大学毕业论文---基于fpga的步进电机控制器设计.doc

南京林业大学本科毕业设计（论文）IV南京林业大学本科毕业设计（论文）题目：基于FPGA的步进电机控制器学院：机械电子工程学院专业：测控技术与仪器学号：学生姓名：指导教师：职称：副教授二零一二年五月十八日南京林业大学本科毕业设计（论文）摘要步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特殊电机，每改变一次通电状态，步进电机的转子就转动一步[1]。步进电机的突出优点是它可以在宽广的频率范围内，利用改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制及制动等，并且由其组成的开环系统简单、廉价、可靠，因此在众多领域有着极其广泛的应用。由于工业技术的不断进步，在自动化控制、精密机械加工、航空航天技术以及所有要求高精度定位、自动记录、自动瞄准等高新技术领域内，对步进电机的细分要求也越来越高。本文介绍了EDA技术及其发展趋势，分析了步进电机加减速正反转及其细分驱动的基本原理。在EDA技术软件平台上，以硬件描述语言VHDL为描述手段完成了逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合，以及逻辑优化和仿真测试，最终完成了基于FPGA的步进电机控制器的设计。关键词：EDA技术，步进电机，FPGA，VHDLAbstractSteppermotorisakindofspecialmotorthatisdriveninstepangleorlinedisplacementbyelectricpulsesignal.Toeverychangeofelectrifyingstate,therotorinsteppermotorswillrotateonestep.Theprominentadvantagesofsteppermotorareregulating-rate,quicklyrise-stop,positive-reversecontrollingandbrakeetcbychangingthefrequencyofpulse.Thesteppermotoropening-ringsystemissimple,cheap,stabilityandreliability,thereforeitsapplicationisveryextensiveinmanyrealm.Withthecontinuousdevelopmentofindustrialtechnology,StepperMotorSubdivisionisrequiredhigherandhigherinautomaticcontrol,precisionmachining,aerospacetechnologyandallhigh-technologyfieldsthatrequiredHighPrecisionPositioning,automaticrecording,automaticaimingetc.ThispaperpresentsEDAtechnologyanditsdevelopmenttrendency,analyzesthebasictheoryofsteppermotorAcceleration,deceleration,reversing,andstudiesthedesignmethodofFPGAhardwarecircuitbasedonthesoftwareplatformofEDA.Then,onEDAsoftwareplatform,wedologicalcompile,logicalsimplify,logicalsynthesis,structuralsynthesisandlogicaloptimization,simulationtesttothedesigndocument,whichisobtainedusinghardwaredescriptionlanguageVHDLasdescriptionmethod,andcompletesthedesignofthesteppermotorcontrollerbasedonFPGA.Keywords：EDAtechnology,steppingmotor,FPGA,VHDL目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1研究背景11.2国内外研究现状11.3主要研究内容3第二章EDA技术与VHDL语言及FPGA简介42.1EDA技术42.2EDA技术发展史52.2.1CAD阶段52.2.2CAE阶段62.2.3EDA阶段62.3VHDL硬件描述语言72.4VHDL语言的发展史82.5FPGA的简介92.6FPGA的基本结构及特点102.7FPGA的发展112.8FPGA一般设计流程112.8.1设计输入112.8.2设计实现122.8.3设计验证122.8.4仿真软件MAX+PLUSⅡ