(jī)控制器有5個線圈繞組，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)每輸入一個電脈沖，電動機(jī)轉(zhuǎn)動一個角度前進(jìn)一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機(jī)各相繞組的通電順序來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。五相步進(jìn)電動機(jī)有五個繞組:

8、A、B、C、D、E ,五相十拍的勵磁方式是：正轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB反轉(zhuǎn)順序: ABCBCBCDCDCDEDEDEAEAEABAB實驗中用LED代替線圈，LED的亮和滅代表線圈的通電狀態(tài)，用5個LED代表ABCDE五個線圈繞組，而本實驗步進(jìn)電機(jī)有10拍，并且實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，因此需要一個74190加減計數(shù)器和一個4線10線譯碼器。另外實驗要求顯示相應(yīng)的步數(shù)，故需要一個7段字符顯示譯碼器。分頻器用來降低頻率，以便于模擬實驗的記錄和觀察。 4 實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析4.1 利用quartus軟件繪制電路圖，電路圖如下：4.2連接好電路后，在軟件上編譯；4.3分配引腳；4.4再次編譯，無錯誤以后再將電路下載DE2板上。4.5測試電路；5 結(jié)論與問題討論5.1 分頻器不工作，沒有脈沖信號輸入。多次嘗試無效以后查閱資料，在此修改其線路接法。5.2顯示器顯示數(shù)字不完整，原因有兩個：