FPGA实现步进电机控制源代码

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FPGA实现步进电机控制源代码

FPGA实现步进电机控制源代码

modulefenpin(clk_48m,reset,out_door,addr,data,data_rd,rd,rw,Grating_a,Grating_b); input clk_48m,data_rd,reset,rd,rw,Grating_a,Grating_b;input [8:0]addr;output out_door;inout [7:0]data;reg flag;reg [23:0]step;reg [23:0]pul_counter;reg [5:0]clk_div1m;reg [23:0]den;reg [23:0]counter;reg [23:0]counter_now;reg [19:0]Grating_counter;reg [7:0]com;reg [7:0]databuff;reg out=0;reg data_link;reg direct;assign data=data_link?databuff:8'bzzzzzzzz;assign out_door=out&flag;always@(posedge clk_48m)if(clk_div1m<6'h2e)clk_div1m <=clk_div1m+1;elseclk_div1m<=0;assign clk_1m=(clk_div1m==6'h2e);always @(posedge clk_1m)beginif(!reset)begincounter_now<=24'b1111_1111_1111_1111_1111_1111;endelse if(com[0:0]==1'b1)beginif(counter_now>den)begincounter_now<=counter_now-1; endelsebeginendendelsebeginendendalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begincounter<=0;endelse if(com[0:0]==1'b1)beginif(counter==counter_now-1)begincounter<=0;out=~out;endelsebegincounter<=counter+1;endendelsebeginendendalways @ (posedge out)beginif(!reset)beginflag<=1;pul_counter<=0;endelsebeginif(pul_counter==step)beginflag<=0;pul_counter<=0;endelse pul_counter<=pul_counter+1;endendalways@(posedge Grating_a)if(Grating_b==1)direct=1;else direct=0;always@(posedge Grating_a)beginif(!reset)Grating_counter=0;else if(direct==1)Grating_counter<=Grating_counter+1;else Grating_counter<=Grating_counter-1; endalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begindata_link<=1'b0;endelse if(rw)begindata_link<=1'b1;endendalways @( posedge clk_48m )beginif(!reset)beginstep<=0;den<=0;com<=0;endelse if(data_rd&rw&!rd)case(addr)3'b000 : den[7:0]<= data;3'b001 : den[15:8]<= data;3'b010 : den[23:16]<=data;3'b011 : step[7:0]<= data;3'b100 : step[15:8]<= data;3'b101 : step[23:16]<=data;3'b110 : com[7:0]<=data;//数据传送完毕endcaseelsebeginendendalways @(posedge clk_48m)beginif(!reset)begindatabuff<=0;endelse if(data_rd&rd&!rw)case(addr)8'h00:databuff<=den[7:0];8'h01:databuff<=den[15:8];8'h02:databuff<=den[23:16];8'h03:databuff<=step[7:0];8'h04:databuff<=step[15:8];8'h05:databuff<=step[23:16];8'h06:databuff<=com[7:0];8'h07:databuff<=Grating_counter[7:0];8'h08:databuff<=Grating_counter[15:8];8'h09:databuff<={4'h0,Grating_counter[19:16]}; endcaseelsebeginendend endmodule。

FPGA Verilog HDL 系列实例--8-3编码器

FPGA Verilog HDL 系列实例--8-3编码器

Verilog HDL 之直流电机PWM控制一、实验前知识准备在上一篇中总结了步进电机的控制,这次我将学习一下直流电机的控制,首先,我们简要了解下步进电机和直流电机的区别。

(1)步进电机是以步阶方式分段移动,直流电机通常采用连续移动的控制方式。

(2)步进电机采用直接控制方式,它的主要命令和控制变量都是步阶位置;直流电机则是以电机电压为控制变量,以位置或速度为命令变量。

(3)直流电机需要反馈控制系统,他会以间接方式控制电机位置。

步进电机系统多半以“开环方式”进行操作。

1、什么是直流电机输出或输入为直流电能的旋转电机,称为直流电机,它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机,将电能转换为机械能;作发电机运行时是直流发电机,将机械能转换为电能。

2、什么是PWMPWM(脉冲宽度调制)是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置,来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变,这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

3、开发平台中直流电机驱动的实现开发板中的直流电机的驱动部分如图1.1所示。

利用FPGA设计一个0、1组成的双极性PWM发生器。

图1.1 直流电机的驱动部电路二、实验平台Quartus II 7.2 集成开发环境、SOPC-MBoard板、ByteBlaster II 下载电缆三、实验目标1、了解直流电机PWM的控制方法。

2、具有调速功能。

四、实验实现详细实现步骤请参考【连载】FPGA Verilog HDL 系列实例--------8-3编码器1、在设计文件中输入Verilog代码。

66 endmodule2、分析思考:(1)如何控制顺时针转和逆时针转?(2)速度的大小如何控制的?第38行~第53行:由2个引脚控制生成双极性PWM发生器。

结论:(1)以MA_r[0]为准,当状态0的时间大于状态1的时间时,电机逆时针转动;反之,电机顺时针转动。

基于FPGA的步进电机控制器设计

基于FPGA的步进电机控制器设计

基于FPGA的步进电机控制器设计步进电机是一种常见的电动机,具有精准控制和高可靠性的特点。

而FPGA(Field Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件,可以实现复杂逻辑功能。

结合FPGA和步进电机进行控制,可以实现更高精度和更灵活的控制方式。

首先,步进电机的控制需要确定三个参数:步进角度、步进速度和步进方向。

FPGA可以通过编程的方式实现对这些参数的实时控制。

基于FPGA的步进电机控制器设计需要实现以下几个模块:1.步进电机驱动器:这个模块负责将FPGA输出的控制信号转换为适合步进电机的电压和电流。

可以使用高驱动能力的电路来驱动步进电机,确保电机可以正常运行。

2.位置控制器:这个模块负责根据输入的步进角度和方向控制步进电机的转动。

可以使用计数器和比较器来实现精确的角度控制,通过FPGA 的编程方式可以实时调整步进角度和方向。

3.速度控制器:这个模块负责调整步进电机的转动速度。

可以使用定时器和计数器来实现一个精确的时间基准,通过调整计数器的数值来控制步进电机的速度。

FPGA的编程方式可以实时调整步进速度。

4.通信接口:这个模块负责与外部设备进行通信。

可以使用UART、SPI或者I2C等通信协议,通过FPGA的外部接口与其他设备进行交互。

以上几个模块可以通过FPGA内部的硬件描述语言(如VHDL或Verilog)进行编程实现。

通过FPGA的编程方式,可以实时调整步进电机的控制参数,提高步进电机的精度与稳定性。

但是,基于FPGA的步进电机控制器设计也存在一些挑战。

首先是硬件资源的限制,FPGA的资源有限,需要合理分配资源,确保系统的运行效率和稳定性。

其次是时序设计的复杂性,步进电机的精确控制需要高频率的脉冲信号,要求FPGA具备快速响应和高速计数的能力。

综上所述,基于FPGA的步进电机控制器设计可以实现精确控制和高可靠性,并且具有灵活性和可编程性,可以适应不同的应用场景。

基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇

基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇

基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计1本文介绍了基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计。

一、设计目标本次设计的目标是:设计一个可控制多路步进电机的系统,具备高效、可靠的控制方式,实现步进电机多通道运动控制的目标。

二、硬件选型1、主控芯片STM32本设计采用STM32作为主控芯片,STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、高集成度、易于开发等优点,非常适合此类控制系统。

2、FPGA本设计采用FPGA作为数据处理和控制模块,FPGA具有可编程性和高速、低功耗的特点,在电机控制系统中有广泛的应用。

3、步进电机步进电机具有速度可调、定位精度高等特点,很适合一些高精度的位置控制系统。

4、电源模块电源模块负责为整个系统提供稳定的电源。

5、驱动模块驱动模块负责驱动步进电机,其控制原理为将电机的输入电流拆分为若干个短脉冲信号,每一个短脉冲信号控制一个步距运动。

三、系统设计1、STM32控制器设计STM32控制器是本系统的核心,其功能是读取FPGA发送的控制信号和控制步进电机的运动。

STM32控制器处理的信号主要包括方向信号、脉冲信号、微步子段等控制参数,将这些参数按照驱动模块的需求分发到各个驱动模块中,从而控制步进电机的运动。

2、FPGA模块设计FPGA模块是本系统的数据处理模块,其主要功能是接收STM32发送的指令,进行解码并且转化为步进电机的控制信号,以驱动步进电机的运动,同时FPGA模块还负责将电机的运动数据反馈回STM32,以保证整个系统的稳定运行。

3、驱动模块设计驱动模块是本系统的控制模块,其主要功能是将电机的输入电流拆分成若干个短脉冲信号,每一个短脉冲信号控制一个步距运动,从而实现对步进电机的控制。

四、系统流程1、系统初始化整个系统初始化主要包括STM32控制器的初始化、FPGA模块的初始化、各个驱动模块的初始化、电源模块的初始化,当系统初始化完成后,所有硬件设备均已经准备完成,可以开始正常的运行。

基于FPGA的高速五轴步进电机运动控制卡设计

基于FPGA的高速五轴步进电机运动控制卡设计
图1 为该运动控制 卡的硬件设计框 图 ,从 结构来 看 出,该运动控制 卡 由一片大规模 的现场可编程逻辑 门列 阵 ( 双点划 线框 内) 、步进 电机 功率驱 动模 块 和 些外 围的元器件构成 。

F GA P EP CS 4 Ep CS s DR AM S DRAM
c mp c , h g a i fp ie p r r n e h g o t li g p e ii n a d sr n e l i e o ma c . o at ih r to o rc / e f ma c , i h c n r l r c so n t g r a — me p r r n e o o n o t f
基于 FG P A的高 速 五轴 步 进 电机运 动 控制 卡 设 计
杨 秀 增
( 西 民族 师 范 学 院物 理 与 信 息技 术 系 ,广 西 崇 左 5 2 0 广 3 2 0)
摘 要 :利用 现 场可 编程 门列 阵设计 一 款 五轴 步进 电机 运 动控 制 卡 ,采 用 了 Ni l 软核 C U+F G 的硬 件设 计 方 oI s P PA 案 :利用 Ni l 软核 C U运 行 控制 程序 ,利用 F G oI s P P A来 实 现 数 字 差补 算 法 和 细 分 驱 动 ;采 用 了数 字 积 分算 法 和正 弦 波 脉宽 调制 细 分驱 动技 术 。测试 结 果 表 明 :该 运动 控 制 卡 具有 电路 紧凑 、性 价 比高 而 速 度快 、精 度 高 和 实 时性 强 优
点。
关键 词 :运动 控制 卡 ;五轴步 进 电机 ;数 字积 分算 法 ;正弦 波 脉宽调 制 细分 ;现 场 可编 程 门列 阵 中 图分类 号 :T 2 3 P 7 文献 标识 码 :B 文 章编 号 :1 0 0 1—3 8 ( O 2)4—0 6—3 81 21 6

c语言实现单片机控制步进电机加减速源程序

c语言实现单片机控制步进电机加减速源程序

C 语言实现单片机控制步进电机加减速源程序1. 引言在现代工业控制系统中,步进电机作为一种常见的执行元件,广泛应用于各种自动化设备中。

而作为一种常见的嵌入式软件开发语言,C 语言在单片机控制步进电机的加减速过程中具有重要的作用。

本文将从单片机控制步进电机的加减速原理入手,结合 C 语言的编程技巧,介绍如何实现单片机控制步进电机的加减速源程序。

2. 单片机控制步进电机的加减速原理步进电机是一种能够精确控制角度的电机,它通过控制每个步骤的脉冲数来实现旋转。

在单片机控制步进电机的加减速过程中,需要考虑步进电机的加速阶段、匀速阶段和减速阶段。

在加速阶段,需要逐渐增加脉冲的频率,使步进电机的转速逐渐增加;在匀速阶段,需要保持恒定的脉冲频率,使步进电机以匀速旋转;在减速阶段,需要逐渐减小脉冲的频率,使步进电机的转速逐渐减小。

这一过程需要通过单片机的定时器和输出控制来实现。

3. C 语言实现步进电机加减速的源程序在 C 语言中,可以通过操作单片机的 GPIO 来控制步进电机的旋转。

在编写源程序时,需要使用单片机的定时器模块来生成脉冲信号,以控制步进电机的旋转角度和速度。

以下是一个简单的 C 语言源程序,用于实现步进电机的加减速控制:```c#include <reg52.h>void main() {// 初始化定时器// 设置脉冲频率,控制步进电机的加减速过程// 控制步进电机的方向// 控制步进电机的启停}```4. 总结与回顾通过本文的介绍,我们了解了单片机控制步进电机的加减速原理和 C 语言实现步进电机加减速源程序的基本思路。

掌握这些知识之后,我们可以更灵活地应用在实际的嵌入式系统开发中。

在实际项目中,我们还可以根据具体的步进电机型号和控制要求,进一步优化 C 语言源程序,实现更加精准和稳定的步进电机控制。

希望本文能为读者在单片机控制步进电机方面的学习和应用提供一定的帮助。

5. 个人观点与理解在我看来,掌握 C 语言实现单片机控制步进电机加减速源程序的技术是非常重要的。

基于FPGA的步进电机控制器设计

基于FPGA的步进电机控制器设计

基于FPGA的步进电机控制器设计是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特别电机,每转变一次通电状态,步进电机的转子就转动一步。

目前大多数步进电机控制器需要主控制器发送时钟信号,并且要起码一个I/O口来辅助控制和监控步进电机的运行状况。

在或的应用系统中,常常协作或者来实现特定的功能。

本文介绍通过FPGA实现的步进电机控制器。

该控制器可以作为单片机或DSP的一个挺直数字控制的外设,只需向控制器的控制寄存器和分频寄存器写入数据,即可实现对步进电机的控制。

1 步进电机的控制原理步进电机是数字控制电机,它将脉冲信号改变成角位移,即给一个脉冲信号,步进电机就转动一个角度,因此十分适合对数字系统的控制。

步进电机可分为反应式步进电机(简称“VR”)、永磁式步进电机(简称“PM”)和混合式步进电机(简称“HB”)。

步进电机区分于其他控制电机的最大特点是,通过输入脉冲信号来举行控制,即电机的总转动角度由输入脉冲数打算,而电机的转速由脉冲信号频率打算。

步进电机的驱动按照控制信号工作,控制信号由各类控制器来产生。

其基本原理作用如下:①控制换相挨次,通电换相。

这一过程称为“脉冲分配”。

例如:四相步进电机的单四拍工作方式,其各相通电挨次为A—B—C—D。

通电控制脉冲必需严格根据这一挨次分离控制A、B、C、D相的通断,控制步进电机的转向。

假如给定工作方式正序换相通电,则步进电机正转;假如按反序换相通电,则电机就反转。

②控制步进电机的速度。

假如给步进电机发一个控制脉冲,它就转一步,再发一个脉冲,它会再转一步。

两个脉冲的间隔越短,步进电机就转得越快。

调节控制器发出的脉冲频率,就可以对步进电机举行调速。

2 控制器的总体设计控制器的外部接口电路1所示。

各引脚的功能如下:第1页共3页。

单片机控制步进电机系统(C语言源代码)

单片机控制步进电机系统(C语言源代码)

说明: 本系统中采用了四个按键,分别与 80s52 的四个引脚相连,分别为 LCDEN,RS,WR,RD;
分别实现的功能是电机加速,减速,正反转。键盘一旦按下则表示向单片机发送了有效信号, 单片机就相应的进行调节。对于键盘的键按下的时候分为几个步骤,当键盘按下的时候,接 通电路,键盘扫描检测低电平,但检测到低电平之后不能够判断键是否被按下,因为抖动可 能引起这个变化,所有大概延时 5~10ms 之后再进行检测。如果再次检测到低电平之后说明 键被按下。这个过程就是所说的消除抖动。 3.3 显示部分 如图 5
Key Words:SCM; stepper motor; system; drive
目录
引言 4 1 单片机控制步进电机的一般原理 4 1.1 步进电机 4
1.1.1 步进电机介绍 4 1.1.2 步进电机分类 5 1.1.3 技术指标 5 1.1.4 步进电机工作原理 5 1.2 单片机 7 2 步进电机驱动实现 8 2.1 简介 8 2.2 驱动选择 8 3 系统硬件设计 9 3. 1 单片机控制电机 9 3.2 键盘 9 3.3 显示部分 10 程序流程图 11 总结 12 致 谢 13 参考文献 13 附录 13 C 代码 13
In this paper, given the design of the system hardware circuit,software design, human-computer interaction and so on.and it given the details description of each functional module.the main contents include the following:
功能特性描述

步进电机程序代码

步进电机程序代码

/******************************************************************/ /*****************************************************************/ /*/* 步进电机加减速运行程序/* 步进电机启动时,转速由慢到快逐步加速。

/* 步进电机匀速运行/* 步进电机由快到慢逐步减速到停止/*/******************************************************************/#include <reg52.h>#include <string.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit addr0 = P1^4;sbit addr1 = P1^5;sbit addr2 = P1^6;sbit addr3 = P1^7;uchar code FFW[8]={0x0e,0x0c,0x0d,0x09,0x0b,0x03,0x07,0x06};//正转数组uchar code REV[8]={0x06,0x07,0x03,0x0b,0x09,0x0d,0x0c,0x0e};//反转数组uchar rate ;/********************************************************//*/* 延时/* 11.0592MHz时钟,/*/********************************************************/void delay(){uchar k;uint s;k = rate;do{for(s = 0 ; s <200 ; s++) ;}while(--k);}void delay2(uchar k){uchar s;for(s = 0 ; s <k ; s++) ;}/********************************************************/ /*/*步进电机正转/*/********************************************************/ void motor_ffw(){uchar i;for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度{P0 = FFW[i];//取数据addr0 = 1;addr1 = 0;addr2 = 1;addr3 = 1;addr3 = 0;delay(); //调节转速}}/********************************************************/ /*/*步进电机反转/*/********************************************************/ void motor_rev(){uchar i;for (i=0; i<8; i++) //一个周期转30度{P0 = REV[i]; //取数据addr0 = 1;addr1 = 0;addr2 = 1;addr3 = 1;addr3 = 0;delay(); //调节转速}}/******************************************************** **步进电机运行**********************************************************/ void motor_turn(){uchar x;rate=0x30;x=0xf0;do{motor_ffw(); //正转加速rate--;}while(rate!=0x0a);do{motor_ffw(); //正转匀速x--;}while(x!=0x01);do{motor_ffw(); //正转减速rate++;}while(rate!=0x30);do{motor_rev(); //反转加速rate--;}while(rate!=0x0a);do{motor_rev(); //反转匀速x--;}while(x!=0x01);do{motor_rev(); //反转减速rate++;}while(rate!=0x30);}/******************************************************** ** 主程序**********************************************************/ main(){P1=0xf0;while(1){P0 = 0x00;//ULN2003输出高电平addr0 = 1;addr1 = 0;addr2 = 1;addr3 = 1;addr3 = 0;delay2(255);motor_turn();}}。

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计

基于FPGA的步进电机细分控制电路设计基于FPGA的步进电机细分控制电路设计引言:步进电机作为一种常用的执行机构,广泛应用于各种自动控制系统中。

然而,由于步进电机的转子结构特殊,一般只能按初始化的角度进行转动。

为了满足精确定位和高速运动的需求,人们提出了细分控制的方法。

本文将介绍一个基于FPGA的步进电机细分控制电路设计,通过FPGA的高度可编程性和并行计算能力,实现步进电机的高精度控制。

一、步进电机工作原理及细分控制的意义步进电机是一种将电信号转化为旋转运动的执行机构。

它由定子和转子构成,每个转子包含多个绕组。

通过对绕组施加脉冲信号,可以使步进电机按预定的角度进行转动,实现位置和速度的控制。

然而,传统的步进电机只能按照一个固定的步距进行转动,无法满足某些应用对高精度定位和高速运动的要求。

因此,实现步进电机的细分控制变得非常重要。

细分控制的基本思想是在一个或多个步距之间再次进行分割,使电机能够达到更高的精度。

通过增加驱动电位的变化次数,可以将电机的步距细分为更小的角度,从而提高电机运动的分辨率和精度。

一个良好的细分控制电路可以使步进电机以更高的分辨率完成旋转,且精度可以满足更高的要求。

二、基于FPGA的步进电机细分控制电路设计FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种集成电路,具有可编程的逻辑单元和存储单元。

通过在内部编程,可以实现各种复杂的数字逻辑功能。

利用FPGA的高度可编程性和并行计算能力,可以设计出一个高效的步进电机细分控制电路。

1. 电机驱动电路设计:步进电机驱动电路是实现步进电机细分控制的关键。

常见的步进电机驱动器有常流方式和常压方式。

本文采用常流方式,因为它对电机的细分控制更加精确,且可以降低温升和功率损耗。

驱动电路中采用了双H桥作为电流放大器,使得电机可以双向运动。

同时,还使用了恒流源电路,提供恒定电流以保证电机的正常工作。

2. FPGA控制核心设计:FPGA通过其可编程逻辑单元实现控制算法和时序控制。

基于FPGA的步进电机多轴联动控制系统

基于FPGA的步进电机多轴联动控制系统

o u t .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t ,t h e mu l t i — a x i s s t e p p e r m o t o r c o n t r o l s y s t e m c o u l d me e t t h e s p e e d a d j u s t a b l e l i n k a g e
c i r c u i t s w e r e e x t e n d,b y F P GA s e n d p u l s e s t o c o n t r o l s t e p p i n g mo t o r .B y s t u d y o n t h e me t h o d o f i f n i t e s t a t e ma c h i n e , t h e d i g i t a l i n t e g r a l i n t e r p o ] a t i o n wa s d e s i g n e d t o c o n t r o l mu l t i — a x i s s t e p p e r mo t o r ,a n d t h e e x p e r i me n t s w e r e c a r r i e d
F P G A为 控 制 器 的 多 轴 联 动 步 进 电机 控 制 方 案 。系 统 采 用 E P 2 C 8 Q 2 0 8 C 8作 为 控 制 核 心 , 采用 T H B 6 1 2 8芯 片
实现细分可调 的驱动 电路 , 并扩展 了相应的外 围电路 , 系统利用 F P G A发送脉 冲控制 步进 电机 。研 究 了有 限 状 态机的方 法 , 设计数字积分插补器 , 实现步进 电机 的多轴联 动 , 并进行试 验验证 。结果表 明 , 设计 的多 轴步 进 电机联动控制系统 能够 满足速度 可调 和联 动插 补控 制的要求。

步进电机定位控制系统的设计

步进电机定位控制系统的设计

步进电机定位控制系统的设计作者:王雁平来源:《现代电子技术》2010年第18期摘要: 系统基于51单片机控制,以FPGA芯片来实现驱动,步进电机的脉冲分配作为核心电路加以必要的数字模拟辅助电路,形成一个4相8拍步进电机定位控制系统。

该系统完成了步进电机的正确脉冲分配并实现了步进电机的方向调节、速度调节及定位控制等功能,由于单片机控制模块的使用使得FPGA驱动模块对步进电机的定位控制更加方便,对步进电机的速度控制精度很高,并且更加准确。

关键词:步进电机; 定位控制; FPGA;脉冲分配中图分类号:TN919-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)18-0205-03Design of Stepper Motor Positioning Control SystemWANG Yan-ping(Automation Institute, Xi’an University of Posts and Telecommunication, Xi’an 710061, China)Abstract: A 4-phase 8-step stepper motor positioning control system is established based on 51 MCU, whose driver is achieved by adopting FPGA, and pulse allocating of stepper motor is used as kernel circuit supported with necessary digital analog circuit. This system can implement smoothly correct pulse allocating and can adjust the direction of stepper motor, speed and position, etc. Using the MCU control, the FPGA driven module can advance speed control accuracy.Keywords: stepper motor; positioning control; FPGA; pulse allocating0 引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。

步进电机细分驱动控制系统设计

步进电机细分驱动控制系统设计

步进电机细分驱动控制系统设计姓名:张凯学号: 20104977指导老师:杨小平、杞宁组员:张凯 20104977 (组长)张明 20104991王涛 20104978合肥工业大学电子科学与应用物理学院电子科学与技术系概述步进电机在输入状态发生变化时会转过一定的角度,输入状态不变时不会转动,且在不细分输入情况下每次转过较大的角度,再细分情况下每次转过较小的角度。

本设计是利用 FPGA 实现四相步进电机细分驱动控制,并且系统既能实现步进电机的细分驱动又能实现不细分驱动,还能实现步进电机的正、反转控制。

设计方案与实现下图是通过Quartus Ⅱ综合产生的RTL级电路图。

整个电路共分为6大模块:32进制可加可减计数器(cnt32)、16进制(自加)计数器(cnt16)、4位输出选择器(dec2)、4个4位比较器(new_comp:moto5、moto6、moto7、moto8)、查找表(rom32)、4位输入4位输出2选1多路选择器(mux2to1)。

其中,u_d控制正反转,s选择细分和不细分,en控制停和转,y[3:0]接步进电机的4相输入,clk0和clk5为时钟,且clk5>>clk0(本课设选clk0=4Hz,clk5=32768Hz)。

设步进电机的4相输入分别为A、B、C、D。

细分: cnt32计数输出5位数据送rom32,rom32输出16位数据分别送new_comp:moto5、moto6、moto7、moto8的a[3:0]端口与cnt16计数送来的4位数据b[3:0]比较。

如果a>=b,则agb=1’b1;反之agb=1’b0。

由于clk5>>clk0,从而agb能输出一段占空比稳定的信号(只持续1个或多个clk0周期),即产生1/4、2/4、3/4信号。

再如果s为高电平,则就能实现步进电机的细分输入。

不细分:如果s为低电平,则mux2to1选通由dec2送来的非细分信号dataa[3:0],从而实现步进电机的非细分输入。

毕业设计(论文)-基于FPGA的电机控制

毕业设计(论文)-基于FPGA的电机控制

毕业设计(论文)-基于FPGA的电机控制————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:基于FPGA的电机控制指导老师:设计了一个基于现场可编程门阵列(FPGA)的电机控制系统。

简单介绍了步进电机和直流电机的工作原理和工作特点,并根据两种电机的不同特性设计了基于FPGA的不同的控制电路:以改变频率来控制步进电机的转速;调节脉冲的占空比大小改变输出电压的大小,从而达到控制直流电机的转速的目的。

关键字:FPGA 步进电机直流电机电机控制PWMDesign of the Motor-Control Based on FPGAAbstract: the electromotor control system is designed based on FPGA. This paper simply introduces the principle and the characrers of current-motor and step-motor.And what’s more,different control circuits based FPGA are designed accordering to the different characteristic of current-motor and step-motor. The rotate speed of step-motor is controlled by changing frequency .The output-voltage changes accordering to the rate of impulses,and so the aim to control the rotate of current-motor achieve.Keyword : step-motor motor-control PWM FPGA目录1.系统设计 (3)1.1功能介绍 (3)1.2电机控制简介 (3)1.2.1步进电机的控制 (3)1.2.2直流电机的控制 (3)1.3总体设计方案 (4)1.3.1总体设计思路 (4)1.3.2方案论证与比较 (4)2.单元电路设计 (7)2.1.步进电机驱动电路 (7)2.2.直流电机驱动电路 (8)3.软件设计 (8)3.1实现方法 (8)3.2 程序流程图 (9)4.系统测试 (10)5.结论及参考文献 (10)5.1.结论: (10)5.2.参考文献: (10)6.附录 (10)前言步进电机:一般,电动机都是连续旋转,而步进电动机却是一步一步转动的。

基于FPGA的步进电机控制系统

基于FPGA的步进电机控制系统

基于FPGA的步进电机控制系统系统架构该控制系统的架构如下图所示:![SystemArchitecture](FPGA_stepper_motor_control_system_architecture.png)主要包含以下几个模块:1. 步进电机:负责驱动机械运动,实现精确定位和定速运动等功能。

2. FPGA芯片:作为控制系统的核心,负责接收指令并生成相应的控制信号,以驱动步进电机。

3. 电源模块:为步进电机和FPGA芯片提供所需的电源能量。

4. 控制器:与FPGA芯片进行通信,向其发送指令,并获取步进电机的状态信息。

工作原理该控制系统的工作原理如下:1. 控制器通过与FPGA芯片的通信接口,向其发送指令。

指令包括步进电机的转动方式、速度、转动角度等参数。

2. FPGA芯片接收到指令后,根据指令生成相应的控制信号。

控制信号经过驱动电路放大、滤波等处理后,通过驱动器将信号传递给步进电机。

3. 步进电机根据接收到的控制信号,进行精确定位和定速运动。

步进电机的位置信息通过编码器等反馈装置反馈给FPGA芯片。

4. FPGA芯片根据步进电机的状态信息,不断调整控制信号,以实现步进电机的精确控制。

系统特点该基于FPGA的步进电机控制系统具有以下特点:1. 高可靠性:采用FPGA芯片作为控制核心,具有较高的抗干扰能力和可靠性,保证了步进电机的精确控制。

2. 高性能:FPGA芯片的高速运算能力和并行处理能力,使得控制系统能够实时响应指令,实现高速运动和精确定位。

3. 灵活性:FPGA芯片可重新编程,允许灵活定制控制算法和功能,满足不同应用需求。

4. 简化电路:通过集成控制器和驱动电路,减少了电路复杂性,降低了系统成本和维护成本。

应用领域基于FPGA的步进电机控制系统广泛应用于以下领域:1. 机械自动化:如自动装配线、自动化包装设备等,实现对机械运动的精确控制和定位。

2. 机器人技术:如工业机器人、服务机器人等,实现对机器人关节和末端执行器的精确控制。

基于stm32控制的步进电机程序代码

基于stm32控制的步进电机程序代码

基于stm32控制的步进电机程序代码本文将介绍如何使用STM32控制步进电机,并提供相应的程序代码供参考。

步进电机是一种常用的电动机,其运动是通过控制电流来实现的。

通过STM32微控制器,我们可以灵活地控制步进电机的转动速度、方向和步数。

步进电机简介步进电机是一种特殊的电动机,可以将固定的角度转动称为步进角。

它由多个电磁线圈和齿轮组成,通过不同的相序控制电流的通断,从而实现转动。

步进电机通常有两种工作方式:全步进和半步进。

全步进模式下,步进电机按照一定的相序依次通断电流,从而实现转动。

半步进模式下,步进电机可以在每个全步进之间以半个步进的方式运行。

全步进模式有较高的转动精度,半步进模式有更高的分辨率。

STM32控制步进电机STM32是意法半导体(STMicroelectronics)公司开发的一款高性能32位单片机。

它具有丰富的外设和强大的处理能力,适合于使用步进电机的应用。

步进电机可以通过动态控制电流和相序来实现精确的转动。

对于STM32来说,我们可以使用GPIO来控制步进电机的相序,通过PWM输出来控制步进电机的电流大小。

以下是一个实现步进电机控制的示例代码:#include "stm32f1xx.h"#include "stm32f1xx_nucleo.h"// 定义步进电机的相序uint8_t sequence[] = {0x0C, 0x06, 0x03, 0x09};// 定义当前相序的索引uint8_t sequence_index = 0;// 定义当前步进的方向uint8_t direction = 0;// 定义每个相序的持续时间(单位:毫秒)uint16_t sequence_delay = 10;// 初始化GPIO和PWMvoid init_GPIO_PWM() {// 初始化GPIO口GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 初始化PWMRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 500;TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStruct);TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);}// 控制步进电机的转动void step_motor_control() {// 设置当前相序GPIO_Write(GPIOA, sequence[sequence_index]);// 切换方向if (direction == 0) {sequence_index++;if (sequence_index >= 4) {sequence_index = 0;}} else {sequence_index--;if (sequence_index < 0) {sequence_index = 3;}}// 延时一段时间HAL_Delay(sequence_delay);}int main(void) {// 初始化GPIO和PWMinit_GPIO_PWM();while (1) {// 控制步进电机的转动step_motor_control();}}以上示例代码通过包含STM32 HAL库(HAL库是ST公司提供的一套可移植的硬件抽象层)来实现GPIO和PWM的初始化。

FPGA在步进电机细分驱动控制系统中的应用

FPGA在步进电机细分驱动控制系统中的应用
第l O卷
第 2期
实 验 科 学 与 技 术
Ex e i e tS in e a c noo y p rm n ce c nd Te h l g
Vo.1 . 1 0 No 2
Ap . r 201 2
21 0 2年 4月
FG P A在 步 进 电 机 细 分 驱 动 控 制 系 统 中 的 应 用
林丽 纯 ,谷 爱 昱 ,刘梦 亭
(.广 东 工业 大 学 自动化 学 院 ,广 州 ,50 0 2 1 10 6 .吉 林 大 学 珠 海 学 院 电 子 系 ,广 东 珠 海 ,59 4 ) 10 1
摘 要 : 以单 片 机 ST 9 5 4 C和 F G 为 步进 电机 细 分驱 动 系统 的硬 件 核 心 , 实现 了 两 台 步 进 电机 的 6 S8E 5R PA 4细 分 控 制 。 系统 采用 F G P A控 制 的 P WM 细 分 驱 动 技 术 , 由 F G 产 生 阶梯 脉 冲 形 成 阶 梯 形 电压 信 号 以控 制 步 进 电机 每 相 绕 组 在 各 时刻 的 电 PA
压 ,从 而 实现 步 进 电机 转 角的 任 意 细 分 控 制 。
关 键 词 :步 进 电机 ;用 户 现 场 可 编 程 门陈 列 ;细 分 驱 动 中图 分 类 号 : M3 36 T 82 1 .2 0 6 o:1 .99 ji n 17 4 5 .0 2 0 .0 s
Ap l a i n o p i to fFPGA n t e S b i i e i i g S s e f S e m o o c o h u d v d d Drv n y t m o t p- t r
L N — h n I Lic u ,GU — u Aiy , L U e g tn I M n —i g

步进电机控制代码

步进电机控制代码

步进电机控制代码基于单片机的步进电机控制系统设计软件程序代码:#include#define uchar unsigned char //宏定义"uchar"代替"unsigned char"。

#define uint unsigned int //宏定义"uint"用来定义无符号整型数。

//数码管段选定义0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, // A B C D E F 不显示0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff}; //断码sbit A1=P2^1; //定义步进电机连接端口sbit B1=P2^2;sbit C1=P2^3;sbit D1=P2^4;sbit LED_Z = P2^7; //正转指示灯sbit LED_F = P2^6; //反转指示灯sbit LED_Q = P1^6; //启动指示灯sbit key1 = P3^5; //启动sbit key2 = P3^4; //暂停sbit key3 = P3^3; //正转sbit key4 = P3^2; //反转sbit key5 = P3^1; //速度加sbit key6 = P3^0; //速度减#define Coil_A1 {A1=1;B1=0;C1=0;D1=0;}//A相通电,其他相断电#define Coil_B1 {A1=0;B1=1;C1=0;D1=0;}//B相通电,其他相断电#define Coil_C1 {A1=0;B1=0;C1=1;D1=0;}//C相通电,其他相断电#define Coil_D1 {A1=0;B1=0;C1=0;D1=1;}//D相通电,其他相断电#define Coil_OFF {A1=0;B1=0;C1=0;D1=0;}//全部断电unsigned char StopFlag = 1; //启动/停止标志bit ZXflag = 0 ; //转向标志unsigned char sudu = 5; //速度变量/************************************************************** ******* 名称 : delay_1ms()* 功能 : 延时1ms函数* 输入 : q* 输出 : 无*************************************************************** ********/ void delay_1ms(uchar q){uint i,j;for(i=0;i<q;i++)< p="">for(j=0;j<110;j++);}/*------------------------------------------------定时器初始化子程序------------------------------------------------*/void Init_Timer0(void){TMOD |= 0x01; //使用模式1,16位定时器,使用"|"符号可以在使用多个定时器时不受影响//TH0=0x00; //给定初值//TL0=0x00;TH0=(65536-1000)/256; //重新赋值 1msTL0=(65536-1000)%256; EA=1; //总中断打开ET0=1; //定时器中断打开TR0=1; //定时器开关打开PT0=1; //优先级打开}void key() //独立按键程序{if(key1 == 0) // 启动按键{delay_1ms(10); //按键消抖动{if (key1 == 0)while(!key1);StopFlag = 0 ;LED_Q = 0;}}if(key2 == 0) //暂停按键{delay_1ms(10); //按键消抖动{if (key2 == 0)while(!key2);StopFlag = 1;LED_Q = 1;}}if(key3 == 0) //正转{delay_1ms(10); //按键消抖动{if (key3 == 0)while(!key3);ZXflag = 0;LED_Z = 0; //正转指示灯LED_F = 1; //反转指示灯}}if(key4 == 0) //反转{delay_1ms(10); //按键消抖动{if (key4 == 0)while(!key4);ZXflag = 1;LED_Z = 1; //正转指示灯LED_F = 0; //反转指示灯}}if(key5 == 0) //速度加{delay_1ms(30); //按键消抖动{if (key5 == 0)sudu++ ;if(sudu>=9)sudu = 9;P0 =smg_du[sudu]; //数码管显示速度等级while(!key5);}if(key6 == 0) //速度减{delay_1ms(30); //按键消抖动{if (key6 == 0)sudu-- ;if(sudu<=1)sudu = 1;P0 =smg_du[sudu]; //数码管显示速度等级while(!key6);}}}/************************************************************* *******/*------------------------------------------------*/void main(){StopFlag = 1; //默认停止LED_Q = 1; //启动指示灯灭ZXflag = 0; //默认正转LED_Z = 0; //正转指示灯亮LED_F = 1; //反转指示灯灭sudu = 5; //默认速度为5P0 =smg_du[sudu]; //数码管显示速度等级Init_Timer0(); //定时器初始化while(1){key(); //按键扫描}/*------------------------------------------------定时器中断子程序------------------------------------------------*/ void Timer0_isr(void) interrupt 1{static unsigned char times,i;TH0=(65536-1000)/256; //重新赋值 1msTL0=(65536-1000)%256;if(!StopFlag) //启动/暂停控制{if(times==(11-sudu))//速度控制{times=0;if( ZXflag == 0) //转向选择{switch(i){case 0:Coil_A1; i++;break;case 1:Coil_B1; i++;break;case 2:Coil_C1; i++;break;case 3:Coil_D1; i=0;break;default:break;}}else{switch(i){case 0:Coil_D1; i++;break; case 1:Coil_C1; i++;break; case 2:Coil_B1; i++;break; case 3:Coil_A1; i=0;break; default:break;}}}times++;}}</q;i++)<>。

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FPGA实现步进电机控制源代码.txt我爸说过的最让我感动的一句话:“孩子,好好学习吧,爸以前玩麻将都玩儿10块的,现在为了供你念书,改玩儿1块的了。

”module fenpin(clk_48m,reset,out_door,addr,data,data_rd,rd,rw,Grating_a,Grating_b); input clk_48m,data_rd,reset,rd,rw,Grating_a,Grating_b;
input [8:0]addr;
output out_door;
inout [7:0]data;
reg flag;
reg [23:0]step;
reg [23:0]pul_counter;
reg [5:0]clk_div1m;
reg [23:0]den;
reg [23:0]counter;
reg [23:0]counter_now;
reg [19:0]Grating_counter;
reg [7:0]com;
reg [7:0]databuff;
reg out=0;
reg data_link;
reg direct;
assign data=data_link?databuff:8'bzzzzzzzz;
assign out_door=out&flag;
always@(posedge clk_48m)
if(clk_div1m<6'h2e)
clk_div1m <=clk_div1m+1;
else
clk_div1m<=0;
assign clk_1m=(clk_div1m==6'h2e);
always @(posedge clk_1m)
begin
if(!reset)
begin
counter_now<=24'b1111_1111_1111_1111_1111_1111; end
else if(com[0:0]==1'b1)
begin
if(counter_now>den)
begin
counter_now<=counter_now-1;
end
else
begin
end
end
else
begin
end
end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
counter<=0;
end
else if(com[0:0]==1'b1)
begin
if(counter==counter_now-1)
begin
counter<=0;
out=~out;
end
else
begin
counter<=counter+1;
end
end
else
begin
end
end
always @ (posedge out)
begin
if(!reset)
begin
flag<=1;
pul_counter<=0;
end
else
begin
if(pul_counter==step)
begin
flag<=0;
pul_counter<=0;
end
else pul_counter<=pul_counter+1;
end
end
always@(posedge Grating_a)
if(Grating_b==1)
direct=1;
else direct=0;
always@(posedge Grating_a)
begin
if(!reset)
Grating_counter=0;
else if(direct==1)
Grating_counter<=Grating_counter+1;
else Grating_counter<=Grating_counter-1; end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
data_link<=1'b0;
end
else if(rw)
begin
data_link<=1'b1;
end
end
always @( posedge clk_48m )
begin
if(!reset)
begin
step<=0;
den<=0;
com<=0;
end
else if(data_rd&rw&!rd)
case(addr)
3'b000 : den[7:0]<= data;
3'b001 : den[15:8]<= data;
3'b010 : den[23:16]<=data;
3'b011 : step[7:0]<= data;
3'b100 : step[15:8]<= data;
3'b101 : step[23:16]<=data;
3'b110 : com[7:0]<=data;//数据传送完毕
endcase
else
begin
end
end
always @(posedge clk_48m)
begin
if(!reset)
begin
databuff<=0;
end
else if(data_rd&rd&!rw)
case(addr)
8'h00:databuff<=den[7:0];
8'h01:databuff<=den[15:8];
8'h02:databuff<=den[23:16];
8'h03:databuff<=step[7:0];
8'h04:databuff<=step[15:8];
8'h05:databuff<=step[23:16];
8'h06:databuff<=com[7:0];
8'h07:databuff<=Grating_counter[7:0];
8'h08:databuff<=Grating_counter[15:8];
8'h09:databuff<={4'h0,Grating_counter[19:16]}; endcase
else
begin
end end endmodule。

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