【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .................................................... 14 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)原理 ................................................................................... 14 步距細(xì)分的系統(tǒng)構(gòu)成 ...................................................................................... 15 細(xì)分電流信號(hào)的實(shí)現(xiàn) ...................................................................................... 17 細(xì)分驅(qū)動(dòng)性能的改善 ...................................................................................... 18 本章小結(jié) .............................................................................................................. 18 第 4 章 步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器的實(shí)現(xiàn) ........................................................................ 18 建立工作庫(kù)文件夾和編輯設(shè)計(jì)文件 ........................................................................ 19 新建一個(gè)文件夾 ............................................................................................. 19 編輯源程序 .................................................................................................... 19 文件存盤 ........................................................................................................ 20 原理圖輸入設(shè)計(jì) .................................................................................................... 21 mif 文件的設(shè)計(jì) ................................................................................................ 21 rom 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 22 創(chuàng)建工程 .............................................................................................................. 25 打開(kāi)建立新工程管理窗 ................................................................................... 25 將設(shè)計(jì)文件加入工程 ...................................................................................... 26 選擇目標(biāo)芯片 ................................................................................................. 27 結(jié)束設(shè)置 ........................................................................................................ 28 利用 VHDL 文件及 BDF 文件生成元器件 ............................................................... 28 利用 VHDL 文件生成元器件 ............................................................................ 28 利用 BDF 文件生成元器件 ............................................................................... 29 電路圖的整體設(shè)計(jì) ................................................................................................. 30 全程編譯 .............................................................................................................. 30 時(shí)序仿真 .............................................................................................................. 31 打開(kāi)波形仿真文件 .......................................................................................... 31 將工程的輸入輸出端口加入波形編輯窗 .......................................................... 31 設(shè)置仿真結(jié)束時(shí)間 .......................................................................................... 32 輸入仿真波形并設(shè)置仿真器參數(shù) ..................................................................... 33 啟動(dòng)仿真過(guò)程 ................................................................................................. 33 應(yīng)用 RTL 電路圖觀察器 ........................................................................................ 34 硬件實(shí)現(xiàn) .............................................................................................................. 35 分配硬件引腳 ................................................................................................. 35 硬件連接 ........................................................................................................ 36 9 下載引腳鎖定文件 .......................................................................................... 36 本章小結(jié) .............................................................................................................. 36 第 5 章 總結(jié)與展望 ........................................................................................................ 37 總結(jié) ..................................................................................................................... 37 展望 ..................................................................................................................... 38 致謝 ............................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 39 附錄 ............................................................................................................................... 40 英文原文 .................................................................................................................... 40 英文譯文 .................................................................................................................... 51 源程序 ........................................................................................................................ 61 1 前 言 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一 , 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)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(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為 一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差 (精度為 100%)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制 [2]。 實(shí)踐證明，步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以減小步進(jìn)電機(jī)的步距角，提高電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，增加控制的靈活性等。 采用 FPGA控制步進(jìn)電機(jī)，利用其中的 EAB可以構(gòu)成存放電機(jī)各相電流所需的控制波形數(shù)據(jù)表和利用 FPGA設(shè)計(jì)的數(shù)字比較器可以同步產(chǎn)生多路 PWM電流波形，對(duì)多相步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行靈活的控制 [3]。當(dāng)改變控制波形表的數(shù)據(jù)、增加計(jì)數(shù)器的位數(shù)，提高計(jì)數(shù)精度，就可以對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)轉(zhuǎn)角進(jìn)行任意細(xì)分，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)轉(zhuǎn)角的精確控制。 本文正是 基于 GW48PK2 的 FPGA 步進(jìn)電機(jī)，利用 EDA 技術(shù) 及 VHDL 語(yǔ)言對(duì)其進(jìn)行細(xì)分控制的設(shè)計(jì) 。通過(guò)對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制原理的研究，在 EDA 技 術(shù)平臺(tái)上完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器的電路設(shè)計(jì)，編譯后 下載到 FPGA中， 最終完成硬件的功能實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)本文的討論，旨在展示一種新的獲得步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器的方法，并且實(shí)踐證明本文所展示的方法簡(jiǎn)便易行且是行之有效的，為設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器提供了一種新的思路。 為了較清晰地展示步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)，本文的組織順序如下： 第 1 章詳細(xì) 介紹了 EDA 技術(shù)的概念， VHDL 硬件 描述語(yǔ)言的 各種優(yōu)勢(shì) ，論述了 EDA技術(shù)的發(fā)展歷程 ，為后面 EDA 軟件平臺(tái)的使用奠定了基礎(chǔ)。 第 2 章介紹了本課題所使用的硬件 G