【正文】 要的特性就是單向?qū)щ娦?，在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。當(dāng)一存在外加電壓時(shí)，由于 PN 結(jié)兩邊載流子濃度差產(chǎn)生擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)所引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。在正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值 2400r/min 后，電流下降 4A左右。它在原來直流 PWMM的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ASR 和電流調(diào)節(jié)器 ACR， ASR 和 ACR都采用帶輸出限幅的 PI調(diào)節(jié)器?？梢?，分別處在 N、 S 極范圍內(nèi)的導(dǎo)體中的電流 方向總是不變的，因此，線圈兩個(gè)邊的受力方向也不變，這樣，線圈就可以按照受力方向不停的旋轉(zhuǎn)了 ，這就是直流電機(jī)的工作原理。這樣，線圈上就受到了電磁力的作用而按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)了。 在 N極范圍內(nèi)的導(dǎo)體 ab中的電流是從 a 流向 b，在 S極范圍內(nèi)的導(dǎo)體 cd中的電流是從 c 流向 d。在直流電動(dòng)機(jī)中，它將電刷上的直流電流轉(zhuǎn)換成繞組內(nèi)的交流電流；在直流發(fā)電機(jī)中，它將繞組內(nèi)的交流電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)換成電刷端上的直流電動(dòng)勢(shì)。線圈用包有絕緣的導(dǎo)線廣東技術(shù)師范學(xué)校天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 繞制而成，嵌放在電樞槽中。 轉(zhuǎn)子部分 直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子稱為電樞，包括電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、軸和軸承等。鐵芯一般用整塊鋼或鋼板加工而成。 主磁極 在大多數(shù)直流電機(jī)中，主磁極是電磁鐵，如圖 的 N、 S 就是主磁極，主磁極鐵芯用 1～ ，整個(gè)磁級(jí)用螺釘固定在機(jī)座上。它主要包括電樞鐵心、電樞繞組以及換向器、轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇等。但是在某些要求調(diào)速范圍大、快速性高、精密度好、控制性能優(yōu)異的場(chǎng)合，直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用目前仍然占有較大的比重。 因此， 設(shè)計(jì)的 PWM 調(diào)速是 采用 通過改變驅(qū)動(dòng)芯片使能端電平來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM進(jìn)行編碼。通過高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。 PWM調(diào)速就是所謂的脈沖寬度調(diào)制， 是指用改變 電機(jī)電樞電壓接通與斷開的時(shí)間的的占空比來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法 。 電樞回路串電阻調(diào)速的特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，但調(diào)速的平滑性差，靜差率大，調(diào)速范圍小，轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差，而且轉(zhuǎn)速越 低，所串電阻越大，損耗越大，效率越低，故現(xiàn)在已極少采用。只是這種鍵盤電路結(jié)構(gòu)、編程都比較復(fù)雜 。但 隨著按鍵的增加將 會(huì) 使 I/O口線不足?；?L298N還具有 具有過電壓和過電流保護(hù) 并且還可以實(shí)現(xiàn) PWM脈寬平滑調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，所以選擇 L298N作為 設(shè)計(jì) 直流 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片。使用 L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。 圖 ULN2022驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 如圖 是 ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 輸 入 5V TTL 電平，輸出可達(dá)500mA/50V。 C，邏輯芯片功能 :CPLD,邏輯芯片基本號(hào) :EPM240T，可編程邏輯類型 :CPLD ，輸入 /輸出接口標(biāo)準(zhǔn) :LVTTL, LVCMOS, PCI。EPM240T100C5N的芯片參數(shù)：宏單元數(shù) :192，輸入 /輸出線數(shù) :80，傳播延遲時(shí)間 :，整體時(shí)鐘設(shè)定時(shí)間 :，頻率 :，電源電壓范圍 : to , 3V to ，工作溫度范圍 :0176。 MAX II CPLD體系結(jié)構(gòu)，在所有 CPLD系列中單位 I/O成本最低，功耗最低。以滿足通用性，低密度邏輯應(yīng)用為目標(biāo)， MAX II器件成為接口橋接、 I/O 擴(kuò)展、器件配置和上電順序等應(yīng)用最理想的解決方案。這些超級(jí)性能是在提供了所有 MAX系列 CPLD 先進(jìn)特性的架構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù) Altera專家們的意見而重新采用基于查找表的架構(gòu)而得到的。 圖 主控芯片 MAX II器件系列簡(jiǎn)介 Altera 公司最新的 MAX II系列，有史以來成本最低的 CPLD，結(jié)合了 FPGA和 CPLD 的優(yōu)點(diǎn)，充分利用了 4輸入 LUT體系結(jié)構(gòu)的性能和密度優(yōu)勢(shì)，并且具有性價(jià)比較高的非易失性特性。 FPGA甚至包含 51單片機(jī)和DSP軟核,并且I /O數(shù)僅受FPGA自身I /O限制 ， 所以 ， FPGA又是 51單片機(jī)和DSP的超集 ， 也就是說 ， 51單片機(jī)和DSP能實(shí)現(xiàn)的功能 ， FPGA都 可以 實(shí) FPGA （ CPU） 鍵盤電路 起振電路 驅(qū)動(dòng)電路路 復(fù)位電路 直流電機(jī)的 運(yùn)行狀態(tài) FPGA在直流電機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用 3 現(xiàn) 。 圖 總體框圖 設(shè)計(jì)總體方案選擇 主控芯片方案選擇 51單片機(jī)I /O口有限 ， 而FPGA 的 I/O多 ,可以方便連接外設(shè) 。 課題研究的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)提出基于 FPGA 在 直流電機(jī) 調(diào)速中的應(yīng)用 ， 主要分析 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、主要技廣東技術(shù)師范學(xué)校天河學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 術(shù)參數(shù)、工作原理、調(diào)速原理以及正 /反轉(zhuǎn)、啟 /停原理。而在數(shù)字控制技術(shù)中， FPGA 的數(shù)字PWM控制具有精度高，反應(yīng)快，外部連線少，電路簡(jiǎn)單，便于控制等優(yōu)點(diǎn)廣泛的被人們使用，應(yīng)而研究 FPGA 具有十分重要的意義。在國內(nèi) PWM有理論基礎(chǔ)逐漸成熟，但在應(yīng)用上，國內(nèi)外差距也很大。直流電機(jī)有許多有 優(yōu) 點(diǎn)，如速度容易控制，精度高，效率高等，能在交款的 范圍內(nèi)調(diào)速，因而在許多工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。 PWM 目 錄 緒論 ...................................................................................................................................... 1 .............................................................................................. 1 .................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)總體方案選擇 .............................................................................................................. 2 ...................................................................................................... 2 ...................................................................................................... 4 ...................................................................................................... 5 .............................................................................................. 6 直流電機(jī)介紹 ...................................................................................................................... 7 .......................................................................................................... 7 .................................................................................................. 8 ................................................................................................ 10 ............................................................................................ 10 硬件電路設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 13 ............................................................................................................ 13 振電路 .................................................................................................................... 14 .................................................................................................................... 15 .................................................................................................................... 16 .................................................................................................... 17 ............................................................................................ 18 軟件設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 20 Verilog HDL 描述 .................................................................................... 20 FPGA開發(fā)環(huán)境的介紹 .............................................................................................. 22 ............................................................................................................ 22 ................................................................................................ 25 ................................................................................................................ 26 ................................................................................................................ 28 實(shí)物調(diào)試 ............................................................................................................................ 29 總結(jié) .................................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) .....................................................................