基于QUARTUS的步進(jìn)電機(jī)控制器仿真設(shè)計(jì)

1、成績評定表學(xué)生姓名班級學(xué)號專業(yè)課程設(shè)計(jì)題目評語組長簽字：成績?nèi)掌?01年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院專業(yè)學(xué)生姓名班級學(xué)號課程設(shè)計(jì)題目步進(jìn)電機(jī)控制器實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù)：訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行查找資料、選擇方案、代碼設(shè)計(jì)、撰寫報(bào)告，進(jìn)一步加深對EDA技術(shù)的理解。能正確劃分設(shè)計(jì)層次；收集資料；獨(dú)立思考，刻苦專研，嚴(yán)禁抄襲；按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，認(rèn)真、正確地書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。步進(jìn)電機(jī)的控制主要通過5個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，分別表示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排：課程設(shè)計(jì)時(shí)間為10天（2周）1、調(diào)研、查資料1天。2、總體方案設(shè)計(jì)2天。3、代碼設(shè)計(jì)與調(diào)試5天。4、撰寫報(bào)告1天。5、驗(yàn)收1天

2、。指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長：201年月日 I目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 1設(shè)計(jì)目的1 HYPERLINK l bookmark6 2設(shè)計(jì)要求和任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark8 1.2.1設(shè)計(jì)要求1 HYPERLINK l bookmark10 1.2.2設(shè)計(jì)任務(wù)1 HYPERLINK l bookmark12 3.總體設(shè)計(jì)思路及原理描述1 HYPERLINK l bookmark14 3.1系統(tǒng)硬件原理圖1 HYPERLINK l bookmark16 3.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理2 HYPERLI

3、NK l bookmark18 4程序設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l bookmark20 5.編譯/仿真4 HYPERLINK l bookmark22 5.1編譯過程4 HYPERLINK l bookmark24 5.1.1建立頂層設(shè)計(jì)文件夾TRAFFIC_CTROL4 HYPERLINK l bookmark26 TRAFFIC_CTROL.VHD模塊設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark28 TRAFFIC_CTROL.SCf波形文件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark30 5.2仿真結(jié)果5 HYPERLINK l bookmark32 6心得體會(huì)5 HYPER

4、LINK l bookmark34 7滲考文獻(xiàn)7 設(shè)計(jì)目的訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行查找資料、選擇方案、代碼設(shè)計(jì)、撰寫報(bào)告，進(jìn)一步加深對EDA技術(shù)的理解。設(shè)計(jì)要求和任務(wù)設(shè)計(jì)要求（1）根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求編寫相應(yīng)程序代碼（2）對編寫的VHDL程序代碼進(jìn)行編譯和仿真（3）總結(jié)設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制器，步進(jìn)電機(jī)的控制主要通過5個(gè)按鍵來實(shí)現(xiàn)，分別表示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速和停止總體設(shè)計(jì)思路及原理描述3.1系統(tǒng)硬件原理圖系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示：圖3.1系統(tǒng)原理圖3.2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理三相四線制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)原理為當(dāng)不同繞組一次輪流接通驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁場從而帶動(dòng)

5、步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步次，當(dāng)改變繞組接通次序則會(huì)改變其轉(zhuǎn)向，當(dāng)改變繞組接通頻率則可改變其運(yùn)行速度。在這里，我采用單四拍控制。通過一個(gè)按鍵來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，兩個(gè)按鍵來控制電機(jī)的調(diào)速。三相四線制步進(jìn)電機(jī)的單四拍正反轉(zhuǎn)數(shù)字控制模型如表3.1、表3.2所示：步序D和C和PB3PB2110201300400E相AW寧模PB1PBO00OSH0004H1002H0101H表3.2單四拍反轉(zhuǎn)數(shù)字控制模型-狀態(tài)機(jī)工作時(shí)鐘和-轉(zhuǎn)向開關(guān)-調(diào)速開關(guān)-數(shù)據(jù)類型定義，定義-將現(xiàn)態(tài)和次態(tài)定義-主控時(shí)序進(jìn)程-檢測異步復(fù)位信號，t;-低速-主控組合進(jìn)程-正轉(zhuǎn)-進(jìn)入狀態(tài)s0后輸出程序設(shè)計(jì)該步進(jìn)電機(jī)的源程序TRAFFIC_CTRO

6、L.VHDlibraryieee;useieee.std_logic_1164.all;useieee.std_logic_unsigned.all;entitystepisport(clk,rst:instd_logic;復(fù)位信號a:instd_logic;KEY:instd_logic_vector(1DOWNTO0);y:outstd_logic_vector(3downto0);endstep;architecturebhvofstepistypestatesis(s0,s1,s2,s3);狀態(tài)符號signalc_st,next_st:states;為新的數(shù)據(jù)類型statessigna

7、lclkns:std_logic;signalq:integerrange0to65535;beginreg:process(clk)variablen:integerrange0to65535;beginifrst=1thenc_st=s0;復(fù)位信號后回到初態(tài)s0elsifclkeventandclk=1thenif(qn)thenq=q+1;elseq=0;c_sty=0001;next_sty=0010;next_sty=0100;next_sty=1000;next_stnext_sty=1000;next_sty=0100;next_sty=0010;next_sty=0001;ne

8、xt_stnext_st=s0;endcase;endif;endprocess;endbhv;5.編譯/仿真5.1編譯過程5.1.1建立頂層設(shè)計(jì)文件夾TRAFFIC_CTROL在硬盤適當(dāng)位置建立TRAFFIC_CTROL文件夾。注意：該文件夾的路徑中不能包含漢字。路徑中的所有目錄和子目錄的名稱都必須符合VHDL語言的語法規(guī)則。TRAFFIC_CTROL.VHD模塊設(shè)計(jì)新建一個(gè).VHD格式文件，輸入TRAFFIC_CTROL.VHD源程序后保存在頂層設(shè)計(jì)文件夾中，并進(jìn)行語法查錯(cuò)、編譯。TRAFFIC_CTROLSCf波形文件設(shè)計(jì)新建一個(gè).SCF格式文件，輸入時(shí)鐘及緊急狀態(tài)波形后保存文件，此后即

9、可仿真。5.2仿真結(jié)果仿真如圖5.1所示：MasterTimeBar:0psN：inieV：ilue0EaAIPlelkAI畬2KEYI.r1D3-.1ui畛4.0i.riT聆5rstAICy6yAi妙丁-y3A衿8-y2AI妙g-ylAI妙10l-ytOAi*hm一卜圖5.1仿真結(jié)果圖6心得體會(huì)EDA課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)近一個(gè)星期，通過這一個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，發(fā)現(xiàn)了很多知識(shí)上的漏洞。同時(shí)也看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。這次課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，不僅是鞏固了先前學(xué)的EDA技術(shù)的理論知識(shí)，而且也培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力，更令我的創(chuàng)造性

10、思維得到拓展。在課程設(shè)計(jì)中一個(gè)人的力量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，真正的完成任務(wù)需要共同的智慧與勞動(dòng)，團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們成功的一項(xiàng)非常重要的保證。在這個(gè)過程中，我也曾經(jīng)因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏失落過，也曾經(jīng)仿真成功而熱情高漲。還有一點(diǎn)是我們做任何事情都無法缺少的，那就是細(xì)心認(rèn)真。此次設(shè)計(jì)我們就深深地體會(huì)到了，由于編程的時(shí)候沒有做到足夠的細(xì)心，導(dǎo)致一串代碼弄混了。但是密密麻麻的英文字母混在一起，我始終沒有發(fā)現(xiàn)。最終在調(diào)試的時(shí)候，就出現(xiàn)了問題。只知道出現(xiàn)了問題，就是不知道到問題的根源在哪里，好長時(shí)間都沒有找出問題的所在。這也讓我真正的明白了，科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，它不允許出半點(diǎn)差錯(cuò)，否則后果會(huì)是比較麻煩的。做其他事情也一樣，都需

11、要我們付出足夠的認(rèn)真去對待，才能順利的完成。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。勞動(dòng)是人類生存生活永恒不變的話題。雖然我這次做的課程設(shè)計(jì)不是非常的復(fù)雜，但在設(shè)計(jì)和仿真的過程中，我們也遇到了不少的困難，回首整個(gè)過程，卻受益匪淺。對我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學(xué)無止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財(cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶！7.參考文獻(xiàn)閻石，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).M北京:高等教育出版社,1998譚會(huì)生,EDA技術(shù)及應(yīng)用.M西安：電子科技大學(xué)出版社,2001廖裕評,CPLD數(shù)字電路設(shè)計(jì)使用MAX+plusII入門篇，清華大學(xué)出版,2001馮濤，可編程邏輯器件開發(fā)技術(shù):MAX+plusII入門與提高.M北京:人民郵電出版社,2002