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標題: 基于quartus的直流電機控制實驗含源代碼、電路圖、仿真波形圖 [打印本頁]

作者: moshangxiaorong 時間: 2020-6-5 15:05
標題: 基于quartus的直流電機控制實驗含源代碼、電路圖、仿真波形圖

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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wendukonzhi.zip

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作者: 51hei團團 時間: 2020-6-6 01:45
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: 1163891123 時間: 2021-7-1 20:23
好資料，51黑有你更精彩!!!

作者: 鐫熱 時間: 2021-12-11 19:12
樓主用的什么開發版呀

作者: jiangyan111 時間: 2024-1-29 14:13
這個看是寫的不錯o，就是很老的版本了，現在都用到18，可想而知當年寫代碼的這個人功底多深，那個時代就玩電機了，現在應該是個大佬了吧

作者: 13987 時間: 2025-9-8 17:51
謝謝分享

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