【正文】 HZ，第14位得到9KHZ，第16位得到1KHZ。下圖52 為硬件軟件資源規(guī)劃分配圖圖52 硬件軟件資源規(guī)劃圖對于ASIC 芯片的設(shè)計開發(fā)，開發(fā)者可以不必了解芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需查看芯片手冊，看引腳功能，芯片可用宏單元個數(shù)和引腳數(shù)等就可以開發(fā)設(shè)計，本設(shè)計在 MAX II 芯片上進(jìn)行，此芯片有192個宏單元，80 個用戶可用的引腳，最快速度可以達(dá)到 ,開發(fā)后，本項目只占用 29%的宏單元，和15%的引腳資源，器件邏輯宏單元使用率不高，實際中可以采用其他芯片替代，節(jié)約成本。方框 2 控制信號產(chǎn)生電路主要是在 1KHZ 的取樣時鐘內(nèi)，對 3MHZ 的掃描時鐘進(jìn)行按鍵觸發(fā)，按鍵消抖，按鍵編碼，按鍵功能的產(chǎn)生來進(jìn)行設(shè)計，要求產(chǎn)生啟停信號，多級加減調(diào)速，單步，正反轉(zhuǎn)等常用的功能控制信號。步進(jìn)電機的正極接上12V 的工作電壓，負(fù)級接在ULN2003A的輸出端，當(dāng)CPLD的I/O口為低電平時，步進(jìn)電機的負(fù)極與地開路，正負(fù)極之間沒有壓差，電機不運轉(zhuǎn)；當(dāng)CPLD 的I/O口為高電平時，步進(jìn)電機的負(fù)極與地導(dǎo)通，正負(fù)極之間形成12V 壓差，電機運轉(zhuǎn)。CPLD 輸出控制信號連接至圖上的A、B、C、D四個端口?？芍苯域?qū)動繼電器等負(fù)載。），雙（雙相繞組通電）四拍（ABBCCDDAAB。當(dāng)對步進(jìn)電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。 28BYJ48步進(jìn)電機簡介：步進(jìn)電機是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機構(gòu)。四相步進(jìn)電機按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。圖41 四相步進(jìn)電機步進(jìn)示意圖開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。米 　　P=2πfM/400(半步工作） 　其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS)7) 相步進(jìn)電機的介紹根據(jù)以上的幾點，在本次設(shè)計中我們選擇的是四相步進(jìn)電機。直接起動時（一般由低速）時二種負(fù)載均要考慮，加速起動時主要考慮慣性負(fù)載，恒速運行進(jìn)只要考慮摩擦負(fù)載。（五相電機）、（二、四相電機）、（三相電機）等。6）選擇步進(jìn)電機有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成?；旌鲜脚c傳統(tǒng)的反應(yīng)式相比，結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)子加有永磁體，以提供軟磁材料的工作點，而定子激磁只需提供變化的磁場而不必提供磁材料工作點的耗能，因此該電機效率高，電流小，發(fā)熱低。反應(yīng)式步進(jìn)電機有單段式和多段式兩種類型。根據(jù)設(shè)計要求我們選擇了，步距角為3176。如果要使電機達(dá)到高速轉(zhuǎn)動，脈沖頻率應(yīng)該有加速過程，即啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機轉(zhuǎn)速從低速升到高速）。在它的作用下，電機隨頻率（或角速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降?！　?．步進(jìn)馬達(dá)外表允許的最高溫度較低。比如。如果使用細(xì)分驅(qū)動器，則‘相數(shù)’將變得沒有意義，用戶只需在驅(qū)動器上改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就可以改變步距角。/176?！　〔竭M(jìn)馬達(dá)的相數(shù)：是指電機內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)馬達(dá)。/176。(5)直接連至負(fù)載如輪子，做超低速同步運轉(zhuǎn)。其主要特性如下：(1)電機的旋轉(zhuǎn)角度與輸入脈沖數(shù)成比例，角度的誤差小，而且不會產(chǎn)生累積的誤差。當(dāng)控制合適時，每輸入一個脈沖，它向前轉(zhuǎn)動一步。它在機電一體化系統(tǒng)中經(jīng)常用作開環(huán)的運動控制因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、工作可靠、維修容易等一系列優(yōu)點。 II “l(fā)ookandfeel”選項增強了軟件的易用性。I/O能力MultiVolt I/、可編程擺率和可編程驅(qū)動能力提高了信號完整性。實時在系統(tǒng)可編程能力(ISP)器件工作時，可下載第二個設(shè)計。自動啟動/停止功能，CPLD不使用時關(guān)斷。MAX II 器件系列的高級特性MAX II CPLD支持高級功能集成，以降低系統(tǒng)設(shè)計成本。 II 系列CPLD是有史以來功耗最低、成本最低的CPLD。（2）從經(jīng)濟(jì)上看，數(shù)字電路芯片價格較低，而DSP由于其開發(fā)工具價格高，導(dǎo)致其價格較高。驅(qū)動器部分可以對步進(jìn)電機的步數(shù)進(jìn)行細(xì)分并驅(qū)動電機。方案二基于DSP芯片的控制，由于DSP具有豐富的資源和強大的運算能力，目前該方案只適用于精度要求高的場所。它具有可靠性強，抗干擾能力強，系統(tǒng)維修方便、能耗低、高編程靈活、集成度高、設(shè)計開發(fā)周期短、適用范圍寬、開發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計制造成本低、對設(shè)計者的硬件經(jīng)驗要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測試、保密性強、價格大眾化等特點。CPLD中設(shè)計了一個PWM模塊和一個計數(shù)模塊，單片機只需對CPLD中的寄存器進(jìn)行訪問，就可以產(chǎn)生一定頻率，一定占空比和一定個數(shù)的脈沖信號。因此，有需要一個計數(shù)器8253對脈沖個數(shù)產(chǎn)生脈沖信號。目前該方案只適用于精度要求高的場所。步進(jìn)電機的速度控制是通過控制DSP發(fā)出的步進(jìn)脈沖頻率來實現(xiàn)的。一方面表現(xiàn)在技術(shù)上滿座不了生產(chǎn)的需求，另一方面元件太多容易出故障。他的作用就是能把輸入的脈沖轉(zhuǎn)換成環(huán)型脈沖，以便于控制步進(jìn)電機，并能進(jìn)行正、反向控制。步進(jìn)電機的數(shù)字化控制將是步進(jìn)電機控制器未來發(fā)展的必然趨勢。（6）.使用環(huán)境：20～85℃；（7）.要求控制與驅(qū)動之間加光耦隔離。第五章詳細(xì)地介紹了軟件個模塊。圖11 步進(jìn)電機驅(qū)動電源框圖 主要完成的工作本設(shè)計共分為7章，其中第一章為緒論，主要闡述了課題的研究背景以及意義。脈沖分配器則根據(jù)要求把脈沖信號按一定的邏輯關(guān)系加到脈沖放大器上，使步進(jìn)電機按確定的運行方式工作。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子線圈通入直流電流的大小，可以改變定子的三相繞組電壓的大小，改變原動機的轉(zhuǎn)速，可以改變定子的三相繞組電壓的頻率。三相發(fā)電機主要是三相交流同步發(fā)電機。這就給戶在產(chǎn)品選型、使用中造成許多麻煩。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機就轉(zhuǎn)得越快?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。由于多數(shù)應(yīng)用中沒有位置反饋，轉(zhuǎn)子磁通可以與定子磁通保持一致，這會產(chǎn)生無助于電機運行的定子電流。驅(qū)動這些相位有許多方法，包括全步進(jìn)、半步進(jìn)或微步進(jìn)，取決于使用的控制技術(shù)。這些問題常常使步進(jìn)電機比其它電機拓?fù)涓y對付。在過去，步進(jìn)電機有時被誤稱為“數(shù)字”電機，因為它們常用正交方波驅(qū)動。Stepping motor speed control is generally change input of the stepper motor pulse frequency to achieve the stepping motor speed control, because the stepping motor for every onepulse is turning a fixed Angle, which can through controlling the step motor is a pulse to the next pulse intervals to change pulse frequency, delay to the length of the specific control stepping horn to change motor speed, so as to achieve the stepping motor speed control 。ABSTRACTStepping motor is electrical impulses signal into a angular displacement or line displacement of openloop control ponents。具有系統(tǒng)擴(kuò)展性能好、可靠性高、抗干擾能力強、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，不占用CPU時間、易于高速控制等優(yōu)點。CPLD主要是由可編程邏輯宏單元(MC，Macro Cell)圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。文字通順，語言流暢，排版合理，無錯別字，不允許抄襲。七、畢業(yè)設(shè)計答辯及論文要求畢業(yè)設(shè)計答辯要求答辯前三天，每個學(xué)生應(yīng)按時將畢業(yè)設(shè)計說明書或畢業(yè)論文、專題報告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫出審閱意見。第23周： 設(shè)計要求說明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)，完成圖紙初稿。 設(shè)計內(nèi)容與要求（1）.確定設(shè)計方案，繪制方框圖；（2）.設(shè)計各部分電路，要求在一片EPM240C1005芯片上實現(xiàn)主控制功能，驅(qū)動電路可另行設(shè)計實現(xiàn)，在保證實現(xiàn)基本功能和主要技術(shù)指標(biāo)的前提下注意降低成本，以獲取較高的性價比；（3）.分析各單元電路的工作原理和特性；（4）.畫出整機電路圖，用 QUARTUS II軟件仿真所有子電路，并在實際電路板上調(diào)試實現(xiàn)功能，說明電路調(diào)試的基本方法；（5）.要求設(shè)計鍵盤控制功能具有啟動/停止、連續(xù)/單步、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、8檔加速/8檔減速等功能，且能消除鍵盤抖動；（6）.可以使用矩陣鍵盤或者獨立鍵盤。在現(xiàn)代工業(yè)控制和醫(yī)療器械中廣泛的使用，但是目前主要是應(yīng)用單片機進(jìn)行時序控制，在應(yīng)用現(xiàn)成的驅(qū)動器，這樣勢必會提高儀器儀表的成本和使用范圍，本畢業(yè)設(shè)計針對ASIC芯片來進(jìn)行一個三相步進(jìn)電機控制和驅(qū)動系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，成本低，移植性強。（7）.要求控制與驅(qū)動之間加光耦隔離四、設(shè)計參考書及參考網(wǎng)址　潘松主編　《EDA技術(shù)與VHDL》，清華大學(xué)出版社唐亞平主編　《EDA技術(shù)應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社宋振輝主編　《EDA技術(shù)與VHDL》，北京大學(xué)出版社徐志軍 王金明 尹廷輝編蓍　《EDA技術(shù)與VHDL設(shè)計》，電子工業(yè)出版社參考網(wǎng)址：五、設(shè)計說明書要求 封面 目錄 內(nèi)容摘要(200～400字左右，中英文) 正文（設(shè)計方案比較與選擇，設(shè)計方案原理、計算、分析、論證，設(shè)計結(jié)果的說明及特點） 結(jié)束語 附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、設(shè)計進(jìn)程安排第 1 周： 資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第 8 周： 畢業(yè)答辯與綜合成績評定。 畢業(yè)設(shè)計論文要求文字要求：說明書要求打印(除圖紙外)，不能手寫。摘 要步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。步進(jìn)電機的調(diào)速一般是改變輸入步進(jìn)電機的脈沖的頻率來實現(xiàn)步進(jìn)電機的調(diào)速，因為步進(jìn)電機每給一個脈沖就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，這樣就可以通過控制步進(jìn)電機的一個脈沖到下一個脈沖的時間間隔來改變脈沖的頻率，延時的長短來具體控制步進(jìn)角來改變電機的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)步進(jìn)電機的調(diào)速。極大地減少了外圍元件的使用。 關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機，控制器，CPLD。Made in speed, such as the position control field with stepper motor to control bees very simple 。步進(jìn)電機的主要優(yōu)勢在于能提供開環(huán)位置控制，而成本只是需要反饋的伺服系統(tǒng)的幾分之一。多數(shù)步進(jìn)電機的阻尼因數(shù)很低，導(dǎo)致一定步頻下的欠阻尼運行和對諧振問題的敏感度。多數(shù)設(shè)計包含 2 個定子相位，由正交相位信號獨立驅(qū)動。對齊之后，定子電流立即按這種方式發(fā)生變化，以增加定子磁通矢量角度，從而使電機移動到下一個步進(jìn)。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。 步進(jìn)電機控制器控制步進(jìn)電機的速度 如果給步進(jìn)電機發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。步進(jìn)電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。 雖然步進(jìn)電機已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機并不能象普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。僅僅處于一種盲目的仿制階段。望能對廣大用戶在選型、使用、及整機改進(jìn)時有所幫助。直流電且由原動機帶動三相同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場對定子的三相繞組有相對運動，定子的三相繞組就感應(yīng)三相交流電。變頻信號源產(chǎn)生頻率可調(diào)的脈沖信號，調(diào)節(jié)步進(jìn)電機的速度。