基于FPGA的短波发射机自动调谐系统的设计

　　2．2 控制单元

　　在本设计中调节的执行机构选择的是步进电机，步进电机的角位移量与输入脉冲严格成正比关系，具有良好的开环跟随性，没有累计误差，定位精度高、动态响应、反向快，而且通过驱动器的细分，其性能可以大幅提高。

　　自动调谐主控单元所采用的FPGA是FLEX10K，其拥有独特的逻辑实现结构—嵌入式阵列和逻辑阵列，每个嵌入式阵列由EABs组成，这些EABs可以非常灵活地实现ROMs、同步和异步FIFOs、双口RAM等，并可实现在线重配置。本系统采用自顶向下的设计方法，由多个具有特殊功能的逻辑宏单元构成。

　　主要模块如下：

　　(1)时钟脉冲发生器宏单元：对于输入为16MHZ的标准工作频率，通过计数方式使其16、10分频等，直至产生0.5HZ的标准时钟脉冲输出。0.5HZ—1MHZ的时钟输出以备适用于不同触发器的时钟频率。

　　(2)码制转换宏单元：对A/D采集的数据进行转换、送显示。

　　(3)工作频率检测宏单元：设计它的目的是为了检测实际工作频率是否合乎标准。通过八个计数器一秒内累计的脉冲数来检测实际高频信号的工作频率，八个计数器可检测最高几十兆的工作频率。

　　(4)预置位置宏单元：预置位置宏单元输出调谐元件的理论位置信息。此外，还有地址输出宏单元、步进电机正/反转宏单元和八路选择自锁宏单元等。

　　以下是步进电机控制宏单元的设计：由位置预置值与实际位置值之差来控制电机的正反转；并可以控制电机的转速（步进电机采用细分控制），如当预置值和实际值最高八位不等时，控制电机以高档速度转动；当最高八位相等而D4—D7四位不等时，控制电机以次高档速度转动，以此类推根据不同的比较结果按不同的速度进行快速的调整。其部分VHDL描述语言实现如下：