现代电子系统设计课程设计说明书
二．系统方案论证
2.1 总体方案与比较论证
方案一：采用线性控制方式进行直流电机的控制
此方案一般用于小功率电机平滑转速控制，而大功率电机高效控制时，则常使用PWM控制方式。
方案二：采用单片机产生PWM信号波形进行直流电机的控制。
此方案PWM信号是通过模拟比较器产生的，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。
方案三：采用FPGA中的数字PWM进行直流电机的控制。
此方案用数字比较器代替模拟比较器，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。
由于FPGA本身是将大量的逻辑功能集成到一个器件内，集成度要远远高于单片机，能利用的资源也相对充裕，而且可移植性更强，可以较好地完成要求。
综上，选择方案三。
2.2系统原理与结构 2.2.1主要芯片选型
Gw-48-PK2中FPGA可编程芯片：
通过VHDL语言与该可编程芯片实现了对直流电机的PWM控制。 数码管、LED灯： 实现对直流电机的档位、实际速度和预置速度的显示。 按键： 实现档位的调换、速度预置、正反转控制和预设使能控制。 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
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2.2.2系统结构
转速测量速度显示时钟信号FPGA键盘控制消抖电路预置转速驱动电路直流电机
直流电机控制结构框图
2.2.3 FPGA直流电机驱动控制
FPGA直流电机驱动控制电路
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设定值计数器设置PWM信号的占空比。当U/D=1，输入CLK2，使设定值计数器的
输出值增加，PWM的占空比增加，电机转速加快；当U/D=0，输入CLK2，使设定值计数器的输出值减小，PWM的占空比减小，电机转速变慢。
在CLK0的作用下，锯齿波计数器输出周期线性增加的锯齿波。当计数值小于设定值时，数字比较器输出低电平；当数值大于设定值时，数值比较器输出高电平，由此产生周期性的PWM波形。
旋转方向控制电路控制直流电机转向和启/停，该电路由2选1多路选择器组成，Z/F键控制选择PWM波形从正端Z进入H桥，还是从反端进入H桥，以控制电机的旋转方向。
START键通过与门控制PWM的输出，实现对电机的工作/停止控制。
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，经过过滤放大以后驱动电机转动。
三. 预置转速模块设计
3.1方案论证
通过为程序控制器设计电机四个档位的转速。微程序控制器主要由控制存储器CS、微地址产生器和微控制器三大部分组成。
其实现过程就是把控制子系统中的8个预置转速（正/反）状态要输出的控制信号以及该状态的转移去向（U/D）安一定的格式编写成微指令，将他们保存在存储器。运行时，按预定的要求逐条取出这些预置转速微指令，从而实现控制电机转速过程。
3.2 方案的实现
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四.PWM模块设计
4.1设计方案论证
该模块由三部分组成：设定值计数器、锯齿波发生器和数字比较器。
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计数器输出，另一端接线性递增计数器（锯齿波发生器）输出。当线性计数器的值小于设定值时输出低电平，当计数器大于设定值时输出高电平。脉宽调制式细分驱动电路的关键是脉冲调制，转速的波动随着PWM脉宽细分数的增大而减小。 4.2 方案实施
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4.3 仿真波形
五.正反转模块设计
5.1 该模块通过两个2选1多路选择器组成。
当把PWM信号选通到正转的H桥输入端时，电机正转（但同时要保证反转输入端接入低电平）；反之亦然。在数字电路设计中，进行选通设计用到最多的是二选一数据选择器。把PWM信号接到两个二选一选择器的互逆的端口上，就可以保证一次只有一个H桥端口有PWM信号输入；另一对互逆的端口上接低电平，则又保证了不工作的H桥端口始终为低电平。
5.2 方案实施
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