数电实习报告三相步进电机控制器设计Word格式.docx
《数电实习报告三相步进电机控制器设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电实习报告三相步进电机控制器设计Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
该控制器共含有四大部分：
主控制器、步数计数器、译码扫描显示电路、分频器。
分频器由时钟源输入50MHz的脉冲，经过分频器可分频为5Hz和400Hz频率的脉冲，输入给下一级电路。
主控制器部分根据外部输入的控制按键控制电机的转动方向，根据输入的脉冲控制电机的转动频率，并显示相序的变化。
同时向步数计数器输出控制数值，以使步数计数器和主控器同步。
另外在主控制器中还应有一个控制端来接收计数器的反馈，使电机在转动360度后能够停止转动。
计数器部分根据分频器输入的脉冲数进行计数，并由主控制器的输出来控制其是否计数以及清零、暂停等功能。
同时当记数到360步后反馈给主控制器一个控制值使其控制电机停止转动。
将计数的数值输出给译码扫描电器。
译码扫描电路中由分频器的400Hz脉冲控制数码管的扫描频率。
根据计数器的数值通过4-7译码器显示到数码上。
（二）、控制器设计方案：
设计思路：
控制器共有五个输入端口，分别为Clk、s1、s2、s3、k。
Clk为脉冲输入端口。
Clk为输入脉冲，为5Hz，由分频器输入。
k为计数器的返回值，在步数达到360时，该值有效，电机停转。
s1、s2、s3为三个控制键的输入在不同的情况下执行不同的动作，如下：
（1）、系统上电后，若S1＝1，S2＝1时，电机停止转动，步数清零;
控制器共有四个输出端口，分别为xiang、key1、key2、key3。
key1、key2、key3控制计数器和电机同步计数和清零。
xiang为三个相位的输出。
主控器程序如下：
modulekongzhiqi（clk,s1,s2,s3,k,xiang,key1,key2,key3）;
inputclk,s1,s2,s3,k;
output[2:
0]xiang;
outputkey1,key2,key3;
regkey1,key2;
reg[2:
0]state;
reg[1:
0]i=2'
d0;
always@（posedgeclk）
beginif（s1==1&
&
s2==1）
beginkey1<
=1'
b0;
key2<
end
elseif（s1==1&
s2==0）
b1;
elseif（s1==0&
s2==1）begin
if（k==1）
xiang=xiang;
end
elsebegin
i=（i==2'
d3）?
0:
（i+2'
d1）;
case（i）
2'
d0:
xiang=3'
b110;
d1:
xiang=（s3==1'
d0）?
3'
b011:
3'
b101;
d2:
b101:
b011;
endcase
assignkey3=s3;
endmodule
分频器程序如下：
modulefenpin（Clk,pin5,pin400
）；
inputClk;
outputpin5;
outputpin400;
reg[31:
0]Cout1;
0]Cout2;
regClk_En1;
regClk_En2;
always@（posedgeClk）
begin
Cout1<
=（Cout1==32'
d10000_000）?
32'
d0:
（Cout1+32'
Clk_En1<
1'
d1:
end
Cout2<
=（Cout2==32'
d125_000）?
（Cout2+32'
Clk_En2<
assignpin400=Clk_En2;
assignpin5=Clk_En1;
（三）、受控器设计方案：
受控器有步数计数器和译码扫描器两个。
（1）、步数计数器由主控器控制，有四个输入端，分别为Clk、key1、key2、key3。
Clk为输入脉冲，为5Hz，由分频器输入，和主控器同频。
key1、key2、key3为三个控制键的输入在不同的情况下执行不同的动作，如下：
、key1=0，key2=0或key2=1时，步数为零；
、key1=1，key2=1时，步数在脉冲上升沿时加一；
、key1=1，key2=0时，步数保持上一次的数值；
在程序中，添加变量w1、w2，判断key3的值是否和上次的不同，不同则说明电机转向改变，执行步数清零，重新计数。
输出变量k，当计数达到360步时，添加if语句使k值会由原来的0变为1，计数停止，并且根据k值为1使计数在此后都不计数。
步数计数器有四个输出端，分别为bushu1、bushu2、bushu3，k。
bushu1、bushu2、bushu3为步数的8421BCD码，每一个数都是一个4位的二进制数，输出给译码扫描器。
k就是反馈到主控器中的变量。
（2）、译码扫描器由步数计数器控制，有四个输入端，分别为Clk，bushu1、bushu2、bushu3。
bushu1、bushu2、bushu3由步数计数器输入，经过4-7译码器后将译码后的7位二进制数赋值给7位的数码管。
Clk由分频器产生，经过再分频后，对应输出端的del，对8个数码管进行扫描，使每个管显示不同数值。
译码扫描器有两个输入端shumaguan，del。
shumaguan为7位数值对应电路板上的数码管的7段显示。
del端对应电路板上的3-8译码器的3个输入端，对数码管扫描。
步数计数器程序如下：
modulejishu（Clk,key1,key2,key3,bushu1,bushu2,bushu3,k
）;
inputClk,key1,key2,key3;
outputk;
output[3:
0]bushu1;
0]bushu2;
0]bushu3;
regw1,w2,k;
reg[3:
always@（posedgeClk）
begin
w2=key3;
if（w2!
=w1）
beginbushu1=4'
b0000;
bushu2=4'
bushu3=4'
beginif（bushu1!
=4'
b0||bushu2!
d6||bushu3!
d3）
if（k==0）
begink=0;
case（key1）
1'
b0:
begincase（key2）
beginbushu1=4'
b1:
endcase
end
1'
begin
if（key2==1'
b1）
beginbushu1=（bushu1==4'
b1001）?
4'
（bushu1+4'
b1）;
if（bushu1==4'
b0）
bushu2=（bushu2==4'
（bushu2+4'
if（bushu2==4'
b0&
bushu1==4'
bushu3=bushu3+4'
w1=key3;
elsebeginbushu1=bushu1;
bushu2=bushu2;
bushu3=bushu3;
endcase
bushu2==4'
d6&
bushu3==4'
beginbushu1=4'
b0110;
b0011;
k<
end
译码扫描器程序如下：
moduleyima（Clk,shumaguan,bushu1,bushu2,bushu3,del）;
input[3:
0]del;
output[6:
0]shumaguan;
reg[6:
0]shuzhi;
0]i;
i<
=（i==3'
b010）?
b0:
（i+3'
b001）;
always@（i）
b000:
case（bushu1）
b0000:
shuzhi<
=7'
b0111_111;
4'
b0001:
b0000_110;
b0010:
b1011_011;
b0011:
b1001_111;
b0100:
b1100_110;
b0101:
b1101_101;
b0110:
b1111_101;
b0111:
b0000_111;
b1000:
b1111_111;
b1001:
b1101_111;
endcase
3'
b001:
case（bushu2）
4'
b010:
case（bushu3）
default:
b0000_000;
default:
=7'
b0111111;
assignshumaguan=shuzhi;
assigndel=i;
三、电路设计、仿真和实现：
（一）、顶层设计实现：
顶层电路图如下：
图1.1顶层电路图
总程序的RTL视图：
图1.2顶层电路RTL视图
总程序的technology视图：
图1.3顶层电路technology视图
总程序仿真波形如下：
图2.1总程序仿真波形1
该波形为s1为0，s2为1，s3为0时产生的，相序显示为正转，数码管计数并且到360后停止计数保持。
（二）、控制器设计实现：
分频器的RTL视图
图1.4分频器的RTL视图
主控制器的RTL视图
图1.5主控制器的RTL视图
主控器的technology视图
图1.6主控器的technology视图
主控制器的仿真波形
图2.2主控制器的仿真波形1
该波形为s1为0，s2为1，s3为0时的主控制器波形，相序显示为正转，当k变为1是相序保持。
（三）、受控器设计实现：
步数计数器的RTL视图
图1.7步数计数器的RTL视图
步数计数器的仿真波形：
图2.3步数计数器的仿真波形
该波形为key1为1，key2为1时，步数计数，当key3变为1时，步数清零重新计步。
译码扫描器的RTL视图
图1.8译码扫描器的RTL视图
（四）、FitDesign结果；
实际DownLoad及测试结果。
程序下载到电路板上，结果符合要求。
当对按键无操作时，数码管显示0，相序灯前两个亮。
当按下s1时，数码管从0开始计数，相序按反向顺序闪亮。
此时按下s2计数保持，相序保持。
当数码管计到360时，计数停止，相序停止。
当按下s1和s3时，数码管同上，相序顺序按正向闪亮，
当按下s1后一段时间，再按s3时，计数器会清零重新计数。
表示转向发生变化。
四、分析和讨论：
升级会员 