基于cpld的pwm控制设计【字数：10432】
摘 要脉宽调制（PWM），广泛应用于测量、通信等多个领域的电源控制与转换。常用的方法是采用脉宽调制电路，电路设计复杂，体积大，抗干扰能力差，针对以上问题，设计了以可编程逻辑器件Altera（CPLD）为核心的控制器件，采用硬件描述语言Verilog HDL在Maxplusii环境中设计了脉宽调制输出控制电路。通过改变脉宽调制波形的空输出电压，再通过控制板的滤波和放大功能，滤波除直流分量外的谐波和直流外的放大谐波，最终得到直流电机的运行情况。为实现直流电机在直流电机部分的优缺点，采用H桥驱动电路。整个电路包括开关控制、CPLD芯片控制、滤波放大脉宽调制环节和H桥驱动电路等，在仿真系统的最后，成功调试了输出波形，驱动直流电机的脉宽调制运行，达到了预期的设计目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的及意义 1
1.2国内同类研究状况 1
1.3 主要研究内容 2
第二章 CPLD的简介及其开发环境和方法 3
2.1 MAX7000系列CPLD的特点、性能及功能描述 3
2.2开发环境Max+PlusⅡ 5
2.3 Verilog HDL硬件描述语言 6
2.4 设计方法 6
2.4.1图形设计方法 6
2.4.2文本设计方法 6
2.4.3设计项目的仿真 7
2.4.4器件编程下载 8
本章小结 9
第三章 PWM技术的介绍 10
3.1脉宽调制的基本原理 10
3.2脉宽调制的具体过程 10
3.3 脉宽调制的控制方法 11
3.4 PWM在设计中的具体应用 11
3.4.1特性描述 11
3.4.2工作流程 12
3.4.3 PWM输出方法 13
3.4.4滤波 13
3.4.5信号放大 14
3.5 H桥式电机驱动电路 15
本章小结 16
第四章 基于CPLD的PWM控制的设计与仿真 17
4.1总体设计思想 17
4.2 图形输入法 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
设计过程 17
4.3文本输入法设计过程 20
4.4运行结果 25
4.5示波器上显示波形 26
本章小结 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
绪论
1.1研究的目的和意义
微子技术从过去现在，一直呈现出蓬勃发展的状态，不管是电子方面的设计、系统方面的设计还是芯片方面的设计，其中设计的难度程度持续增加，而且电子产品发展速度也越来越快。此时，咱们按照过往的设计方案来实现设计工作，已经不能够符合我们的设计要求，然而电子方面的技术发展持历史性的改变和创新，因而大多数的设计都在此基础上完成或借助EDA在电脑上完成。
PWM是脉冲宽度调制的缩写，具有多种应用，如测量，通信，功率控制切换等，这是一种运用数字输出微处理器来管制模拟电路的技术。因为PWM能够同时完成变频变压反克服谐波的特点，它被在传动的交流及变换系统中的其他能量运用广泛。从而最重要的变频技术之一是PWM控制技术。
高精度的FPGA/CPLD的脉宽调制控制，通过改变FPGA/CPLD外部晶体振荡器的频率可以方便地提高占空比。同时，管制形式灵敏，可调节电源开关死区时间，保护开关的安全运行。此外，它可以在不改变系统电路的情况下调节主电路的输出，实现数字控制化控制。
1.2国内同类研究状况
基于FPGA/CPLD的脉宽调制控制在信号产生和数字信号处理部分可以采用先进的芯片和可靠的同步设计，使系统灵活稳定，具有集成度高、可靠性好、抗干扰能力强的特点，具有发展的空间和前景。
在这方面技术领先的Xilinx公司，其中Virtex4系列FPGA可提供密度达20万逻辑单元和高达500MHz的性能，可进行高性能的信号处理应用，能够为一些灵活且具有极高性能的集成软件和硬件提供支持，可以很好的调制PWM控制技术中的脉冲宽度。
由于国内在这方面发展较慢，电子器件公司规模一般比较小，所以发展相对落后于国外公司，但这方面技术也在不断发展成熟中。
在1970s，PLD是诞生最早的可编程逻辑器件。其输出结构是一个宏单元，具有可编程的逻辑功能，由于硬件结构可以用软件设计，和纯硬件数字电路相比，设计电路更灵敏，更小的电路无法实现由于设计的结构过于简单。为了补救PLD仅有的小型设计的缺点，在1980s创造出了CPLD可编程逻辑器件。目前，在网络，仪器，汽车电子，数控机床，航空测量等领域被人们使用。此外，许多外国公司也开发出了CPLD这种可编程逻辑器件。通常，这些产品来自Altera，Lattice和Xilinx的三家领先公司。国内在CPLD方面的研究和应用也比较广泛，如潘松，黄继业在《EDA技术实用教程》中介绍了CPLD/FPGA的设计流程及其工具，并对设计时所使用的VHDL作了详细的介绍[1]。蒋璇，臧春华在《数字系统设计与PLD应用》中介绍了在应用可编程逻辑器件时的数字系统的算法设计和硬件实现[2]。王冠，黄熙，王鹰的《Verilog HDL与数字电路设计》采用Verilog HDL对CPLD进行设计输入，进行模块化仿真[3]。高书莉,罗朝霞的《可编程逻辑设计技术及应用》中利用CPLD进行频率设计，实现多功能频率设计多功能频率设计的设计电路的方法[4]。潘松，黄继业的《EDA技术与VHDL》中提出了电路的模块化设计和时序分析，实现了电路设计的优化[5]。
总体来说，在这方面技术的研究上，国外处在领先、主导的地位上，技术研究已经非常成熟，而国内还处在刚刚起步的位置上，技术相对落后，需要奋起直追。
1.3 主要研究内容
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的目的及意义 1
1.2国内同类研究状况 1
1.3 主要研究内容 2
第二章 CPLD的简介及其开发环境和方法 3
2.1 MAX7000系列CPLD的特点、性能及功能描述 3
2.2开发环境Max+PlusⅡ 5
2.3 Verilog HDL硬件描述语言 6
2.4 设计方法 6
2.4.1图形设计方法 6
2.4.2文本设计方法 6
2.4.3设计项目的仿真 7
2.4.4器件编程下载 8
本章小结 9
第三章 PWM技术的介绍 10
3.1脉宽调制的基本原理 10
3.2脉宽调制的具体过程 10
3.3 脉宽调制的控制方法 11
3.4 PWM在设计中的具体应用 11
3.4.1特性描述 11
3.4.2工作流程 12
3.4.3 PWM输出方法 13
3.4.4滤波 13
3.4.5信号放大 14
3.5 H桥式电机驱动电路 15
本章小结 16
第四章 基于CPLD的PWM控制的设计与仿真 17
4.1总体设计思想 17
4.2 图形输入法 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
设计过程 17
4.3文本输入法设计过程 20
4.4运行结果 25
4.5示波器上显示波形 26
本章小结 27
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
绪论
1.1研究的目的和意义
微子技术从过去现在，一直呈现出蓬勃发展的状态，不管是电子方面的设计、系统方面的设计还是芯片方面的设计，其中设计的难度程度持续增加，而且电子产品发展速度也越来越快。此时，咱们按照过往的设计方案来实现设计工作，已经不能够符合我们的设计要求，然而电子方面的技术发展持历史性的改变和创新，因而大多数的设计都在此基础上完成或借助EDA在电脑上完成。
PWM是脉冲宽度调制的缩写，具有多种应用，如测量，通信，功率控制切换等，这是一种运用数字输出微处理器来管制模拟电路的技术。因为PWM能够同时完成变频变压反克服谐波的特点，它被在传动的交流及变换系统中的其他能量运用广泛。从而最重要的变频技术之一是PWM控制技术。
高精度的FPGA/CPLD的脉宽调制控制，通过改变FPGA/CPLD外部晶体振荡器的频率可以方便地提高占空比。同时，管制形式灵敏，可调节电源开关死区时间，保护开关的安全运行。此外，它可以在不改变系统电路的情况下调节主电路的输出，实现数字控制化控制。
1.2国内同类研究状况
基于FPGA/CPLD的脉宽调制控制在信号产生和数字信号处理部分可以采用先进的芯片和可靠的同步设计，使系统灵活稳定，具有集成度高、可靠性好、抗干扰能力强的特点，具有发展的空间和前景。
在这方面技术领先的Xilinx公司，其中Virtex4系列FPGA可提供密度达20万逻辑单元和高达500MHz的性能，可进行高性能的信号处理应用，能够为一些灵活且具有极高性能的集成软件和硬件提供支持，可以很好的调制PWM控制技术中的脉冲宽度。
由于国内在这方面发展较慢，电子器件公司规模一般比较小，所以发展相对落后于国外公司，但这方面技术也在不断发展成熟中。
在1970s，PLD是诞生最早的可编程逻辑器件。其输出结构是一个宏单元，具有可编程的逻辑功能，由于硬件结构可以用软件设计，和纯硬件数字电路相比，设计电路更灵敏，更小的电路无法实现由于设计的结构过于简单。为了补救PLD仅有的小型设计的缺点，在1980s创造出了CPLD可编程逻辑器件。目前，在网络，仪器，汽车电子，数控机床，航空测量等领域被人们使用。此外，许多外国公司也开发出了CPLD这种可编程逻辑器件。通常，这些产品来自Altera，Lattice和Xilinx的三家领先公司。国内在CPLD方面的研究和应用也比较广泛，如潘松，黄继业在《EDA技术实用教程》中介绍了CPLD/FPGA的设计流程及其工具，并对设计时所使用的VHDL作了详细的介绍[1]。蒋璇，臧春华在《数字系统设计与PLD应用》中介绍了在应用可编程逻辑器件时的数字系统的算法设计和硬件实现[2]。王冠，黄熙，王鹰的《Verilog HDL与数字电路设计》采用Verilog HDL对CPLD进行设计输入，进行模块化仿真[3]。高书莉,罗朝霞的《可编程逻辑设计技术及应用》中利用CPLD进行频率设计，实现多功能频率设计多功能频率设计的设计电路的方法[4]。潘松，黄继业的《EDA技术与VHDL》中提出了电路的模块化设计和时序分析，实现了电路设计的优化[5]。
总体来说，在这方面技术的研究上，国外处在领先、主导的地位上，技术研究已经非常成熟，而国内还处在刚刚起步的位置上，技术相对落后，需要奋起直追。
1.3 主要研究内容
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