| 毕业设计 基于FPGA的运动控制器的设计 共47页，19365字。 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 目 录 3 第一章 绪论 5 1.1 引言 5 1.2 数控系统的发展与现状 5 1.2.1 数控系统的发展 5 1.2.2 数控系统的现状与发展趋势 6 1.2.3 开放式数控系统的定义及特点 7 1.3 运动控制器的发展与现状 7 1.3.1 运动控制器在开放式数控系统中的地位 7 1.3.2 国内外运动控制器的研究现状 8 1.4 运动控制器的分类 9 1.5 本论文主要研究内容 10 第二章 设计工具与环境 11 2.1 QuartusⅡ环境的介绍 11 2.2 VHDL语言的发展史及其特点 13 2.2.1 VHDL语言的发展史 13 2.2.2 VHDL的特点 13 2.3 FPGA的发展史及其特点 14 2.3.1 FPGA的简介及发展 14 2.3.2 FPGA的基本结构及特点 15 2.4 FPGA一般设计流程 17 2.4.1 设计输入（Design Enty） 17 2.4.2 设计实现（Design Implementation） 18 2.4.3 设计验证（Design verification） 18 第三章 运动控制器的硬件设计 20 3.1 步进电机的概念、原理、特点及固有参数 20 3.1.1 步进电机的概念 20 3.1.2 步进电机的原理 20 3.1.3 步进电机的特点 22 3.1.4 步进电机的固有参数 23 3.2 步进电机运动控制系统硬件设计 24 第四章 运动控制器的VHDL的设计实现 29 4.1 VHDL设计流程 29 4.2 步进电机控制系统的VHDL模块图 30 4.3 步进电机速度控制系统VHDL程序设计说明 30 4.4 VHDL的描述 33 4.4.1 实体ENTITY 33 4.4.2 结构体ARCHITECTURE 34 4.4.3 速度控制模块 34 4.4.4 方向控制模块 35 4.4.5 移动控制模块 36 4.4.6 环形分配电路模块 37 第五章 程序仿真及结果的分析 39 结 束 语 42 参考文献 43 致 谢 44 附录：论文源程序 45 摘 要 运动控制技术的发展是制造自动化前进的旋律，是推动新的产业革命的关键技术。高性能的运动控制器是数控系统中极为重要的组成部分。运动控制器以其特有的灵活性和优异的运动轨迹控制能力使许多工业生产设备焕发出勃勃生机。 本文在分析了运动控制器的原理上，提出了一种基于FPGA的运动控制器的设计方案。一方面 FPGA 作为运动控制器的核心处理器，具有灵活的编程功能，能实时方便地实现复杂的速度控制算法，提高了控制性能；另一方面将大量的逻辑控制功能和外围接口电路集成在芯片中，提高了运动控制器的可靠性和稳定性。同时，因为 FPGA 具有在现场可重构的特性，保证了运动控制器具有良好的开放性，也大大方便了系统的设计和调试。 论文首先对运动控制器的主要应用领域、研究现状做了概括介绍；接着对运动控制器的分类进行了一般性研究；然后分析介绍了运动控制器开发工具与开发环境；在此基础上结合永磁式步进电机控制系统，完成了基于FPGA的运动控制器的软、硬件设计，并通过仿真验证。 关键词： 运动控制器，永磁式步进电机，FPGA（现场可编程门阵列） |
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