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摘要步进电机是工业控制方面一个常见的执行单元，广泛应用于数控机床、医疗器械、测量仪器等领域。主要可分为永磁式、反应式和混合式三种类型。
本文以三相混合式步进电机为例构造数学模型，详细阐述了步进电机的工作原理和控制原理，探讨了四相步进电机的细分驱动原理及常见实现方法，提出了一种以FPGA为核心设计步进电机细分器的方案。本文选取Altera公司飓风系列中的EP1C12Q240C8芯片，在QuartusⅡ软件平台上对系统各模块进行编程及仿真，软、硬件电路都能良好运行。
基于FPGA的步进电机细分器设计与传统的以单片机为核心的设计方案相比，运算速度更快，稳定性更高，因此具有比较明显的优势。FPGA技术在开发步进电机细分器领域有着广阔的前景，在未来必定会被大规模地应用。63006
毕业论文关键词 步进电机 细分驱动器 FPGA
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Design of the Subpision Driver of Stepper Motor Based on FPGA
Abstract Stepper motor is a common execution unit in the area of industrial control. It is widely used in numerical control machines, medical instruments, measuring instruments, etc. There are three main kinds of stepper motor, respectively is permanent-magnetic, reactive and hybrid stepper motor.
In this paper, I firstly construct a mathematical model of a three-phase hybrid stepper motor. And then, I describe the working and control principle of stepper motor in detail and explore the subpision drive principle of a four-phase stepper motor. At last, for realizing the subpision of stepper motor, I propose a plan of a subpision which is based on FPGA. In the design, I choose the EP1C12Q240C8 model which is produced by Altera Corporation. And then, I realize the programming and simulation of each module in the system by using QuartusⅡ. The circuit works in a good condition.
Compared with SCM, the computing speed of FPGA is higher and it is more stable. FPGA will be used on a large scale in the future.
Keywords Stepper Motor the Subpision Driver FPGA
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究情况概述 2
1.3 论文结构 4
2 步进电机的原理 5
2.1 步进电机概述 5
2.2 步进电机种类 5
2.3 步进电机的技术指标 7
2.4 步进电机的工作原理 8
2.5 本章小结 12
3 系统硬件电路设计 13
3.1 步进电机的细分驱动原理 13
3.2 基于FPGA的细分器硬件设计 15
3.3 本章小结 19
4 基于QuartusⅡ软件的系统软件设计和实现 20
4.1 设计方法介绍 20
4.2 QuartusⅡ环境下系统软件的设计 22
4.3 系统各模块的设计 25
4.4 QuartusⅡ环境下细分器逻辑电路 29
4.5 本章小结 30
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
步进电机是现代工业生产和产品中一种比较常见的单元，其主要功能是将电流输入的脉冲信号转化成位移量。简单来说，每给步进电机输入一个电流脉冲，其驱动器将驱动电机以某一方向转过一个相同的角度（即步距角）。若要对步进电机进行准确定位，可以控制输入脉冲的个数来完成；若要调整转子速度，则改变输入脉冲的频率即可实现对其速度和加速度的控制。步进电机又名脉冲电机，在国内被广泛地研究和使用。