基于EDA的直流电机测速

EDA实验综合应用设计（报告）

（课程设计）

题目直流电动机测速实验

学院

专业通信工程

班级通信1101B

学生姓名

学号 **********/**********

指导教师李平

时间

直流电动机测速实验

【摘要】：本文章介绍的是以EP1C6试验箱为核心的直流电机测速系统。系统已EP1C6作为驱动芯片，通过控制占空比来实现直流电机的驱动及其速度的调节，通过按键来个定的直流电机转速的信息，并由霍尔元件感应测试其速度，经数码管显示出来。本设计采用vhdl语言，使用quartus进行编程。最终实现直流电机的控制。

【关键字】EDA;直流电机；PWM；VHDL

引言

工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机，电动机，机床主轴等旋转设备的实验运转和控制中，常需要分时或连续测量，显示其转速及瞬间速度。同时随着社会的发展，各种智能化的产品日益走人寻常百姓家。为了实现产品的便携性、低成品及对电源的限制，小型直流电机的应用以及电机转速的精确控制的需求相当广泛。

整个系统以EP1C6实验箱为核心，通过按键输入一个转速，通过调整占空比来实现转速向预设的值靠近。

一、设计要求

1.用数码管显示直流电机转速

2.控制直流电机转速

3.控制直流电机保持在一个恒定值

二、设计目的

a)掌握直流电机的工作原理。

b)了解开关型霍尔传感器的工作原理和使用方法。

c)掌握电机测速的原理。

三、设计方案原理

1、总体方案

本设计分为直流电机测速控制模块、直流电机测速有时钟是能的十进制计数器模块、译码显示输出模块、PWM产生控制模块

2、分模块介绍

（1）模块一：直流电机测速控制模块

通过把1M时钟信号分频为1hz信号，当clk<6时，产生6秒钟计数，当clk=6时锁存信号=1， clk=7时清0信号=1。

每一个模块要求先用文字叙述一下，然后给出对应的代码，最后给出该模块的RTL 电路图。

模块一：实验原理图

（2）模块二：直流电机测速有时钟使能的十进制计数器模块

每当有一个时钟信号CLK'EVENT AND CLK= '1'时cqi加1，当cqi=9时，在加1，cqi=0，从而达到10进制计数。每当出现1111时再加1，就变为0000，同时进位信号为1.

模块二：实验原理图

模块三：译码显示输出模块

译码显示模块分为位选信号和8位数码管显示信号。位选信号为3位

有8种组合，通过000到111来选不同位，8位数码管显示信号有8

位分别定义1～9的显示

模块三：实验原理图

（3）模块四： pwm产生控制模块

程序把占空比为1000分频，预先设定了占空比为500.通过控制占空比

从而达到控制直流电机转速的目的，在这个模块中我们让数码管显示

的速度DOUT与一个预先设定的速度DOUT1比较如果DOUT

占空比加1，如果大于，占空比减1，如果等于，占空比不变。

模块四：实验原理图

3、总体设计框图

四、设计过程介绍

1、设计过程

1、测速显示

当电机旋转时，带动转盘是的磁钢片一起旋转，当磁钢片旋转到霍尔器件的上方时，可以导致霍尔器件的输出端高电平变为低电平。当磁钢片转过霍尔器件上方后，霍尔器件的输出端又恢复高电平输出。这样电机每旋转一周，则会使霍尔器件的输出端产生一个低脉冲，我们就可以通过检测单位时间内霍尔器件输出端低脉冲的个数来推算出直流电机在单位时间内的转速。

电机的转速通常是指每分钟电机的转速，也就是单位为rpm，实际测量过程中，为了减少转速刷新的时间，通常都是5～10秒刷新一次。如果每6秒钟刷新一次，那么相当于只记录了6秒钟内的电机转数，把记录的数据乘10即得到一分钟的转速。最后将这个数据在数码管上显示出来。为了使显示的数据能够在数码管是显示稳定，在这个数据的输出时加入了一个16位的锁存器，把锁存的数据送给数码管显示，这样就来会因为在计数过程中，数据的变化而使数码管显示

不断变化。

2、pwm产生控制

通过控制占空比，从而达到控制直流电机控制。用按键先预设一个速度值，让电动机的实际转速与预设值比较，如果不相等，就调节占空比使之达到预设值。

2、设计过程中出现的几个问题及解决方法

（1）问题一不了解直流电机转动原理

解决办法

通过在图书馆资料学习以及不懂得地方问老师

（2）问题二不会控制直流电机转速

解决办法

通过学习了解了控制占空比就可以控制直流电机转速

五、调试过程介绍

1、调试过程

把程序下载到实验箱，观察实验现象，如果不对就修改程序，重复前面的操作，直到成功

2、调试过程中出现的问题及其解决方法

（1）问题一数码管显示的速度跳动很大

解决方法

通过把占空比从100分频调到1000，这样占空比没变化1速度的变化

就会减少

（2）问题二显示的速度在你预设的速度间波动很大

解决方法

由于直流电机测速采用的是6秒钟计数，所以要把控制信号的时钟频

率也变为6秒，通过分频把1M时钟变为6秒，让计数频率与控制频率

一致

六、总结

通过了这次课程设计，学会了vhdl语言，虽然以前也学过EDA，但是没有深入了解vldl语言，对编程更是不行，通过这三个星期的学习，能熟练的读懂程序，并且还具备了一些VHDL编程能力以及VHDL硬件描述语言的思维方法。在这次试验中我们这组做了一个直流电机测速及其控制。从一开始什么都不懂，到最后自己不仅能修改程序，在系统的设计方面也有了自己的一些想法。这次课程设计基本还算成功。为什么说基本呢，是因为要求的功能都能实现。唯一不足的也是实验未完成的地方就是按键消抖部分。其实我也尝试消抖但没成功，这是最大的缺点。没有消抖，按键按一下就会跳动很大。如果消抖解决了那么我们的课题就非常成功了，总之在这次课程设计学到了很多东西，也得到了老师很多的帮助与指导，我对eda技术也有了更多的兴趣，希望还能设计，接受下一次挑战。

参考文献：

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