直流电机控制设计(1)
直流电机控制课程设计
直流电机控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解直流电机的工作原理，掌握直流电机的基本结构及其功能。
2. 学生能掌握直流电机控制的基本方法，包括启动、调速、制动等。
3. 学生能了解并描述直流电机在自动化控制中的应用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，进行简单的直流电机控制电路的设计与搭建。
2. 学生能通过实际操作，熟练使用相关仪器设备进行直流电机控制实验。
3. 学生能通过实验数据分析，解决直流电机控制过程中出现的问题。
情感态度价值观目标：1. 学生对直流电机控制技术产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在小组合作中，培养团队协作能力和沟通表达能力。
3. 学生关注直流电机控制技术在现实生活中的应用，增强学以致用的意识。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 本课程为工程技术类课程，注重理论与实践相结合，强调学生的动手能力。
2. 学生为初中年级学生，具备一定的物理基础和动手操作能力，但对复杂电路和控制原理理解有限。
3. 教学要求以学生为主体，注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题。
二、教学内容1. 直流电机的工作原理与结构- 直流电机的组成及其功能- 直流电机的工作原理- 直流电机的类型及特点2. 直流电机控制方法- 直流电机的启动方法- 直流电机的调速方法- 直流电机的制动方法3. 直流电机控制电路设计与搭建- 控制电路元件的识别与选用- 控制电路的设计原理与步骤- 控制电路的搭建与调试4. 直流电机控制实验- 实验设备的使用与操作- 实验步骤与方法- 实验数据的收集与分析5. 直流电机控制技术应用- 直流电机控制技术在现实生活中的应用案例- 直流电机控制技术的未来发展教学内容安排与进度：第一课时：直流电机的工作原理与结构第二课时：直流电机控制方法第三课时：直流电机控制电路设计与搭建第四课时：直流电机控制实验第五课时：直流电机控制技术应用教材章节关联：教学内容与教材第二章“直流电机的原理与应用”相关联，涵盖直流电机的基本概念、原理、控制方法及其在实际中的应用。
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计
基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，直流电机因其优良的控制性能和简单的结构设计，在工业自动化、精密仪器和消费电子等领域得到了广泛应用。
传统的直流电机驱动控制电路存在功耗大、效率低、响应速度慢等问题，难以满足当前对高性能电机控制系统的需求。
研究新型的直流电机驱动控制电路具有重要意义。
本文主要聚焦于基于场效应管的直流电机驱动控制电路设计。
场效应管（FET）作为一种高效、快速的电子器件，在电机驱动领域具有独特的优势。
本文将首先介绍场效应管的基本原理和特性，以及其在直流电机驱动控制中的应用优势。
接着，本文将详细阐述一种基于场效应管的直流电机驱动控制电路的设计方法，包括电路的拓扑结构、工作原理以及关键参数的设计与优化。
本文的研究重点在于如何通过优化电路设计，提高直流电机驱动控制系统的性能，包括降低功耗、提高效率、加快响应速度等。
本文还将探讨电路设计中可能遇到的问题和挑战，并提出相应的解决策略。
总体而言，本文旨在为直流电机驱动控制电路的设计提供一种新的思路和方法，以推动电机控制技术在现代工业和电子领域的应用与发展。
二、场效应管基础知识场效应管（FieldEffect Transistor，简称FET）是一种利用电场效应来控制电流流动的半导体器件。
它具有三个引脚：源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。
场效应管的主要类型包括结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）。
在直流电机驱动控制电路中，MOSFET因其高输入阻抗、低导通电阻和高开关速度等特点而得到广泛应用。
场效应管的工作原理基于电场效应。
在MOSFET中，当在栅极和源极之间施加一个电压时，会在栅极和硅基片之间形成一个电场。
这个电场会影响硅基片中的电荷分布，从而控制源极和漏极之间的电流流动。
当栅极电压达到一定阈值时，MOSFET开始导通，电流可以在源极和漏极之间流动。
场效应管的特性参数对其在电路中的应用至关重要。
直流无刷电机的控制系统设计方案
直流无刷电机的控制系统设计方案1 引言1.1 题目综述直流无刷电机是在有刷直流电机的基础上发展起来的，它不仅保留了有刷直流电机良好的调试性能，而且还克服了有刷直流电机机械换相带来的火花、噪声、无线电干扰、寿命短及制造成本高和维修困难等等的缺点。
与其它种类的电机相比它具有鲜明的特征：低噪声、体积小、散热性能好、调试性能好、控制灵活、高效率、长寿命等一系列优点。
基于这么多的优点无刷直流电机有了广泛的应用。
比如电动汽车的核心驱动部件、电动车门、汽车空调、雨刮刷、安全气囊；家用电器中的DVD、VCD、空调和冰箱的压缩机、洗衣机；办公领域的传真机、复印机、碎纸机等；工业领域的纺织机械、医疗、印刷机和数控机床等行业；水下机器人等等诸多应用[1]。
1.2 国内外研究状况目前，国内无刷直流电机的控制技术已经比较成熟，我国已经制定了GJB1863无刷直流电机通用规范。
外国的一些技术和中国的一些技术大体相当，美国和日本的相对比较先进。
当新型功率半导体器件：GTR、MOSFET、IGBT等的出现，以及钕铁硼、钐鈷等高性能永磁材料的出现，都为直流电机的应用奠定了坚实的基础。
近些年来，计算机和控制技术快速发展。
单片机、DSP、FPGA、CPLD等控制器被应用到了直流电机控制系统中，一些先进控制技术也同时被应用了到无刷直流电机控制系统中，这些发展都为直流电机的发展奠定了坚实的基础。
经过这么多年的发展，我国对无刷电机的控制已经有了很大的提高，但是与国外的技术相比还是相差很远，需要继续努力。
所以对无刷直流电机控制系统的研究学习仍是国内的重要研究内容[2]。
1.3 课题设计的主要内容本文以永磁方波无刷直流电机为控制对象，主要学习了电机的位置检测技术、电机的启动方法、调速控制策略等。
选定合适的方案，设计硬件电路并编写程序调试，最终设计了一套无位置传感器的无刷直流电机调速系统。
本课题涉及的技术概括如下：（1）学习直流无刷电机的基本结构、工作原理、数学模型等是学习电机的前提和首要内容。
直流电机驱动控制电路
1 引言长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。
特别随着计算机在控制领域，高开关频率、全控型第二代电力半导体器件（GTR、GTO MOSFET IGBT等）的发展，以及脉宽调制（PWM）直流调速技术的应用，直流电机得到广泛应用。
为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用集成电路，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。
但是，专用集成电路构成的直流电机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。
因此采用N 沟道增强型场效应管构建H 桥，实现大功率直流电机驱动控制。
该驱动电路能够满足各种类型直流电机需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，可应用PWM 技术实现直流电机调速控制。
2 直流电机驱动控制电路总体结构直流电机驱动控制电路分为光电隔离电路、电机驱动逻辑电路、驱动信号放大电路、电荷泵电路、H 桥功率驱动电路等四部分，其电路框图如图一图1『就电机乂动控制电路框图由图可以看出，电机驱动控制电路的外围接口简单。
其主要控制信号有电机运转方向信号Dir电机调速信号PWM及电机制动信号Brake, Vcc为驱动逻辑电路部分提供电源，Vm为电机电源电压，M+、M-为直流电机接口。
在大功率驱动系统中，将驱动回路与控制回路电气隔离，减少驱动控制电路对外部控制电路的干扰。
隔离后的控制信号经电机驱动逻辑电路产生电机逻辑控制信号，分别控制H桥的上下臂。
由于H桥由大功率N沟道增强型场效应管构成，不能由电机逻辑控制信号直接驱动，必须经驱动信号放大电路和电荷泵电路对控制信号进行放大，然后驱动H桥功率驱动电路来驱动直流电机。
3 H桥功率驱动原理直流电机驱动使用最广泛的就是H 型全桥式电路，这种驱动电路方便地实现直流电机的四象限运行，分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。
H 桥功率驱动原理图如图2 所示。
无刷直流电动机控制系统设计
无刷直流电动机控制系统设计方案第1章概述 (1)1.1 无刷直流电动机的发展概况 (1)1.2 无刷直流永磁电动机和有刷直流永磁电动机的比较 (2)1.3 无刷直流电动机的结构及基本工作原理 (3)1.4 无刷直流电动机的运行特性 (6)1.4.1 机械特性 (6)1.4.2 调节特性 (6)1.4.3 工作特性 (7)1.5 无刷直流电动机的使用和研究动向 (8)第2章无刷直流电动机控制系统设计方案 (10)2.1 无刷直流电动机系统的组成 (10)2.2 无刷直流电动机控制系统设计方案 (12)2.2.1 设计方案比较 (12)2.2.2 无刷直流电动机控制系统组成框图 (13)第3章无刷直流电动机硬件设计 (15)3.1 逆变主电路设计 (15)3.1.1 功率开关主电路图 (15)3.1.2 逆变开关元件选择和计算 (15)3.2 逆变开关管驱动电路设计 (17)3.2.1 IR2110功能介绍 (17)3.2.2 自举电路原理 (19)3.3 单片机的选择 (20)3.3.1 PIC单片机特点 (20)3.3.2 PIC16F72单片机管脚排列及功能定义 (22)3.3.3 PIC16F72单片机的功能特性 (22)3.3.4 PWM信号在PIC单片机中的处理 (23)3.3.5 时钟电路 (23)3.3.6 复位电路 (24)3.4 人机接口电路 (24)3.4.1 转把和刹车 (24)3.4.2 显示电路 (25)3.5 门阵列可编程器件GAL16V8 (27)3.5.1 GAL16V8图及引脚功能 (27)3.6 传感器选择 (28)3.7 周边保护电路 (30)3.7.1 电流采样及过电流保护 (30)3.7.2 LM358双运放大电路 (31)3.7.3 欠电压保护 (32)3.8 电源电路 (32)第4章无刷直流电动机软件设计 (33)4.1 直流无刷电机控制器程序的设计概况 (33)4.2 系统各部分功能在软件中的实现 (33)4.3 软件流程图 (34)结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录1 (39)附录2 (51)第1章概述1.1 无刷直流电动机的发展概况无刷直流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。
直流电机控制电路设计
直流电机控制电路设计1.电阻控制电路：电阻控制电路是最简单的直流电机控制电路。
通过在直流电机的电源电路中串接一个可调节的电阻，可以改变电机的供电电压，从而控制电机的转速。
这种方法简单易行，但效率低下，能耗较大。
2.利用PWM信号控制电机速度：PWM（脉宽调制）信号是一种控制电子设备的常用方法。
在直流电机控制中，可以通过改变PWM信号的脉宽来控制电机的转速。
脉宽越宽，电机供电时间越长，转速越快；脉宽越窄，电机供电时间越短，转速越慢。
通过控制PWM信号的频率，可以实现更精确的速度控制。
3.使用驱动器芯片控制电机：驱动器芯片是一种专门用于控制电机的集成电路。
它提供了多种控制电机速度和方向的功能。
通过输入控制信号，驱动器芯片可以精确地控制电机的转速和转向。
驱动器芯片通常由功率放大器、逻辑电路和电源电路组成。
4.使用微控制器控制电机：微控制器是一种具有处理能力的单片机，可以通过编程设置来控制电机的运动。
通过连接微控制器和电机驱动电路，可以实现对电机转速、方向等参数的精确控制。
微控制器不仅能实现速度控制，还可以实现与其他设备的通信和协调工作。
在直流电机控制电路设计中1.电机的功率需求和特性：根据电机的功率需求，选择适当的电源和电源电压。
同时，需要了解电机的特性，如额定电流、额定电压等参数。
2.控制方法选择：根据实际应用需求，选择合适的控制方法。
比如，需要精确的速度控制可以选择PWM控制；需要简单控制可以选择电阻控制。
3.控制电路的稳定性和可靠性：设计的电路应具有良好的稳定性和可靠性，避免由于电路设计不合理导致的电机运动异常或损坏。
4.电路的成本和尺寸：根据实际应用需求和预算，选择合适的电路设计方案。
有时需要考虑电路尺寸的限制，如嵌入式设备中需要小巧的电路。
总之，直流电机控制电路设计需要根据具体应用需求选择合适的控制方法，并考虑电机的功率需求、特性、稳定性、可靠性、成本和尺寸等因素。
通过合理的设计和调试，可以实现对直流电机运动的精确控制。
直流电机控制原理图
直流电机控制原理图
直流电机是一种常见的电动机，它通过直流电源驱动，能够将
电能转换为机械能，广泛应用于工业生产、交通运输、家用电器等
领域。
直流电机的控制原理图是直流电机控制系统的重要组成部分，它能够帮助我们了解直流电机的工作原理和控制方式，本文将介绍
直流电机控制原理图的相关知识。
首先，直流电机控制原理图包括直流电机、电源、控制器等组件。
直流电机通常由定子、转子、碳刷、电枢等部分组成，电源为
直流电源，控制器则是用来控制电机运行的设备。
在直流电机控制
原理图中，这些组件通过电气连线连接在一起，形成一个完整的控
制系统。
在直流电机控制原理图中，电源为直流电源，它可以是电池、
直流发电机、直流稳压电源等。
电源的电压和电流大小将直接影响
到直流电机的运行性能，因此在设计直流电机控制系统时，需要根
据实际需要选择合适的电源。
控制器是直流电机控制系统中的关键部件，它可以根据外部输
入信号控制电机的启停、正反转、速度调节等功能。
常见的直流电
机控制器有直流调速器、直流电机驱动器、直流电机控制板等，它们可以根据具体的控制要求选择使用。
在直流电机控制原理图中，还会包括一些辅助元件，如限流电阻、过载保护器、电流传感器等。
这些辅助元件能够提高电机控制系统的稳定性和安全性，保护电机免受过载、短路等异常情况的影响。
总的来说，直流电机控制原理图是直流电机控制系统的重要组成部分，它通过电气连线将直流电机、电源、控制器等组件连接在一起，形成一个完整的控制系统。
掌握直流电机控制原理图的相关知识，能够帮助我们更好地理解直流电机的工作原理和控制方式，为实际应用提供参考和指导。
电机直流课程设计
电机直流课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握电机直流的基本工作原理，包括电磁感应定律在直流电机中的应用。
2. 使学生了解并掌握直流电机的类型、结构、性能及用途。
3. 引导学生理解并掌握电机转速与电枢电压、电流的关系，以及励磁对电机性能的影响。
技能目标：1. 培养学生能够正确使用万用表、示波器等工具进行电机参数测试的能力。
2. 培养学生具备分析、解决直流电机常见故障的能力。
3. 让学生学会设计简单的直流电机控制系统，并能进行基本的调试。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电机工程技术的兴趣和热情，激发他们探索科学的精神。
2. 培养学生的团队协作意识，使他们能够在学习过程中积极与他人交流、合作。
3. 引导学生认识到电机技术在生产、生活中的重要作用，增强他们的社会责任感。
课程性质：本课程为电机原理与应用的实践课程，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生处于高中年级，已具备一定的物理基础和动手能力，对新技术具有强烈的好奇心。
教学要求：教师应采用启发式教学，引导学生通过实验、讨论等方式主动探究电机直流的知识，提高他们的实践操作能力和问题解决能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和科学素养，为后续学习打下坚实基础。
通过分解课程目标为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 直流电机的基本原理：包括洛伦兹力定律、电磁感应定律在直流电机中的应用，电机转速与电枢电压、电流的关系，以及励磁对电机性能的影响。
2. 直流电机的类型与结构：介绍常见的直流电机类型，如永磁直流电机、励磁直流电机；讲解电机的结构，包括电枢、励磁绕组、换向器等组成部分。
3. 直流电机的性能与用途：分析不同类型直流电机的性能特点，如功率、转速、效率等，探讨其在实际应用中的选择和适用场合。
4. 直流电机控制系统设计：学习电机控制的基本原理，设计简单的直流电机控制系统，包括调速、转向等功能。
5. 直流电机参数测试与故障分析：教授如何使用万用表、示波器等工具进行电机参数测试，分析常见故障原因，并提出相应的解决方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统课程设计题目＿直流电机控制设计学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿学生姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿日期＿＿＿＿＿＿＿课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名专业班级设计题目直流电机控制设计一、课程设计目的学习直流电机PWM的FPGA控制；掌握PWM控制的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
二、设计内容、技术条件和要求利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。
（1）基本要求：a．速度调节：4档，数字显示其档位。
b．能控制电机的旋转方向。
c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。
（2）发挥部分a．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。
b．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。
c．其它。
三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10齐晶晶《现代电子系统设计》实验指导书电工电子实验教学中心2009.8指导教师签字：2010年12月30日摘要利用FPGA可编程芯片及VHDL语言实现了对直编程实现流电机PWM控制器的设计，对直流电机速度进行控制。
介绍了用VHDL语言编程实现直流电机PWM控制器的PWM的产生模块、转向调节模块、转速控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块功能。
采用CPU控制产生PWM信号，一般的PWM信号是通过模拟比较器产生的，比较器的一端按给定的参考电压，另一端接周期性线性增加的锯齿波电压。
当锯齿波电压小于参考电压时输出低电平，当锯齿波电压大于参考电压时输出高电平。
改变参考电压就可以改变PWM波形中高电平的宽度。
若用单片机产生PWM信号波形，需要通过D/A转换器产生锯齿波电压和设置参考电压，通过外接模拟比较器输出PWM波形，因此外围电路比较复杂。
FPGA中的数字PWM控制与一般的模拟PWM控制不同，用FPGA产生PWM波形，只需FPGA 内部资源就可以实现。
用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器输出，另一端接线性递增计数器输出。
当线性计数器的计数值小于设定值时输出低电平，当计数值大于设定值时输出高电平。
与模拟控制相比，省去了外接的D/A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单，便于控制。
脉宽调制式细粉驱动电路的关键是脉宽调制，转速的波动随着PWM脉宽细分数的增大而减小。
直流电机控制电路主要由三部分组成：（1）FPGA中PWM脉宽调制信号产生电路。
（2）FPGA中的工作/停止控制和正/反转方向控制电路。
（3）由功率放大电路和H桥组成的正反转功率驱动电路关键词直流电机、PWM、控制、速度、FPGA目录一. 任务解析 (5)二. 系统方案论证 (6)2.1 总体系统方案论证.................................................... (6)2.2 系统原理与结构 (6)2.2.1主要硬件芯片选择 (6)2.2.2系统结构 (6)三、直流电机控制模块设计 (7)3.1速度控制模块设计 (7)3.2 正反转、工作/停止控制计 (8)3.3 闭环控制设计 (9)四. 仿真调试，硬件功能验证 (9)4.1模块仿真 (10)4.1.1 PWM控制模块仿真 (10)4.1.2 旋转方向控制模块仿真 (10)4.1.3速度档位控制模块仿真...........................................`. (10)4.2 硬件功能验证与误差分析 (11)4.2.1 功能验证 (11)4.2.2 误差分析 (11)五、设计心得 (11)六、参考文献 (12)附页1（参考程序） (13)附页2（系统整体原理图） (22)封底（评语成绩） (23)一、任务解析本次设计利用PWM控制技术实现直流电机的速度控制。
根据题目的要求实现如下功能：a．速度调节：4档，数字显示其档位。
b．能控制电机的旋转方向。
c．通过红外光电电路测得电机的转速，设计频率计用4位10进制显示电机的转速。
d．设计“去抖动”电路，实现直流电机转速的精确测量。
e．修改设计，实现直流电机的闭环控制，旋转速度可设置。
本次设计采用单片大规模FPGA实现的发生的直流电机控制器，其中产生的PWM波具有脉冲中心对称、PWM周期和死区时间可编程等特点，且性能优异，灵活性和可靠性高，用数字比较器代替模拟比较器，数字比较器的一端接设定值计数器的输出，另一端接线性递增计数器输出。
与模拟控制相比，省去了外接的D／A转换器和模拟比较器，FPGA外部连线很少，电路更加简单。
而且通过总线数据或按键控制在系统调整脉宽数及数字比较器的设定值，从而实现对电机转速等参数的灵活控制。
该系统以芯片为控制核心，通过按键或上位机设定电机速度和PWM占空比，由FPGA的I／O口控制直流电机驱动芯片驱动直流电机的转动。
转速的测量由码盘完成，速度显示数码管来实现。
本系统是基于实现电机的恒速调节而进行设计的。
整个直流电机控制系统分为PWM 模块、电机速度控制模块、电机方向控制模块、去抖动电路模块、电机转速显示等模块。
直流电机控制原理框图如图l所示。
PWM图1：直流电机控制原理框图二、系统方案论证2.1 总体系统方案论证方案一：采用线性控制方式进行直流电动机的控制。
此方式一般用于小功率电机平滑转速控制。
方案二：采用一般模拟PWM进行电动机的控制。
此方案外接有D/A转换器和模拟比较器，外部连线较多。
电路复杂、不便于控制，故该方案不理想。
方案三：采用FPGA 中的数字PWM进行电动机的控制。
该方案省去了外接D/A转换器和模拟比较器，外部连线比较少、电路更加简单、便于控制。
比较以上三种方案第二种方案比较简洁易于操作控制，综合各方面的因素最终选择第二种方案进行设计2.2 系统原理与结构2.2.1主要硬件芯片选择Gw-48-PK2 中FPGA可编程芯片：通过HDL语言与该可编程芯片实现了对直流电机的PWM控制数码管：实现对直流电机的档位、速度、预设速度的直观显示按键：实现了档位调换、速度预设、正反转控制、预设使能控制累加器：实现对红外传感信号的累加计数进而实现测速功能示波器：通过观察方波频率验证显示速度是否正确2.2.2系统结构本次设计系统硬件整体设计系统的整体框图如图2所示。
该系统以芯片为控制核心，通过按键或上位机设定电机速度和PwM占空比，由FPGA的I／O口控制直流电机驱动芯片驱动直流电机的转动。
转速的测量由码盘完成，速度显示数码管来实现。
本系统是基于实现电机的恒速调节而进行设计的。
系统分以下几个模块：转速调节模块，脉宽调制(PwM)模块，速度检测模块，串行通信模块。
图2：整体硬件系统框图三、直流电机控制模块设计3.1速度控制模块设计本次设计是采用定制的PWM信号对直流电机速度进行控制该模块如图3所示图3：PWM定制模块该PWM模块通过对输入信号a和b两者的信号进行比较最终输出方波信号，该信号作用于开关晶体管的基极上，控制开关管的导通时间t，改变占空比，达到控制目的。
整个控制模块有信号发生电路、PWM速度控制电路、电机驱动电路等几部分组成。
整个控制模块采用了转速、电流双闭环控制结构，如图4所示。
在系统中设置两个调节器，分别调节转速和电流，二者之间实行串级连接，即以转速调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为PWM的控制电压。
从闭环反馈结构上看，电流调节环在里面，是内环，按典型Ⅰ型系统设计；转速调节环在外面，成为外环，按典型Ⅱ型系统设计。
为了获得良好的动、静态品质，调节器均采用PI调节器并对系统进行了校正。
检测部分中，采用了霍尔片式电流检测装置对电流环进行检测，转速还则是采用了测速电机进行检测，达到了比较理想的检测效果。
主电路部分采用了以GTR为可控开关元件、H桥电路为功率放大电路所构成的电路结构。
PWM方式是在大功率开关晶体管的基极上，加上脉冲宽度可调的方波电压，控制开关管的导通时间t，改变占空比，达到控制目的。
图4 是直流PWM系统原理框图。
这是一个双闭环系统，有电流环和速度环。
核心部分是脉冲功率放大器和脉宽调制器。
控制部分采用SG1525集成控制器产生两路互补的PWM脉冲波形，通过调节这两路波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间，便能够实现对电机速度的控制。
图4：直流电动机PWM系统原理图3.2 正反转、工作/停止控制模块设计图5为FPGA直流电机驱动控制电路。
电机的正反转是由两个二选一多路选择器进行控制，Z/F键控制选择PWM波形从正端Z进入H桥，还是从负端F 进入H桥，以控制电机的转向。
Start键通过‘与’门控制PWM的输出，实现对电机的工作/停止的控制。
H桥电路由大功率晶体管组成，PWM波形通过方向控制电路送到H桥，经功率放大以后驱动电机转动。
图5：FPGA直流电机驱动控制电路3.3 闭环控制设计该模块实现对直流电机速度的设置，控制直流电机按照设定的速度旋转，该模块如图6所示：图6：闭环预设控制模块该模块实现对直流电机旋转速度的预设，通过使能键实现直流电机按照预设的速度进行旋转四. 仿真调试，硬件功能验证4.1模块仿真4.1.1 PWM控制模块仿真仿真结果如图7所示图7该模块通过改变PWM的占空比来实现直流电机速度的控制4.1.2 旋转方向控制模块仿真仿真结果如图8所示图8电机的正反转是由两个二选一多路选择器进行控制，Z/F键控制选择PWM波形从正端Z 进入H桥，还是从负端F 进入H桥，以控制电机的转向。
4.1.3速度档位控制模块仿真仿真结果如图9所示图9通过仿真结果可以看出通过按键en转换档位来实现速度的控制。
档位0直流电动机停止转动，档位1,2,3,4直流电动机的转速依次不断的提高，实现直流电机的调速功能。
4.2 硬件功能验证与误差分析4.2.1 功能验证通过把设计完成的工程下载到GW-48-pk2 中FPGA芯片上对设计所要求达到的功能进行验证，通过验证本次设计只能够完成直流电机速度测试、速度显示、正反转、调档、预设等功能但是由于能力和时间的原因去抖动功能没有实现导致速度测试结果与示波器观察到的结果有一定的差别。
最终没有实现该次设计的完整功能4.2.2 误差分析本次设计在硬件验证这一环节出现一定的误差，这包括两方面的产生的一是设计本身产生的，二是实验系统造成的。
1）设计误差分析由于设计者本身的能力以及在设计中的逻辑分析中有一定的失误，以及设计的过程中一些能够影响到最终结果的因素没有考虑到造成在硬件验证这一环节出现一定的误差。