速状态，表示到达目标速度的状态。至于分频器，假设时钟周期为，电机频率为，因此即为，加上用语句所描述的多路选择器因此在模块中要定义三个计数器。直流电机速度设定电路的程序代码段见表。此程序段设计说明当重置信号触发时即的控制规则设定为状态，即。清零。当为上升沿触发时的控制规则计算机进入弱加速时的临界值即。加速操作模式下的控制规则当为上升沿触发时，假如等于，则将设定为定速状态即。当为上升沿触发时，假如大于，则将设定为减速状态即。当为上升沿触发时，假如小于，则将设定为加速状态即。当为上升沿触发时，假如大于等于且小于，则将设定为弱加速状态即。弱加速操作模式下的控制规则当为上升沿触发时，假如等于，则将设定为定速状态即。当为上升沿触发时，假如小于，则将设定为加速状态即。当为上升沿触发时，假如大于等于且小于，则将设定为弱加速状态即。当为上升沿触发时，假如大于，则将设定为减速状态即。减速操作模式下的控制规则当为上升沿触发时，假如等于，则将设定为定速状态即。当为上升沿触发时，假如小于，则将设定为加速状态即。当为上升沿触发时，假如大于，则将设定为减速状态即。当为上升沿触发时，假如大于等于且小于直流电机相位设定电路模块该模块应具有下列控制功能如果希望正向转动即，导通，则使用状态如果希望反向转动即，导通，则使用状态。前面介绍了直流电机速度设定模块的工作原理，其中速度控制模块只是对有关的输入信号进行判别，告知用何种模式进行速度控制，并不产生输出信号。因此必须设计第二个状态判别器，负责计数与产生脉宽调制信号。相位控制器的设计原理如下，状态为，开启即，而，关闭的状态，状态为，关闭即，而，开启的状态，三极管开关时间依据所激活的计数器而定。搭配状态机，让在两个不同状态工作强加速状态时，输出恒为，不用计数器，因此个计数器的值预设为最大状态机弱加速状态时，输出为的时间有个时钟，计数器由倒数至之后，的输出为状态由转为，的值维持个时钟计数器由倒数至，之后再恢复为状态由转为。假如状态维持在，这样的动作周而复始循环，以达到弱加速调速的目的状态机减速状态时的动作刚好和时相反，输出和的时间长短分别为时输出和的时间状态机定速状态时，输出和的时间长短相同，均为个时钟，亦即计数器由倒数至，并进行循环。直流电机相位设定电路的程序代码段见附表。此程序段设计说明当重置信号触发时即的控制规则设定为状态。清零。清零。清零。清零„‟。清零„‟。当为上升沿触发时的控制规则将信号传给即。正向转动操作模式下的控制规则当为上升沿触发时，在状态下，若为加速状态时，则设定为即，设定为即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为弱加速状态时，则设定为即，等于减即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为减速状态时，则设定为即，等于减即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为定速状态时，则设定为即，设定为即，等于减即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，如果或计数到时即，设定为即，设定为即，设定为状态即。反向转动操作模式下的控制规则当为上升沿触发时，在状态下，若为加速状态时，则设定为即，设定为即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为弱加速状态时，则等于减即，设定为即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为减速状态时，则等于减即，设定为即，设定为即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，若为定速状态时，则设定为即，设定为即，等于减即，设定为。当为上升沿触发时，在状态下，如果或计数到时即，设定为即，设定为即，设定为状态即。表列出直流电机相位设定电路的程序代码。表直流电机相位设定模块直流电机速度控制系统的仿真结果仿真结果验证及器件下载假设电机的起始转速为，因为转速小于目标速度，所以电机进入加速模式，故维持为，直使电机进行加速运转。仿真结果如图所示。假设电机的速度已经达到了，因为转速符合进入弱加速的条件，所以电机进入弱加速模式，故在个时钟周期里维持，个时钟周期里维持。仿真结果如图所示。假设电机的速度已经达到了，这时就超过了规定速度值，因为转速过快，系统要求减速，所以电机进入减速模式，故在个时钟周期里维持，个时钟周期里维持。仿真结果如图所示。假设电机的速度已经达到，因为转速与目标速度致，所以电机进入定速模式，因此正传与反转的时间必须相同，故在个时钟周期里维持，个时钟周期里维持。仿真结果如图所示。图加速操作模式图弱加速操作模式图减速操作模式图定速操作模式设计总结本文在软件平台上实现了基于直流电机速度控制系统的研究设计。设计期间主要完成了以下工作软件平台的应用。掌握了基于语言设计的基本流程和设计输入，设计编译，功能确认，延时确认，设计仿真等模块的应用。通过应用使我对语言深入的了解，可以熟练地使用平台进行编程和其他应用。基于的直流电机速度控制系统的理论及其软件仿真。本直流电机速度控制系统实现了以下功能用户可自行设定电机的目标速度速度临界差值。系统通过用户设定可以自动进行调速，达到用户指定速度要求。本文提出的基于的实现电路具有结构简单容易实现等优点。但是在此设计研究过程中，有以下几点不足基于的数字系统设计方法增加的精度将理论与实际系统结合。直流电机速度控制系统设计电机又称为马达，在结构上或驱动方式上可以分为数十种，然而其控制的理论大同小异。常见的电机控制有两个目的，第个是速度控制，第二个是位置控制。其应用也非常广泛，小型的例子如磁盘驱动器，大型的例子如太空的人造卫星，都必须达到速度和定位置的目标。就像开汽车，如果速度太慢，就要加大油门加速，速度太快，就会踩刹车减速速度达到要求，只要适当踩着油门，加速的力量和摩擦力相抵消，则汽车维持匀速状态。在这里只要知道电机如何加速和减速，就可以对它进行定速控制。电机加速欲使电机朝个方向不断加速，只要电流不断朝个方向流动，就可以达到目的。图所示，若晶体管和保持导通，通过电机的电流就不断从左流向右边两端所承受的是正电位差。如果没有其他阻力转矩负载，理论上电机的转速将会加速到它的额定值。因此只要在和的基极上产生电压使其导通，便可以达到加速的目的。图电机减速其实减速对对于电机而言，只是在电机原来的转向上产生个反向的力，因此可以利用与图相同的方式来产生反向的转矩，即让电流反向流过电机。如图所示，晶体管和导通，让电流反向流经电机，使电机反转两端点所承受的是负电位差。图电机定速想要使电机定速运转，就需要将图和图所示的电路进行整合。在中必须产生相对应的信号，让，以及，轮流导通，使电流的方向随意改变。如果要让电机定速旋转，正向和反向电流维持的时间就必须相同，并且不断快速变换，基于这个理由，不能仅仅将图和图所示的电路组合在起，还必须加上二极管，以形成必要的回路，并且可以避免电流突然反向时，产生的突变损坏电路。这样的驱动电路又称为桥式驱动或是型驱动电路，如图所示。而在此介绍的控制方法称为脉冲宽度调制就是利用晶体管导通不导通进行控制的方法。图定速使用纯数字式的控制时，假设电机速度从静止开始加速，如图所示，首先，必须维持导通段时间，此时电机所承受的电压约为供电电压，称之为强加速。待速度接近目标速度时，加速可以减缓，此时，和，轮流导通，只是，在个周期内所导通的时间比，导通的时间长些，在此称为弱加速。任何时刻，电机所承受的平均电压，表示为。如果速度已经达到目标，便可以调整和的时间比例使之相等，此时平均电压为，是定速控制。由此可知，平均电压若为正值时，是加速控制负值时是减速控制为零时即达到匀速。图直流电机速度控制系统电路安排在进行无论或编程之前，需要熟悉整个硬件系统，设计其结构图。接下来，就可以编写与绘制的模块图。图所示为直流电机速度控制系统的结构图，对用进行编程，任务是接收编码器的输入，比较目标速度之后，产生及方向信号输出。直流电机速度控制系统的总体模块图要想控制直流电机就必须产生正确的输出输入端口信号。通过完成直流电机速度控制系统各个组成部分的设计，再把这些部分组装起来，形成完整的总体设计，命名为，仿真出顶层设计图，其外部端口如图所示。对外的端口引脚名称如下输入输出其中，为时钟信号，为外部检测直流电机的速度，为设定电流电机预定达到目标的速度值为设定直流电机进入弱加速度的临界速度差值，为控制直流电机转动信号。设计流程速度设定流程图直流电机速度控制系统程序设计模块系统输入信号系统内部自复位信号由内部提供的的时钟信号加载编码器检测的速度设定电机预定达到目标的速度值。设定电机进入弱加速的临界速度差值系统输出信号脉冲调制的输出，负责控制电机转动的信号。在模块中引进个新的，并用了名为的模块即，此模块的功能是自行设定的状态，而不需要依靠计算机设定。表列出模块的程序代码表模块模块此外，定义些进程间整体共享的电路内部传递信号，以整合所有的功能。诸如计数个时钟的计数器计数个时钟的计数器计数个时钟的计数器设定电机进入弱加速的临界值负责产生脉宽调制的信号，提供正确的输出负责产生正转与反转两种状态信号，用来控制电机的加速与减速负责产生加速弱加速减速与定速种状态信号，以控制电机的转速。对于有两种状态的定义状态，电机正转加速状态状态，电机反转减速状态而有四种状态的定义状态，电机进行加速动作状态，电机进行弱加速动作状态，电机进行减速动作状态，电机进行定速动作表列出模块的程序代码表模块直流电机速度设定电路模块该模块实现下列的控制功能如果，则定速控制如果，则进行弱加速控制如果，则进行减速控制。其中，定速控制，的时间均等于的倍周期时间弱加速控制强加速控制减速控制方向控制将信号的输出反向。因此需要个分频器，分别产生和的周期信号，以及个多路选择器，用来选择这些周期信号作为的输出。并且根据上述的控制功能利用的语法，设计个名称为。其中状态表示强加速状态，表示弱加速状态，表示减速状态，表示到达目标速度的状态。至于分频器，假设时钟周期为，电机频率为，因此即为