1、本科生毕业设计开题报告设计题目 基于 CPLD/FPGA 的直流电机 PWM 控制设计学生姓名 系、专业 指导教师选题目的、价值和意义随着电子技术的发展，特别是专用集成电路（ASIC）设计技术的日趋完善，数字化的电子自动化设计（EDA）工具给电子设计带来了巨大变革，尤其是硬件描述语言的出现，解决了传统电路原理图设计系统工程的诸多不便。针对以上情况，本课题提出一种基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）或现场可编程门阵列（FPGA）的 PWM控制电路设计。利用 CPLD FPGA 作为硬件电路，采用 VHDL 等硬件描述语言对硬件的功能进行编程，可以加快系统的研发进程，采用数字化的控制方式，可以大幅度
2、提高逻辑控制的精确度，使实时控制效果显著改善。实践证明 CPLDFPGA 芯片可以代替传统的复杂的电路，而且可以大比例地缩小电路的硬件规模，提高了集成度，降低开发成本，提高系统的可靠性，为控制电路的设计开辟新的天地。本课题在国内外的研究状况及发展趋势传统 PWM 控制电路往往存在电路设计复杂、体积大、抗干扰能力差以及设计困难、设计周期长等缺点，现在国内外市面上已经有具有 PWM 模块的专用芯片，但是这些产品性价比比较差，功能不够丰富，使用起来也不灵活方便，很难适合广大客户的需求。 目前国外一些数字信号处理芯片甚至已在片内集成 PWM 波形产生功能( 如 TI 的TMS320F243 等) ，只
3、需进行寄存器参数设置就可得到 PWM 输出，PWM 控制的设计已应用到实际科研中，并取得了良好的效果。为了加快开发进度，更为重要的是提高设计的灵活性和精确度，我国引入现代 EDA(电子设计自动化 )技术，采用 VHDL 硬件描述语言进行控制逻辑编程，配置于大规模可编程器件 CPLDFPGA 芯片上，对主电路的工作状态进行控制，以获得符合要求的电源电压及波形。CPLDFPGA 可以在办公室或实验室里方便地设计出所需的专用集成电路，且具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改，极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性。PWM 控制电路已向体积小、重量轻、功
4、耗低、可靠性高的模块化、集成化方向发展。因此，具有广泛的应用前景。主要研究内容1、PWM（脉宽调制）原理。PWM(Pulse Width Modulation)控制就是指保持开关周期 T 不变，调节开关器件导通时间 T 来改变占空比，控制输出的电压脉宽，通过控制脉宽系列的变化规律来满足输出的要求。PWM 控制技术构成的无级调速系统，起停时对直流系统无冲击，并且具有启动功耗小、运行稳定的特点。2、直流电机控制电路构成及工作原理。直流电机控制电路主要由三部分组成：CPLD 中 PWM 脉宽调制信号产生电路；工作/停止控制和正 /反转方向控制电路；片外功率放大电路和正/反转功率驱动电路。3、CPLD
5、 内控制模块（在一片 EPM7128SLC84-15 芯片内利用硬件描述语言VHDL 编程实现直流电机 PWM 控制器的细分计数器模块，速度控制模块，数字比较模块等） 。实验设计1、构思设计思想及流程，细分各模块功能。2、在 MAX-PLUS II 环境下用 VHDL（超高速集成电路硬件描述语言）完成各个模块程序的编写和模块图形的绘制，并通过编译和仿真得出所需结果。3、在 PROTEL 软件下进行 PCB 板的绘制。4、安装，下载并调试。5、综合总结，得出结论，写出报告。完成设计的条件、方法及措施1、硬件条件：主要器件有 EPM7128SLC84-15 芯片和直流电机； 2、软件条件：MAX-
6、PLUS II 下用 VHDL 完成各个模块程序的编写和模块图形的绘制，用 Protel99 软件画出硬件 PCB 板图；3、方法：在 PC 机上运行 MAX-PLUS II 工具软件，通过软件进行设计、调试及修改，并运用 EDA 进行综合设计；在整个设计过程中，通过网络及各种相关书籍查找相关信息，重复调试检测，不断改进，达到设计的目的。 。设计拟定提纲第一部分：引言部分，综述本文的研究背景，阐明课题的意义。第二部分：PWM 原理及直流电机控制电路构成及工作原理。第三部分：实现设计的软件程序及电路的设计与调试。第四部分：结论、致谢、参考文献与附录。主要参考文献（研究综述：作者、题目、杂志、卷号
7、、页码）1 畅福善 苏世栋等.VHDL 语言与数字系统设计.太原：山西科学技术出版社，2005.6 2 潘松.EDA 技术实用教程 M.北京:科学出版社，20053 宋万杰.CPLD 技术及其应用M.西安：西安电子科技大学出版社，20004 王果. 直流电机双闭环调速系统的工程设计方法仿真J.电机技术，20055 阎石.数字电子技术基础 （第三版） M.高等教育出版社，1989 6 Pedroni,V.A.著；乔庐峰译.VHDL 数字电路设计教程.北京：电子工业出版社，2005.97 Alter Corportion.Alter Digital Library.Altera,2002指导教师意见及建议签字： 年 月 日课题答辩组意见及建议组长签字： 年 月 日系主任意见签字： 年 月 日
