揭秘FPGA电机测速系统经典电路

  现场可编程门阵列即FPGA,是从EPLD、PAL、GAL等这些可编程器件的基础上进一步发展起来的。作为专业集成电路领域中的半定制电路而出现的FPGA,不但解决了定制电路的不足,而且克服了原有可编程器件因门电路数有限的而产生的缺点。FPGA 的使用十分的灵活,同一片FPGA 只要使用不同的程序就能够达到不同的电路功能。现在FPGA 在通信、仪器、网络、数据处理、工业控制、军事和航空航天等众多领域有着广泛的应用。随着成本和功耗的进一步降低,将在更多的领域运用FPGA。基于FPGA 的电机测速系统设计,以Quartus II 为设计平台,采用硬件描述语言VHDL和模块化设计的方式,并通过数码管驱动电路动态显示测量的结果。本设计具有外围电路少,集成度高,可靠性强等特点,可以用来测量电机的转速值。

  外围电路设计

  传感器将电机转速的模拟信号转换成数字脉冲信号送入FPGA 模块。同时由基准时钟电路产生准确的时钟信号和复位电路产生的复位信号送入FPGA 模块。再由FPGA 模块产生分频电路、十进制计数器电路、数据处理电路和显示译码电路。由分频电路将送入的基准时钟信号进行分频,得到一个闸门信号,作为十进制计数器的使能信号。数据处理电路的作用是将十进制计数器得到的数据进行相应的处理后,再送入显示译码电路进行转换译码。电机测速系统的总体框图如图1所示。外围电路分为:基准时基电路,复位电路,传感器测量电路和显示电路。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路

  图2 有源晶振电路图

  基准时基电路设计

  基准时基电路采用50 MHz 的有源晶振,3.3 V 电源通过FB5接入有源晶振的VCC 端口,同时通过C10和C11滤去高频干扰信号。从OUT 端口输出50 MHz 的时钟信号。晶振电路如图2所示。

  复位按键的设计

  按键作为嵌入式智能控制系统中人机交互的常用接口,我们通常会通过按键向系统输入各种信息,调整各种参数或者发出控制指令,按键的处理是一个很重要的功能模块,它关系到整个系统的交互性能,同时也影响系统的稳定性。在本次设计中,通过按键实现了FPGA模块的手动复位。复位按键如图3所示。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路

  图3 复位按键电路图

  显示电路的设计

  在本次设计中我们用到的显示电路如图4 所示。

揭秘FPGA电机测速系统经典电路

  由数码管显示电路可以知道,这是共阳极数码管。当在位选端SE1~SE4输入低电平时,三极管导通,从而D1~D4接入高电平。由a 到DP 端输入数码管显示码,就可以得到我们所需要的数字,由位选端让数码管选择导通。

  本次设计是基于FPGA 的电机测速系统设计,利用的是Altera 公司开发的Quartus II 软件作为设计平台,可以在FPGA 开发板上实现测量由传感器转换得到的脉冲信号,并且通过计算得到电机转速值。在本次设计中,还可以进行一些扩展,可以添加报警电路,设定一个报警值,当测量的转速值大于这个报警值时,就可以让蜂鸣器报警或数码管点亮。

用户喜欢...

三相无刷PMSM 支持所有电机控制解决方案的快速开发系统

The FlexMC Motor Control Development PlatformTM是支持所有电机控制解决方案的快速开发系统。 FlexMC KitTM通过基于模型的强大设计工具帮助您加快产品上市并提高性能。 ADI/Boston Engineering解决方案集硬件、...


SAM L10 /L11ARM®Cortex®-M23 MCU

微芯片技术SAM L10 / L11 ARM皮质-M23 MCU是超低功率,32位MCU用的TrustZone,加密,和增强的正温度系数(PTC)。所述SAM L10 / L11的MCU来与32MHz的ARM皮质-M23芯与单周期硬件乘法器,硬件除法,嵌套矢量中...


Microchip Technology PIC32MK工业和电机控制MCU

Microchip Technology PIC32MK微控制器(MCU)提供一系列通信外设,并具有丰富的高性能模拟电机控制功能。 PIC32MK系列包括两个子集。所述PIC32MK MC的MCU目标精度的双电机控制应用。该PIC32MK GP的MCU都挤...


采用CapTIvate™触摸技术 MSP430FR25x2电容式触摸传感MCU

德州仪器(TI)MSP430FR25x2电容式触摸传感MCU 德州仪器(TI)MSP430FR25x2电容式触摸传感MCU是用于电容式触摸传感的超低功耗MSP430微控制器(MCU)。这些器件采用CapTIvate触摸技术,适用于具有1至1...


德州仪器的AWR1642和IWR1642是集成DSP和MCU的单芯片76 GHz至81 GHz FMCW雷达传感器

AWR1642和IWR1642器件是独立的FMCW雷达传感器单芯片解决方案,可简化汽车雷达(AWR1642)和毫米波传感器在76 GHz至81 GHz频段的实施。它们采用德州仪器的低功耗45纳米RFCMOS工艺制造,该工艺能够单片...


STM32 电机控制 SDK 5.0 版

STMicroelectronics 集成电机控制的开发套件大大简化了设计过程并缩短了产品上市时间 STMicroelectronics最新的 STM32 电机控制软件开发套件 (SDK) 建立在全集成 STM32Cube 环境基础上,且性能得到提升,...


设计无传感器FOC电机控制的一种快速而简单的方法

电机控制应用设计人员今天面临来自市场,竞争对手和监管机构的压力,要优化其系统的性能和效率,同时将电子系统的成本降到最低。从家用电器中的泵,风扇和压缩机到无人机和电动自行车...


为增强隔离的电机控制选择检测电阻

电流检测电阻器的使用是电机控制系统设计趋势的一部分,这得益于采用新的数字隔离技术。这些技术为设计人员提供了更高的可靠性水平,基于组件级别标准IEC 60747-17,该标准规定了电容式和...


汽车行业 FPGA桥接解决方案能够解决许多问题

在过去十年里,随着智能手机及其应用生态体系的不断发展,汽车电子领域中移动相关应用的创新技术也深受其影响。汽车制造商已经开始将用于智能手机的相同处理器平台应用到新一代汽车中...


华虹半导体推出12位SAR ADC IP助力超低功耗MCU平台

华虹半导体有限公司 今日宣布,基于其0.11微米超低漏电 (Ultra-Low-Leakage,ULL) 嵌入式闪存 (eFlash) 工艺平台,推出自主设计的超低功耗12位逐次逼近 (SAR)型模数转换器 (ADC) (12-Bit SAR ADC) IP,达到...


德州仪器宣布其SimpleLink™ MCU平台集成全新的Amazon FreeRTOS,实现快速云连接

德州仪器和亚马逊AWS为物联网设备实现端到端云连接提供持续支持 德州仪器(TI)近日宣布,SimpleLink™微控制器(MCU)平台集成全新的亚马逊FreeRTOS,帮助开发商快速而安全地将物联网(Io...


[原创] Microchip PIC18(L)F25xx83系列MCU CAN应用方案

Microchip公司的PIC18(L)F25xx83系列是具有CAN技术的低功耗高性能微控制器(MCU),系列产品中具有多种通信外设如CAN,SPI,两个...


[原创] On Semi RSL10多协议无线系统级芯片(SoC)开发方案

On Semi公司的RSL10是超低功耗的多协议无线系统级芯片(SoC),采用ARMR CortexRM3处理器(48MHz)和LPDSP32 DSP核(音频CODEC),支持蓝牙...


QDR SRAM接口FPGA 详细Verilog代码

QDR SRAM介绍 QDR 具有独立的读、写数据通路,均使用DDR,在每个时钟周期内会传输四个总线宽度的数据 (两个读和两个写),这就是QDR四倍数据速率的由来。 这里用到的是典型2字突发的QDR,...


3D成像: 嵌入式FPGA处理引擎实现3D web检测

Steven Gloffen 奥地利自动化解决方案提供商digMAR公司为德国地毯和纺织品切割机供应商KURIS公司开发了一套3D图像处理系统。这套多相机机器视觉系统设计用于扫描纺织材料,可以自动计算基于...


Aldec的边缘计算示例: Zynq SoC 的 FPGA架构将嵌入式视觉/ ADAS性能提升了10倍

Aldec的一个应用工程师 Farhad Fallah 在 New Electronics 网站上发表的一篇题​​为生活在边缘的文章最近引起了我的注意,因为它简洁地描述了为什么 FPGA 对于许多高性能的边缘计算应用如此有用...