基于 CPLD EPM570T100C5的通用直流調(diào)速模塊設(shè)計

速度檢測子模塊在單位時間內(nèi)對speedpulse計數(shù)，得到速度值speedvalue，并經(jīng)過譯碼送到6位LED顯示。速度控制模塊根據(jù)設(shè)定速度和檢測速度用PID算法調(diào)節(jié)輸出脈沖，改變移相角來控制速度；設(shè)定速度為reg變量，可用inc和dec按鍵調(diào)節(jié)，也可以來自RS 485模塊；根據(jù)速度設(shè)定值的正負得出direction信號，控制脈沖信號加在兩組雙向可控硅之一，使電機正反兩方向轉(zhuǎn)動。主控子模塊負責控制整個系統(tǒng)的起動和停止，復(fù)位各個子模塊，提供1 Hz，25 600 Hz，10 Hz脈沖信號。RS 485模塊負責通信管理、解析通信協(xié)議，從而接收16位速度設(shè)定值。
3．2 速度檢測
速度檢測模塊主要包括頻率計和譯碼電路，如圖4所示。enable為速度檢測使能信號，clr為輸出清零信號，speed_in為輸入速度脈沖信號，led0～led5為6位數(shù)碼管輸出信號。

3．3 速度控制
速度控制的原理是根據(jù)設(shè)定速度與實際速度的偏差用PID算法產(chǎn)生控制量，根據(jù)控制量的大小把過零檢測脈沖移相后加寬作為輸出控制信號，如圖5所示。

enable為輸入使能控制信號；f25600hz為決定移相單位時間的輸入信號；delay_flhz為按鍵加減的單位時間輸入信號；key_inc和key_ dec分別為加速和減速按鍵的輸入信號；zeroin為輸入同步過零脈沖信號，頻率為100Hz；outpulse為輸出的移相脈沖信號；direction為轉(zhuǎn)向信號。
3．4 RS 485通信模塊
RS 485總線是一種多點差分數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，其通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信，具有噪聲抑制能力強，高速數(shù)據(jù)傳輸，且電纜比較長及可靠性高的特點。
RS 485子模塊主要實現(xiàn)UART功能，并通過notre和de信號控制發(fā)送和接收。串行通信固定設(shè)為9 600波特、8位數(shù)據(jù)、無奇偶校驗、1位停止位。數(shù)據(jù)格式：地址碼、數(shù)據(jù)、結(jié)束字符，其長度分別為8位、16位、8位。當總線上掛接多個調(diào)速模塊時，采用廣播方法發(fā)送消息，地址碼可根據(jù)實際情況約定。由于RS 485總線是異步半雙工的通信總線，一個時刻總線只可能呈現(xiàn)一種狀態(tài)。因此在空閑狀態(tài)時，將RS 485總線始終設(shè)置為接收狀態(tài)。3．5 仿真
功能仿真又稱前仿真，其目的是檢查HDL代碼所描述的邏輯功能是否和預(yù)期的功能一致。全部模塊已在QuartusⅡ中仿真通過，圖6給出速度控制模塊功能仿真波形。仿真時間為30 s，假設(shè)期間實際速度為常數(shù)，在3．9 s按下加速按鍵，使key_inc變?yōu)楦唠娖剑?0 s后(13．90 s時刻)加速按鍵釋放變?yōu)榈碗娖?，?jù)圖6的仿真波形圖中可知，在13．90 s時刻，輸出脈沖下降沿相對于過零脈沖從180°向前移相約70°，表明移相調(diào)速功能正常。