毕业论文基于fpga直流电动机驱动的设计说明书

河南大学民生学院本科毕业论文编号：河南大学2014届本科毕业论文论 文 题 目 基于FPGA直流电动机驱动的设计论文作者姓名：_作 者 学 号：_1003618004_所 在 学 院： 民生学院 所 学 专 业：_电子信息科学与技术_导师姓名职称：_ _论文完成时间： 2014年04月24日 _I目 录摘 要：10 前言21 绪论21.1 课题的来源.21.2 课题研究的目的及意义.31.3 课题国内外研究现状.41.4 课题实质性展现.42直流电动机的概括.42.1 直流电动机的基本构成.42.2 直流电动机的工作原理.52.3 直流电动机的性能.63 直流电动机的控制及PWM（脉宽调制）73.1 控制器的控制电路73.2 转子位置传感器83.3 直流电动机的控制原理详解93.4 直流电机转速控制与PWM脉宽调制114 FPGA及其组成的控制器124.1 FPGA芯片134.2 VHDL硬件描述语言 144.3 运用FPGA来实现对直流电动机的控制154.4 PWM（脉宽调制信号）16 4.5速度检测.195 结论20参考文献20基于FPGA的直流电机驱动的设计 电子信息技术在如今的社会中已然达到迅猛发展阶段，国家也在大力加强电子商务领域的引导性投资，可见其在当今社会中的重要性。电子技术的发展方向。可以说模拟电子技术是电子技术的根本，在调制解调，功率放大，信号放大、整流稳压等电路方面具有非常重要作用，移动通信等领域都不可或缺。电子技术的另外一个重要组成部分数字电子技术同等重要的，和模拟电子技术相对比，数字电子技术具有稳定性好，精度高，抗干扰性强的优势。也正是因为数字电子的这些优势使得它在一些领域的发展更胜于模拟电子，数字滤波器就是一个很好的证明。数字电子技术目前也在向两个截然相反的方向发展，一是基于通用处理器的软件开发技术，如单片机、bps等技术，它们是在一个通用处理器的基础上结合少量的硬件电路设计来完成系统的硬件电路，而将主要精力集中在算法、数据处理等软件层次上的系统方法。另一个方向是基于CPLD/FPGA的可编程逻辑器件的系统开发，其特点是将算法、数据加工等工作全部融入系统的硬件设计当中，在“线与线的互联”当中完成对数据的加工。单片机微处理器作为核心来实现直流电机的控制已然跟不上时代发展的需求。由此电机控制器也由模拟分立原件构成的电路向数模混合、全数字方向发展。此文章主要研究了FPGA芯片在直流电机控制器中的作用。文章详细的介绍了直流电机的类型、结构、工作原理、PWM调速原理和FPGA集成芯片。后对所需应用的硬件语言VHDL方面知识也进行了介绍。从而为论文的具体设计部分提供了理论基础。FPGA的电机控制中，最基本的作用有三：组合逻辑、计数器、状态机。关键词： FPGA芯片；直流电机；硬件描述语言（VHDL）；PWM；现场可编程门阵列 DC motor driven FPGA-based designElectronic information technology in todays society has already reached the rapid development stage, countries are vigorously strengthen the field of electronic commerce to guide investment, and its importance in todays society .Direction of development of electronic technology. It can be said analog electronics technology is the fundamental electronic technology, the modem, power amplification, signal amplification, rectification regulators and other aspects of the circuit has a very important role in areas such as mobile communications are indispensable. Another important part of the digital electronic technology as important as electronic technology, and the relative ratio of analog electronics, digital electronics technology has good stability, high accuracy, strong anti-interference advantages. It is also because of these advantages make it the development of digital electronics in some areas more than analog electronics, digital filter is a good proof.Digital electronic technology is also currently the two diametrically opposite direction, one based on a common processor software development techniques, such as SCM, bps technology, which is a combination of a small amount of hardware circuit design on the basis of a general purpose processor to completion of the hardware circuit system, and will mainly focus on system-level methods of software algorithms, data processing. Another direction is based on the system developed CPLD / FPGA programmable logic devices, which is characterized by the algorithms, data processing, etc. All of them integrated into the systems hardware design, the interconnection line and the line, which complete data processing. Single-chip microprocessor as the core to achieve control of DC motor already keep up with demand of the times. Thus the motor controller is also developed by the original constitution of discrete analog circuitry to mixed analog-digital, all-digital direction. This article studies the role of FPGA chip in DC controller. Article describes in detail the types of DC motors, structure, working principle, PWM speed control principle and FPGA integrated chip. After VHDL hardware language knowledge required applications have also been introduced. Thus providing a theoretical basis for the specific design of the paper. FPGA motor control, the basic function of three factors: combinational logic, counters, state machines. Key words: DC motor， controller，FPGA(field programmable gate arrays)， VHDL(VHSIC hardware description language) ，PWM0 前言文章从开始就介绍了此次课题（FPGA控制直流电机）的选题原因，以及它的研究现状及其存在的意义。接着详细的讲述了直流电动机、FPGA、VHDL的性能及其应用，PWM波形的产生。随后用VHDL进行了详细的系统设计，最后运用大量的数据来验证设计的实践性能，并进行了仿真。在此希望对此方面感兴趣的朋友们可以轻松上手。1 绪论1.1 课题的来源在人类社会发展中使用工具,能量动力.是发展程度的标志,发电机 电动机使人类社会发展 中脱离了人力畜力及水力火力的现场,经电力线传送动力到一切应用动力的地点,是生产力发展的巨大动力源,是电力工业成为可能的基础,支撑着我你的现代生活的方方面面.然而电机的控制从模拟控制器发展到了数模混合控制器以及完全性的数字控制器来适应着时代的发展。由于模拟控制器精度低，抗干扰性能差，已经被精度高，抗干扰性能强的数字控制器替代！电子信息技术在如今的社会中已然达到迅猛发展阶段，单片机微处理器作为核心来实现直流电机的控制已然跟不上时代发展的需求，只有加紧改进。现在大多使用高性能的DSP来适应电机控制器的需求。而随着EDA技术的突飞猛进，用FPGA（可编程门整列）的数字来实现电机的完美控制。FPGA是在原先的PAL、GAL、CPLD等可编程器件基础上研究出来的数字电子系统编程器件。FPGA已改其它器件的缺点，更是解决了定制电路的不足。使它具有了自己独特的优势：当我们设计ASIC电路时，采用FPGA，就可以达到不投片生产，也能得到合适的芯片；FPGA也具有功耗低，兼用型强，周期短，费用低，风险小的优点。也正是FPGA的这些优势使得其在各行各业应用广泛，尤其是通信领域及工业领域。如前段时间刚投入市场的4G、5G样机，云处理，雷达的数字信号处理，卫星的图像处理及数据传输等。1.2 课题研究的目的及意义直流电动机多用PWM调速控制，其中模拟电路控制已然跟不上时代的需求被渐渐舍弃，而FPGA具有功耗低，兼用型强，周期短，费用低，风险小等优势，使得FPGA的应用范围更加开阔。所以关于FPGA的课题研究将具有非常重要的意义。由此文章课题研究的目的及意义就十分明了了！电机是单向还是双向转动？需不需要调速？对于单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，当电机需要双向转动时，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。此文章设计目的就是：让FPGA在电机控制方面展现的更加直白易懂，FPGA产生PWM信号的操作过程，以及在对电机控制过程中各部分起到的作用展现的更加清澈！让读者们更加轻易上手。此文章设计的意义是：通过文章的简易、清澈、直白，让大家都了解到FPGA控制电机驱动的方法，从而轻易上手，学习实践的兴致大增.1.3 课题国内外研究现状电机的控制从模拟控制器发展到了数模混合控制器以及完全性的数字控制器来满足当今日新月异的新社会，让我们的需求得以实现，从而也奠定了它在当今社会中十分重要的地位。但是人类永远是不可能停止不前的，从一开始的电机启停，机械能产生动能，一直到现在电机的快慢，定位，及其幅度都作出了精确地定位。让电动机在其驱动控制发面更加的细腻，来达到我们大步向前的需求！也正是人们的不断努力研究，才得以造出新的技术产物来满足我们的需求。上世纪后期，确切的说在1960年变频调速控制技术就得以发展转变，一直到新世纪的现在，其核心技术PWM（脉宽调制）也被广泛投入各行各业。也由刚起步的电机简单控制到如今的运动精确控制可清晰看出PWM已然朝着成熟阶段大步的迈进。但从PWM的应用上来看，各个国家之间的落差还是很大的，早些年，由于我国工业在电子技术方面的落后，使得国内PWM控制方面不能达到理想的高度，只能去从国外引进PWM的重要器件（如IGOT管）来解决这一问题！如今，我们国家也已经研发出了自己的产物，使得PWM技术更加成熟。电子信息技术在我国当今社会已经达到突发猛进，而电动机的控制也越来越多元化，其现有的控制技术也略显单一了。如今FPGA、VHDL等各个类别的电子技术也已发展壮大，可用于控制直流电机驱动来满足我们的需求。1.4 课题实质性展现本论文详细论述了FPGA对直流电动机的各个部位所起到的详细作用，PWM波的产生，电机转速、正反转的检测以及运用VHDL硬件描述语言对PWM在FPGA中的组合逻辑变换，随后对其进行了仿真！2 直流电动机的概括直流电动机的基本构成、原理和性能。2.1 直流电动机的基本构成直流电动机主由定子电枢转子组成。 2.1.1定子电机中主磁极、换向极、机壳、电刷装置构成了其定子部分。主磁极由磁极铁芯和缠绕在上面的励磁绕组组成。励磁绕组之间可串联，也可并联。主磁极成对出现，沿圆周是N、S极交替排列。 当励磁绕组中通有直流励磁电流时，气隙中会形成一个恒定的主磁场。主磁极铁芯通常用 11.5mm厚的导磁钢片叠压而成；容量较大的电机会装有换向极，换向极数目一般与主磁极相同，但是在小功率直流电机中，换向极的数目可以少于主磁极，甚至不装换向极；功率稍大的电机主磁极上会增加补偿绕组；一般电刷数等于主磁极数。电刷装置将电枢电流由旋转的换向器通过静止的电刷与外部直流电路接通。 2.1.2 电枢转子电机中电枢铁芯、电枢绕组、电枢转轴、换向器组成了直流电动机的点数转子部分。电枢铁芯通常用 0.5mm厚的硅钢片叠压而成，叠片间有一层绝缘漆；电枢绕组由结构形状相同的线圈单元组成，每一线圈的两端分别接至两个换向片，每个换向片又与两个线圈的端头相连，所以电枢绕组是各线圈通过换向片串联起来的，是一个闭合绕组；电枢绕组均为双层绕组。一个线圈有两个圈边分别处于不同极面下，放在电枢铁芯的槽中，一个在槽的上层位置，另一个必定在下层位置，跨距约等于一个极距；很多彼此绝缘的换向片组成了换向器。2.2 直流电动机的工作原理简单点说，电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生洛伦磁力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦磁力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。机械能与电能的转换直线导体位于均匀磁场中，与磁感应强度B的方向垂直，当此导体被外力FW带动以速度v切割磁力线时，则在导体内将产生感应电动势E=Bv。如果将此导体与外电路组成一闭合电路，则在导体中流过感应电流I，这时所产生的电功率P=EI=BvI，此感应电流的方向和感应电势的方向一致，可以用右手定则来判定。 载流导体在磁场中将收到电磁力Fc=BI的作用。如下图所示，按左手定则所决定的电磁力方向和此导体原先的运行方向刚好相反，也就是电磁力阻止外力使导体运动。要使导体继续保持速度v运动，则外力的大小必须等于电磁力的大小而且方向相反，此时所需外力的功率N=FwV=BIV=P，从N=P得知在不考虑转换损耗的条件下，所需要的机械功率和电功率是一样的。图1 左手定则判定图直流电机工作原理详解导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。 如下图做出详细分析：当电枢转了180后，导体 cd转到 N极下，导体ab转到S极下时，由于直流电源供给的电流方向不变，仍从电刷 A流入，经导体cd 、ab 后，从电刷B流出。这时导体cd 受力方向变为从右向左，导体ab 受力方向是从左向右，产生的电磁转矩的方向仍为逆时针方向。因此，电枢一经转动，由于换向器配合电刷对电流的换向作用，直流电流交替地由导体 ab和cd 流入，使线圈边只要处于N 极下，其中通过电流的方向总是由电刷A 流入的方向，而在S 极下时，总是从电刷 B流出的方向。这就保证了每个极下线圈边中的电流始终是一个方向，从而形成一种方向不变的转矩，使电动机能连续地旋转。这就是直流电动机的工作原理。图2直流电机原理图2.3 直流电动机的性能直流电动机已被广泛用于要求转速可调、调速性能好，以及频繁起动、制动和反转的应用场合。由于其技术成熟和控制简单，各种直流电动机驱动已被广泛用于不同的电力牵引应用系统。根据励磁绕组与电枢绕组之间的相互连接关系，有四种典型的线绕式励磁直流电动机形式。它们分别是他励、并励、串励和复励直流电动机。就他励直流电动机而言，励磁电压和电枢电压可彼此独立控制。在并励直流电动机中，励磁绕组与电枢绕组并联接入同一电源。因此，只有通过在相应回路中串人一个电阻，方可获得励磁电流或电枢电流的独立控制，但这是一种低效率的控制方法。高效的控制方法是在相应回路中以基于电力电子的DC-DC变换器替代上述电阻的。DC-DC变换器能主动控制用以产生特定的电枢电压和励磁电压。对于串励直流电动机，励磁电流与电枢电流相同，因此，磁通随电枢电流而变化。在积复励直流电动机中，串励绕组的磁动势(mmf)随电枢电流而变，且与并励绕组的磁动势取向一致。对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。1）输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。2）效率，高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通（H桥或推挽电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路）入手。3）对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。4）对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。5）可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到，无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。 3 直流电动机的控制及PWM（脉宽调制）3.1 控制器的控制电路控制器是直流电机能够正常运行不可或缺的核心，由控制器对传感器输出的信号、PWM调制信号、加/减速、正/反转、以及急停等信号进行综合，然后再把信号提供给驱动电路以实现直流电机的各种控制；其次控制器还能对电机进行电流的调节，是电机系统能够工作在一个良好的状态；最后，控制器还能实现对电机进行各项故障保护。传统的直流电机的控制电路多是采用各种元器件来实现其功能。图3控制电路图3.2 转子位置传感器转子位置传感器是电机中用来检测转子位置的工具，检测转子所在的位置并发出一系列信号从而使得控制器由信号控制电路实现电机的某种功能。如果说控制器是电机工作的核心，那转子位置传感器就是电机能够工作的前提。在直流电机中用到的位置传感器一般是霍尔传感器，霍尔传感器是利用霍尔现象制成的一种磁敏感传感器。将锗等半导体置于磁场中，在一个方向通以电流时，则在垂直的方向上会出现电位差，这就是霍尔现象。将永磁体置于运动部件上，当部件靠近霍尔元件时，便产生霍尔现象，从而判断物体是否到位。当霍尔元件按要求通以电流并置于外磁场中，就输出霍尔电势信号。而霍尔元件的安装也需要注意一定的事项，安装霍尔元件时应使得霍尔元件与固定好的永磁体有一定的间隙，如图参考： 图4霍尔元件式位置传感器（1-永磁体架 2-永磁体 3-霍尔元件）3.3 直流电动机的控制原理详解由下图可以得知，电机的本体、驱动电路、直流电源、逆变器、控制电路及位置传感器组成了直流电动机系统。在本论文中，逆变器VF为6个IGBT构成的三相全桥逆变器，直流电源是反激式DC-DC电源，控制电路以FPGA芯片为核心，驱动电路以M57962AL驱动器件为核心，PS为位于电动机本体同轴联结的转子位置传感器，控制电路对转子位置传感器检测的信号进行逻辑变换后产生脉宽调制PWM信号，经过驱动电路放大送至逆变器各功率开关管，从而控制电动机个相绕组按一定顺序工作，在电机气隙产生跳跃式旋转磁场。图5直流电机系统图在二相导通星形三相六状态直流电动机工作的过程中，当转子位于图2-7（a）所示位置时，转子位置传感器输出磁极信号位置，经过控制电路逻辑变换后驱动逆变器，使功率开关管th1、th2导通，即绕组A、B通电，A进B出，电枢绕组在空间合成礠势Fa，如图2-7(a)所示。此时定转子磁场相互作用拖动转子顺时针方向转动。电流流通途径为：电源正极th1管A相绕组B相绕组tl2管电源负极。当转子转过60电角度，达到图2-7（b）中位置时，位置传感器输出信号，经逻辑变换后使开关管tl2截止，tl3导通，此时th1仍导通，则绕组A、C通电，A进C出，电枢成磁场如图2-7（b）中Fa。此时定转子磁场相互作用使转子继续沿顺时针方向转动。电流流通路径为：电源正极th1管A相绕组C相绕组tl3管电源负极，以此类推。当转子继续沿顺时针每转过60电角度时，功率开关管的导通逻辑为：th2tl3th2tl1th3tl1th3tl2th1tl2，则转子磁场始终受到定子合成磁场的作用并沿顺时针方向连续转动。 在图6（a）到（b）的60电角度范围内，转子磁场顺时针连续转动，而顶子合成磁场在空间保持图2-3（a）中Fa的位置不动，只有当转子磁场转够60电度角到达图2-7（b）中Ff的位置时，定子合成磁场才从图6（a）中Fa位置顺时针跃变至（b）中Fa的位置。可见定子合成磁场在空间不是连续旋转的磁场，而是一种跳跃式旋转磁场，每个步进角是60电角度5。图6转子工作祥解图3.4 直流电机转速控制与PWM脉宽调制 3.4.1 直流电机转速控制直流电机转速的控制大体上可以分为两类，即：励磁控制法与电枢电压控制法。励磁控制主要控制磁通的变化来实现转子转速变化从而使电机转速改变，其控制功率虽然小但低速时受到磁饱和强度的限制，高速时受到换向火花和换向器结构强度的限制，所以常用的控制方法是改变电枢端电压调速的电枢电压控制法。 3.4.2 PWM脉宽调制脉宽调制（pulse width modulation，PWM），是利用半导体的导通和关联，把直流电压变成电压脉冲序列，控制电压脉冲宽度或周期，以达到变压的目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲序列的周期，以实现一个可改变电压改变频率的控制技术。直流电机一般都采用脉宽调制（PWM）的方法进行控制，传统的直流电机往往采用模拟电路控制，但是由于模拟电路调试复杂的根本原因，这一项控制技术正在徐徐退出舞台；现如今大多数的直流电机都是采用数字的控制，其中以FPGA的数字PWM控制因为其高精度、快反应、电路简单、外接线路少、便于控制等明显的优势正在快速的走入人们的眼睑。脉宽调制是利用脉冲宽度不等的一列矩形脉冲去靠近所需的电压或者电流信号。图是三角波调制原理。 图 7 三角波调制原理 （a）电路原理图 （b）PWM脉冲的形成三角波调制法原理如图a所示。在电压比较器A的两输入端分别输入正弦波参考电压Ur和三角波电压U，在A的输出端使得到PWM调制电压脉冲。PWM脉冲宽度的确定可由图b看出，由于U和Ur分别接至电压比较器A的“-”和“”输入端。显然当UUr对，的输出为高电平，反之，当UUr时，A的输出为低电平。图2-8b中的U与Ur的交叉点之间的距离随参考电压Ur的大小而变化，而交叉点之间的距离决定了电压比较器输出电压脉冲宽度，因而可得到幅值相等而脉冲宽度不等的PWM电压信号Up。4 FPGA及其组成的控制器先附上控制板电路图的示意图：图8先附上控制板电路图的示意图4.1 FPGA芯片 从1970年代开始，各类器件开始诞生，从TTL到COMS技术，但都不能满足需求！人们一直渴望着引入更加强大的可编程性。从硬件方面，人们希望更快更小，耗能少，价格低；从软件方面，人们倾于使用一个方便的处理器结构。由此可编辑逻辑器件就被人们开发了出来，它能够在高性能平台上进行硬件设计。接着就从简单的PAL器件到复杂的CPLD，一直到现在的FPGA，也就是现场可编程门阵列，它没有固定性，可以在器件内不线，更可以每个逻辑块都进行优化配置。图9 FPGA复杂逻辑块此图就是典型的CLB也就是FPGA复杂逻辑块。 4.1.1 FPGA的特点FPGA 可以看成系统中一个部件，它可以代替上百的IC芯片。FPGA的特点就是体积小、功耗低、耐用性强、用途广，可靠性当然没得说，必然是最好的，这些优势使得FPGA在市场上的地位得到稳固！ 4.1.2 FPGA的设计技术按照一个映射、布局、布线的流程反复实施再加优化即可。 4.1.3 FPGA的设计限制因FPGA的布线资源及逻辑块有限，在使用VHDL编写时应该充分利用资源，谨防不切实际的设计。4.2 VHDL硬件描述语言 VHDL研发于1982年，于1987年定义为标准硬件描述语言。 4.2.1 VHDL的特点VHDL具有非常强大的语言结构和多层次电路设计描述功能，其功能之强大，可以无视器件去优化电路设计以及它的宽泛性，可以重复利用，也可以共同使用，更可以在同一硬件电路的基础上随意运用。 4.2.2 VHDL语言能力VHDL语言首先通过系统描述的仿真来展现系统的功能或者行为，例如图10全加器例图按图描述，结果如下：接着就是RTL方式步骤随后是在逻辑方面整合起来展现出最终结果。4.3 运用FPGA来实现对直流电动机的控制核心元件FPGA的控制如下图所示图11核心元件FPGA的控制首先运用IGBT来构建功率变换器，利用霍尔元件来确定转子的位置。将测到的位置信号传到FPGA，FPGA就进行数字滤波以及计算获得电动机的转速，然后和已定转速相比。（测得的速度简称测速，给定的速度简称定速。）结果如下：定速测速。则速度调节器发出信号，使其加速，PWM波产生变化，其占空比值变小，使得在经过功率器件时间降低，这样的话电动机的速度就将下来了。 4.3.1 计数器的运用在直流电动机中，牵扯到时间有PWM，停止及功率器件的开通，这些就要求运用计数器了。计数器可以记忆输入脉冲的个数，可以用来进行运算数字，定时等。然而FPGA效率高，有时又有些浪费，就可以用计数器来暂时处理。 运用VHDL语言文本对分频电路进行输入。如下图分频电路真值表图12分频电路真值表VHDL根据输入值，做出倍分频器。当信号CNT数值变化，就说明有时钟周期的输入If(reset=1)thenCnt=”0000”；elsif(clksEVENT and clks=1)thenCnt=Cnt+1；end if；CLK_OUT=Cnt（3）下图为16分频电路图及其仿真图:图13 16分频电路图及其仿真图4.4 PWM（脉宽调制信号）在直流电动机的控制系统中，脉宽调制信号运用于控制功率器件的开关。定时器的重复、与PWM相同的技术周期、比较寄存器可以使FPGA产生PWM信号。首先设定比较寄存器与定时器的值重复比较，一直到两个值相同时，输出就会高低或者低高变化，等待定时器运作结束或者两值再次相同时，输出就会再一次变化。这样生成的输出脉冲，其开关时间与比较寄存器值成比例。不断的重复这个过程，就会在输出端产生PWM信号。原理图如下：图14 PWM产生的原理图运用VHDL语言描述PWM信号的占空比ab:process(clk_out) begin time=”01100101”;if(clk_outevent and clk_out=1)thencomp=comp+1; end if; end process ab; b:process(clk_out) begin if(comp=time)then pwmout=1; else pwmout=1; end if end process b;程序中Process（clk_out）中clk_out是时间基准。如果用四位的定时比较器，那么运用VHDL语言描述可调PWM的占空比：Process（clk_out） Begin If(clk_outevent and clk_out=1)then Time=time+1; If(flag=0andtime=”0000”and comp/=”1110”)then Comp=comp+1; Elsif(flag=1and time=”0000”and comp/=”0001”)then Comp=comp-1; Elsif(flag=1andtime=”0001”andcomp/=”0000”)thenComp=comp Elsif(flag=0andtime=”1110”andtime/=”0000”)thenComp=comp; Els comp=comp; End if; End if; If(comp(3)=0and comp(2)=0and comp(1)=0)then Tb=”0001”;Elsif(comp(3)=1and comp(2)=1and comp(1)=1)then Tb=”1110”;Else tb=comp; End if; End process; Process(clk_out) Begin If(time=tb)then Pwm1=1;Elsif(time=”0000”)then Pwm1=0; End if; Pwm_outsudusudusudusudu=”1111111”; end case; 采用ROM模块对表所得如图：图17 ROM模块对表图5 结论电子信息技术在如今的社会中已然达到迅猛发展阶段，国家也在大力加强电子商务领域的引导性投资，可见其在当今社会中的重要性。数字电子技术具有稳定性好，精度高，抗干扰性强的优势。也正是因为数字电子的这些优势使得它在一些领域的发展更胜于模拟电子。文章对FPGA控制电机驱动研究深入，结论如下：（1） 详细讲解了FPGA、VHDL、直流电动机的发展，特性以及应用，PWM波形的产生。（2） 运用硬件描述语言VHDL完成了整个系统的设计。（3） 运用了大量的数据来验证了整个系统设计的可实时性。整篇文章条例清晰，从最简单的概念性知识到具体的实验数据都是清晰可见，方便读者入手。参考文献1郭晓东，王玉光，张继业.智能电机控制器在工业自动控制中的应用研究D.2000.2程晖.燃料电池轿车用CAN总线及基于CAN总线的电机及控制器测试系统研究D.2005.3张立丽，李亮，史小华.基于PIC芯片嵌入式电机控制器的研究J.现代电子技术.2009,32(9).4张洪润,张亚凡等.FPGA/CPLD应用设计200例M.北京航空航天大学出版社.2009.5皱伯敏自动控制理论M机械工业出版社20076T.A.Harris,”RollingBearingAnalysis.”M.NEWYork:Wiley,1998.7OhtaandN.Sugimoto,”Vibrationcharacteristicsoftaperedrollerbearings,”J.SoundVIB,2006.8宋万杰，罗丰，吴顺君，CPLD技术及其应用M.西安电子科技大学出版社，2001.9张克农数字电子技术基础M西安:高等教育出版社.2005：14510潘新民，王燕芳微型计数器机控制技术M北京:电子工业出版社.2006，553-5511杜玉.基于FPGA直流电机的伺服系统的设计D内蒙古：内蒙古大学，200512谢运祥可编程逻辑器件的发展及其应用前景R西安：高等教育出版社，2002 17附件1： 大学本科毕业论文（设计）工作程序要求阶段工作程序及要求完成时间第一阶段（准备阶段）（一）确定题目和指导教师1.学院（系）成立毕业论文（设计）领导小组；2.学院（系）向教师（具有讲师以上职称或具有研究生学历的助教）分派指导论文（设计）任务，院（系）公布备选题目一览表；3.学院（系）召开指导教师和学生参加的毕业论文（设计）布置大会；4.学生根据自己的专业兴趣、学术特长选定论文题目，确定指导教师，也可与指导教师协商后确定论文题目；5.学院（系）将选题结果汇总成表，报教务处实践教学科备案。每学年第一学期第8周前（二）做好论文开题、写作的准备工作1.指导教师向学生传达毕业论文（设计）要求及有关管理规定，师生沟通交流课题任务，使学生正确理解课题，为开题做准备；2.学生确定论文题目后，应在指导教师的指导下进行文献检索、实习调研以及实验等论文前期准备工作。每学年第一学期第8周以后第二阶段（开题及写作阶段）（三）做好开题报告教研室组织教师指导学生做好开题报告，院（系）检查开题情况，教务处抽查。每学年第二学期第2周前（四）认真进行毕业论文（设计）指导、检查工作。1指导教师做好指导工作，定期检查学生的工作进度和质量，及时解答和处理学生提出的有关问题；2学院（系）要随时了解、检查论文写作进展情况，及时研究协调处理毕业论文写作过程中的有关问题。每学年第二学期（五）毕业论文中期检查教研室组织中期毕业论文检查工作，做好记录，学生须向指导教师汇报工作进度和工作质量，并填写中期检查表。每学年第二学期第8周第三阶段（评审答辩阶段）（六）指导教师评定毕业论文答辩前一周，学生将毕业论文交指导教师，指导教师需认真审阅，写出评语和评分。每学年第二学期第13-14周（七）评阅老师评阅毕业论文学院（系）或教研室安排有关教师，详细评阅每个学生的毕业论文，给出评分。（八）组织答辩学院（系）成立答辩委员会，组织答辩小组对学生进行论文答辩，答辩日程安排通知教务处，并做好答辩记录，给出答辩成绩。每学年第二学期第15周前（九）综合评定成绩学院（系）组织专门人员检查评分标准执行情况，进行成绩汇总和统计；毕业论文成绩及时报送教务处。每学年第二学期第15周前（十）毕业论文归档管理学院（系）收集并整理归档毕业论文有关材料，包括鉴定表（2份）、开题报告（1份）、中期检查表（1份）、评分表（1份）、论文（设计）（1份）及相应电子文档，填写本科生毕业论文（设计）工作总结表，一份交教务处实践教学科。每学年第二学期第16周前（十一）校级优秀毕业论文评选每学年第二学期第17周前注：1.提前或推延进行毕业论文（设计）的，各阶段要求相同，日程自定；2.毕业论文（设计）工作三个阶段时间安排，可根据各专业特点适当调整。 附件2： 大学本科毕业论文（设计）撰写规范一、毕业论文（设计）文本结构毕业论文（设计）主要由8个部分组成：封面；目录；题目；中外文摘要；正文；参考文献；谢辞；附录。二、毕业论文（设计）各部分规范1. 封面封面按学校规定的格式填写，包括论文（设计）题目、作者姓名、指导教师姓名、学科专业等内容。2. 目录目录由毕业论文（设计）各部分内容的顺序号、名称和页码组成，目次中的内容一般列出二级标题即可。目录应该用“”连接名称与页码。3. 题目论文（设计）题目要恰当、简明、凝练，能够反映论文的主题及其内容，做到文、题贴切。题目中不使用非规范的缩略词、符号、代号和公式，通常不采用问话的方式。题目所使用的词语应当考虑到有助于选择关键词和编制题录、索引等。题目的中文字数一般不超过20个字，外文题目不超过10个实词，中外文标题应一致，居中编排格式。4. 中外文摘要及关键词摘要是对毕业论文（设计）内容不加注释和评论的简短陈述。摘要主要是说明研究工作的目的、方法、结果和结论。摘要应具有独立性和自含性，即不阅读全文，就能获得毕业论文（设计）必要的信息，使读者确定有无必要阅读全文。摘要中应用第三人称的方法记述论文的性质和主题，不使用“本文”、“作者”等作为主语，应采用“对进行了研究”、“报告了现状”、“进行了