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這是我們電路測試的直流電機學習作品，軟件是quartus，用了我一個禮拜的時間，附件里是源程序、波形圖、電路圖，分享給大家，希望對大家學習有一些幫助。
直流電機實驗 一、實驗目的 1、學習直流電機的工作原理和控制方式，了解PWM控制原理 2、熟悉QuartusⅡ軟件的相關操作，掌握數字電路設計的基本流程； 3、掌握混合編輯法進行編輯的基本方法，熟悉軟件環境的參數配置，仿真，管腳分配，下載等基本操作。 二、實驗原理 1.直流電機: ①定義輸出或輸入為直流電能的旋轉電機，稱為直流電機，它是能實現直流電能和機械能互相轉換的電機。當它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉換為機械能；作發電機運行時是直流發電機，將機械能轉換為電能。 ②直流電機的兩根控制引腳A和B，電流流入的大小決定了電機的轉速。當用脈沖波輸入時，周期恒定時，占空比大的平均電流就大，平均電流越大，轉速越高，等效于占空比越大，轉速越高，所以可以用PWM（Pulse Width Modulation）方式來控制轉速；通過脈沖波輸入的引腳來控制方向。 ③本實驗中采用RF-310T-11400型號直流電機，同時配有光耦測速模塊。通過檢測輸出脈沖來檢測電機轉速。
2.設計原理框圖：
3.混合編輯法步驟： (1)建立新工程 a)指定新工程名稱； b)選擇需要加入的文件和庫； c)選擇目標器件； d)選擇第三方EDA工具； e)結束設置。 (2)建立文件 File→New→Device Design Files…，建立多個VHDL文本文件。 (3)輸入程序代碼 (4)創建圖元 File→Create/update→Create Symbol File for Current File→生成*.bsf格式的圖形文件。生成的圖元符號在頂成設計中作為模塊使用。 (5)建立原理圖文件并添加圖元符號 (6)連接各模塊并命名 (7)編譯工程 (8)仿真 a) 系統默認為時序仿真。 b) 功能仿真 Assignment→Setting→Simulator Setting…,單擊Processing→Generate Functional simulation Netlist→單擊波形仿真按鈕； 仿真結果正確后，繼續后續步驟。 (9)引腳分配 Assignment→Pins… (10)下載驗證 a)對引腳分配后必須再重新編譯； b)配置下載電纜--Tools→Programmer…； c)JTAG模式下載--下載文件為 *.sof；d)Active Serial 模式下載--下載文件為 *.pof；
三、實驗設備 1、微機 １臺 2、直流電機 1臺 3、Windows 操作系統 4、QuartusII 8.0或9.0應用軟件 四、實驗步驟 1、按照實驗準備將相應的跳線連接好，調節撥碼開關選擇對應的模塊； 2、打開QuartusⅡ軟件，采用混合編輯法編輯直流電機的電路圖和程序：新建一個工程，找到本次實驗每個模塊的源程序，并將每個模塊編譯成圖元符號文件，該圖元符號可以在頂層原理圖文件中作為模塊使用；新建一個頂層原理圖文件，在其中將原理圖輸入，即添加各個模塊的圖元符號并連接各個模塊；編譯工程；仿真；將程序下載到實驗平臺上。 3、將en置高（SW4撥上），LED8亮表示可以調速，將start置高（SW1撥上）電機開始工作，調動direct（SW2）控制電機轉動方向，按F1鍵加快電機轉速，當達到最高速時，LED1指示燈亮，按F2鍵電機減速，當達到最小時，LED3指示燈亮；在調節轉速時，觀察數碼管上顯示的電機轉速，表示每秒多少轉，即rps。 注意：由于電機的驅動電流原因，在剛開始的增速過程中，要增加到一定程度時，輸出相應的電流才能驅動電機。即按鍵F1起初按下的幾次，電機會沒有反映，多按幾次就好了。
五、實驗內容 1. 用VHDL語言設計一個直流電機控制器，要求方向可控(可正轉、反轉)，速度可控制加速和減速，并可測速，用數碼管顯示當前轉速 2. 用QuartusⅡ軟件進行編譯、下載到實驗平臺上進行驗證。 (1) 仿真電路：
(2) 操作步驟 ① 建立VHDL文本文件，輸入各個模塊的代碼； 1) 分頻模塊(div):
2) 比較模塊(cmp)：
3) 測速模塊(rate)：
4) 方向控制模塊(mux1) 5) 調速模塊(cnt16 6) 標準階梯波產生器(cnt16_bz) 7) 按鍵檢測模塊(key_check 8) 顯示模塊(xianshi)
② 創建圖元文件： 1) 分頻模塊(div): 2) 比較模塊(cmp)： 3) 測速模塊(rate): 4) 方向控制模塊(mux1): 5) 調速模塊(cnt16) 6) 標準階梯波產生器(cnt16_bz) 7) 按鍵檢測模塊(key_check) 8) 顯示模塊(xianshi) ③ 建立原理圖文件并添加圖元符號： 連接后的原理圖如圖所示：
④ 建立波形圖文件：
如圖，時鐘信號clk為50MHz, oc_pulse信號為50MHz； 反相信號direct周期為480ns； start信號置為高電平； en置為高電平； 加速、減速信號speed_up、speed_down都為周期為30ns的時鐘信號，且不同時起效。 ⑤ 仿真結果： 如圖，仿真方式為功能仿真
④結果分析 1） 從波形圖中可以看出，當方向控制信號direct改變時，電機信號立即從motorA變為motorB，即實現了正轉和反轉的切換，方向可控。 2） 從波形圖中可以看出，當減速信號speed_down置高，加速信號speed_up為時鐘信號時，電機加速，即電機的占空比逐漸增大；當加速信號speed_up置高，減速信號speed_down為時鐘信號時，電機減速，即電機的占空比逐漸減小，即實現了速度可控制。 3） 從data[2..0]的波形可以看出，可以實現測速，將實時速度顯示出來； 4） 從數碼管a-g的波形可以看出，顯示器可以將當前轉速通過數碼管顯示出來； 5） 當電機速度減至最小時，speed_min為低電平，速度增到最大時，speed_max為低電平，說明可以正常顯示速度為最大、最小時的情況
六、總結和問題討論 1. 調試方法：可以先將每個模塊分別運行，通過輸入模擬信號仿真使其保證實現正常功能后再連接成完整電路，可以提前得知需要修改和調試的模塊 2. 體會和建議：只有仔細思考代碼之后的邏輯才能更好地理解實驗、做好實驗。
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