基于FPGA的电机转速测速系统设计资料下载.pdf
- 文档编号:16123783
- 上传时间:2022-11-20
- 格式:PDF
- 页数:50
- 大小:606.12KB
基于FPGA的电机转速测速系统设计资料下载.pdf
《基于FPGA的电机转速测速系统设计资料下载.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于FPGA的电机转速测速系统设计资料下载.pdf(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于FPGA的速度测量系统设计,以Quartus为软件平台,采用模块化设计并通过数码管驱动电路静态显示最终结果。
具有外围电路少,集成度高,可靠性强等特点。
接下来本文详细的研究了对增量式光电编码器脉冲信号进行倍频、鉴向、计数器分频、锁存、运算、数据位选择和显示。
首先,介绍了FPGA的国内外研究现状,光电编码器的原理、FPGA的发展史、它的设计方法,它的原理与特点,可编程逻辑器件的基本设计思想,一般性可编程逻辑设计的理论,光电耦合器以及数码管显示;
其次,针对以往设计的不足,采用了以高度集成的FPGA芯片为核心的设计方式,来实现增量式光电编码器输出信号的处理。
编码器输出的数据在FPGA芯片中进行倍频、鉴相、计数、锁存、运算、数据位选择等传输处理;
最后,所得的数据经数码管显示。
关键词关键词:
FPGA光电编码器VHDL语言电机DesignofMotorRotationalSpeedMeasuringSystembasedonFPGAAbstractInmodernindustrialandagriculturalproductionanddailylifeinallaspectsofthemachineryandequipmenthavebecomeincreasinglydemanding,temperaturecontrol,motorspeedandotherindustrialandagriculturalproductionareoftenproblems.ThereasonwhywestudymotorspeedFPGA-basedsystem,itisforcedtotheneedsofthetimes.Astechnologydevelops,wefoundthatwhenweareonthemovingobjectsvelocitymeasuredamountofchoicewhenthedeviceisimproperbecausetheerrorproduced,therebydirectlyorindirectlyaffecttheaccuracyofthemeasurement.Thiscannotmeettheneedsofproductionandlife.Soweproposeauseofincrementalopticalencodertomeasurethespeedofthemovingobjectmethod,toavoidtheseerrorsgeneratecostsavingsandsimple,intheory,canachievehigheraccuracy.ThespeedmeasurementsystemintheFPGAdesigntoQuartusasthesoftwareplatform,modulardesignanddigitalcontroldrivecircuitthroughthedynamicdisplayofthefinalresult.Withlessperipheralcircuit,highintegration,highreliabilityandsoon.Next,adetailedstudyofthisincrementalphotoelectricencoderpulsesignalmultiplier,Kam-to,count,clockmodule,control,dataselectionanddisplay.First,theintroductionoftheFPGAcurrentstudies,introducedthedevelopmenthistoryofopticalencoder,FPGAdevelopmenthistory,itsdesign,itsprinciplesandcharacteristics;
thebasicprogrammablelogicdevicedesign,andgeneralprogrammablelogicdesigntheory.Second,forlessthanthepreviousdesign,usingahighlyintegratedFPGAchipasthecoreofthedesignapproachtoachieveincrementalphotoelectricencodersignalprocessing.EncoderoutputdataintheFPGAchipforfrequencydoubling,phase,counting,control,datatransmissionchoice;
atlast,thedatacollectedbythedigitaldisplay.Keywords:
FPGA;
PhotoelectricalEncoder;
VHDLLanguage;
motor目录1引言.11.1目的及意义.11.2研究现状及前景.12FPGA和器件介绍.22.1FPGA概述.22.1.1FPGA设计方法.22.1.2FPGA原理及特点.32.1.3FPGA的设计流程.32.1.4VHDL程序基本结构.42.2光电编码器简介.62.2.1光电编码器的工作模型.62.2.2光电编码器的分类.72.2.3光电编码器的工作原理.72.3光电耦合器简介.82.4七段数码管简介.93系统开发工具.123.1Quartus7.2简介.123.2软件的运行环境.124电机转速测量原理.134.1数字测量方法.134.1.1M法测速.134.1.2T法测速.134.1.3M/T法测速.144.2三种测速方法的精度指标.154.2.1分辨率.154.2.2测速误差率.164.3测速方法的比较和选择.175系统总体设计.185.1系统总体结构图.185.2总体设计.185.2.1系统主要模块的划分.185.2.2各个模块的功能.186系统详细设计.186.1详细功能设计.196.1.1系统详细结构设计.196.2系统层次结构设计.196.2.1倍频、鉴向模块.206.2.2计数模块.216.2.3时钟模块.226.2.4锁存模块.246.2.5运算模块.256.2.6译码模块.266.3整体模块设计.276.4本章小节.287系统调试与运行.297.1系统测试.297.2结果分析.308总结与展望.328.1总结与展望.32致谢.33参考文献.34附录.35外文资料.42唐唐山山学学院院毕毕业业设设计计11引言1.1目的及意义基于FPGA电机转速系统是工业和农业以及日常生活中不可缺少的一个系统。
它的开发引起了广泛的关注。
转速是指作圆周运动的物体在单位时间内所转过的圈数,它是电机极为重要的一个状态参数。
转速检测的快速性和精度将直接影响系统的效果和动静态性能,如何提高测量精度,如何减轻工作人员的工作负担,如何采取有效措施减少经济损失,如何保障工农业顺利进行等问题迫在眉睫。
因此,电机测速系统的研究与实现就具有了十分重要的意义!
这个系统采用FPGA芯片,光电编码器,光电耦合器,数码管等技术相结合,提高电机转速测量精度1,有效杜绝测量不准确和误测等现象的发生。
电机转速测量系统可以应用于测量各种机械的转速,如冰箱压缩机、空调压缩机以及其它发动机、电动机的转速测量,也可用于电机转速的反馈以控制电机平稳运行和调速。
1.2研究现状及前景目前国内外测量电机转速的方法很多,按照不同的理论方法,先后产生过模拟测速法(离心式转速表)、同步测速法(机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。
计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。
传统的电机转速检测多采用测速发电机,也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等,还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号。
其中应用最广的是光电式2,光电式测速系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点。
由于光电测量方法灵活多样,可测参数众多,一般情况下又具有非接触、高精度、高分辨率、高可靠性和反应快等优点,加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD器件、光导纤维等的相继出现和成功应用,使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。
而采用光电编码器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度高等优点,具有广阔的应用前景。
以前人们经常习惯于用单片机、PLC来开发电机转速测速系统3。
随着科学技术的不断提高,FPGA日益成熟,其强大的功能已被人们深刻认识。
使用FPGA来开发电机转速测速系统具有无法比拟的优点。
再加上光电编码器发展如此迅速,十分具有诱惑力。
于是,此次毕设采用光电编码器作为载体,以FPGA为核心进行设计开发。
这次的毕设我们主要是针对目前出现的测速系统进行改善和提高。
唐唐山山学学院院毕毕业业设设计计22FPGA和器件介绍2.1FPGA概述早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读存储器(EPROM)和电可擦除只读存储器(EEPROM)三种。
由于结构的限制,它们只能完成简单的数字逻辑功能4。
随后,出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片,即可编程逻辑器件(PLD,ProgrammableLogicDevice),它能够完成各种数字逻辑功能。
而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述,所以,PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。
PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成,或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。
它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。
还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列,它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成,但是这两个平面的连接关系是可编程的。
在PAL的基础上,又发展了一种通用阵列逻辑(GAL),如GAL16V8,GAL22V10等。
它采用了EEPROM工艺,实现了电可擦除、电可改写,其输出结构是可编程的逻辑宏单元,因而它的设计具有很强的灵活性,至今仍有许多人使用。
随着数字电路应用越来越广泛,传统通用的数字集成芯片已经难以满足系统的功能要求,而且随着系统复杂程度的提高,所需通用集成电路的数量呈爆炸性增长,使得电路的体积膨大,可靠性难以保证。
此外,现代产品的生命周期都很短,一个电路可能
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 FPGA 电机 转速 测速 系统 设计