EDA课设(步进电机).doc

《EDA技术及应用》 课程设计报告 题 目： 简单步进电机控制系统设计 院 （系）： 机电与自动化学院 专业班级： 自动化1104 学生姓名： 张凯 学 号： 20111184144 指导教师： 段丽娜 2016年6月 华中科技大学武昌分校制 《EDA技术及应用》课程设计任务书 一、设计题目 简单步进电机控制系统设计 二、设计主要内容 (1) 控制要求 本课程设计要求对三相四线制的步进电机进行控制，要求编写程序完成步进电机的转速及专向的控制，能够实现正转的三档转速控制及反转的三档速度控制。 ① 根据控制要求，编写VHDL程序实现简单控制功能； ② 在电机运转过程中，能够实现简单的速度控制，速度控制分三档：慢，快； 转速在程序中设定，由按键控制；此外还要求由一个按键实现转向控制； ③ 主控芯片由于功耗要求，其输出电流较小，驱动能力不够，因此必须设计驱动电路驱动步进电机的旋转。 (2) 设计要求 ① 设计FPGA的基础工作电路 ② 设计直流电机，驱动电路芯片及FPGA芯片的硬件电路连接 ③ 设计输入控制部分硬件电路 ④ 程序下载并进行硬件调试 （3）撰写说明书 ① 含系统硬件设计电路 ② 含软件设计（程序及必要的说明） ③ 含软件仿真及生成的顶层电路 ④ 调试及调试结果，以及在调试过程中出现的问题及解决办法 三、原始资料 (1) 三相四线制步进电机的驱动原理为当不同绕组一次轮流接通驱动电路时，会产生磁场从而带动步进电机旋转一个步次，当改变绕组接通次序则会改变其转向，当改变绕组接通频率则可改变其运行速度。 (2) 本系统的主要控制目标是转速和转向，通过输入按键接通与否可以判定其控制目标。因此控制转向需一个按键，而控制速度则需两个按键。 (3) EP3C10E144C8芯片只能输出3.3V电压，其驱动能力有限，因此必须有外接电路为直流电机提供足够的驱动电流。 驱动电机运 行 驱动电机运 行 驱动电路 根据输入信号产生步进电机的控制数 据 控制信号 CLK 四、要求的设计成果 在QuartusII软件中新建原理图文件，编译，仿真，锁定管脚并下载到目标芯片。 (1) 根据设计要求, 设计系统的原理框图，说明系统中各主要组成部分的功能； (2) 在QuartusII软件中，编写各个模块VHDL源程序；并上机调试通过； (3) 根据软件编好用于系统仿真的测试文件； (4) 编好用于硬件验证的管脚锁定文件； (5) 记录系统各个模块仿真结果； (6) 记录调试过程中出现的问题及解决办法。 注意：基本要求学生必须完成，学有余力的学生可以在基本要求完成的前提下，选择其它方案完成设计。一般来说，生成的硬件电路越简单考查评价就越高。 五、进程安排 序号 课程设计内容 学时分配 备注 1 集中学生学习课程设计的关键理论知识、分配设计任务、明确设计要求、查找资料等。 0.5天 2 根据任务的要求进行方案构思，初选方案，绘制系统原理框图并与指导教师讨论，方案定稿。 0.5天 3 完成各模块的VHDL程序设计、编译和时序仿真 2天 4 编程、下载，结合硬件平台，进行调试。完成顶层文件图绘制，对编制好的文件交给老师检查，并按照老师要求修改。 1天 5 撰写课程设计说明书 0.5天 6 答辩及验收课程设计 0.5天 合计 5天 六、主要参考资料 [1] 侯伯享. VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计. 西安：西安电子科技大学出版,2010 [2] 潘松. EDA技术实用教程. 成都：电子科技大学出版社,2010 [3] 李玉山. 电子系统集成设计技术. 北京：电子工业出版社，2010.6. [4] 李国丽.EDA与数字系统设计.北京：机械工业出版社,2009 [5] 周彩宝.VHDL语言及其应用. 上海:华东计算机技术研究所：2009 [6] 谭会生.EDA技术中和应用实例与分析.西安:西安电子科技大学出版社,2008 指导教师（签名）： 20 年 月 日 目 录 1 课程设计要求及目的……………………………………………………………………1 1.1 课程设计任务…………………………………………………………………………1 1.2 课程设计要求…………………………………………………………………………1 1.3 课程设计目的…………………………………………………………………………1 2 课程设计主要内容………………………………………………………………………1 2.1