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基于FPGA的电机测速系统设计

作者:时间:2013-08-23来源:网络

摘要:研究的是基于。该设计以有源晶振来产生时基信号,利用欧姆龙光电编码器E682-CWZ6C360P/R将转速信号转变为频率信号,采用数码管动态显示来显示测量所得的数值。模块的编写是基于Altera公司的Quartus II软件进行编写的,采用的芯片型号为EP2C5T144C8N。模块是利用VHDL语言进行编写,利用Quartus II软件自带的仿真软件进行仿真,通过观察仿真波形来验证模块是否正确。本设计可以实现小数值的方波频率测量和电机转速测量。
关键词:FPGA;;VHDL;模块化设计

随着电子设备及电子产品逐渐向低功耗、小体积、多功能和快速更新的方向发展,使得电子设计自动化(EDA)技术快速发展。由于成本和功耗的进一步降低,在许多的领域运用到了可编程门阵列即FPGA,它在通信、仪器、网络、数据处理、工业控制、军事和航空航天等众多领域有着广泛的应用。
现场可编程门阵列即FPGA(Field Programmable Gate Array),是从EPLD、PAL、GAL等这些可编程器件的基础上进一步发展起来的。作为专业集成电路领域中的半定制电路而出现的FPGA,不但解决了定制电路的不足,而且克服了原有可编程器件因门电路数有限的而产生的缺点。FPGA的使用十分的灵活,同一片FPGA只要使用不同的程序就能够达到不同的电路功能。现在FPGA在通信、仪器、网络、数据处理、工业控制、军事和航空航天等众多领域有着广泛的应用。随着成本和功耗的进一步降低,将在更多的领域运用FPGA。
基于FPGA的,以Quartus II为设计平台,采用硬件描述语言VHDL和模块化设计的方式,并通过数码管驱动电路动态显示测量的结果。本设计具有外围电路少,集成度高,可靠性强等特点,可以用来测量电机的转速值。

1 外围电路设计
传感器将电机转速的模拟信号转换成数字脉冲信号送入FPGA模块。同时由基准时钟电路产生准确的时钟信号和复位电路产生的复位信号送入FPGA模块。再由FPGA模块产生分频电路、十进制计数器电路、数据处理电路和显示译码电路。由分频电路将送入的基准时钟信号进行分频,得到一个闸门信号,作为十进制计数器的使能信号。数据处理电路的作用是将十进制计数器得到的数据进行相应的处理后,再送入显示译码电路进行转换译码。电机测速系统的总体框图如图1所示。外围电路分为:基准时基电路,复位电路,传感器测量电路和显示电路。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/189520.htm

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1.1 基准时基电路设计
基准时基电路采用50 MHz的有源晶振,3.3 V电源通过FB5接入有源晶振的VCC端口,同时通过C10和C11滤去高频干扰信号。从OUT端口输出50 MHz的时钟信号。晶振电路如图2所示。
1.2 复位按键的设计
按键作为嵌入式智能控制系统中人机交互的常用接口,我们通常会通过按键向系统输入各种信息,调整各种参数或者发出控制指令,按键的处理是一个很重要的功能模块,它关系到整个系统的交互性能,同时也影响系统的稳定性。在本次设计中,通过按键实现了FPGA模块的手动复位。复位按键如图3所示。

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