基于FPGA的多路PWM发生器设计.doc

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1、摘要本系统设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多路PWM脉冲发生器。该脉冲发生器通过74HC595接口单元接收单片机AT89S52写入的PWM脉冲宽度数据的参数，然后由FPGA产生PWM波形。其工作原理是由单片机输入数据控制而由FPGA产生PWM波形。基于Altera公司的Cyclone系列现场可编程门阵列(FPGA)的多通道PWM控制器的设计实现方法。PWM控制的基本原理是控制开关占空比。利用FPGA的多通道并行控制功能，在控制电路输出频率不变的情况下，达到了可依据不同通道对多个通道进行占空比调整的设计要求。利用Altem公司的Q

2、uartusII开发平台验证了设计方案的同时介绍了单片机AT89S52、脉冲发生器的基本原理、硬件构成和实现方法。此实现方法具有硬件设计简单、运行速度快、成本低等优点。而且该PWM发生器既简化了电路的设计，也提高了系统的可靠性。该系统由FPGA、AT89S52单片机系统、液晶显示模块、直流电机驱动、矩阵式键盘、电源电路组成。关键词：FPGA；单片机；PWM；直流电机；KeiluVision3软件；Quartus1I软件AbstractDevelopedbasedonfieldprogrammablegatearray(FPGA)implem

3、entationofmulti-PWMpulsegenerator.ThepulsegeneratorthroughtheinterfaceunitreceivesthePWMMCUAT89S52writepulsewidthofthedata,thengeneratePWMwaveformfromtheFPGA.ItsworkingprincipleiscontrolledbytheMCUinputdatageneratedbytheFPGAPWMwaveform.AlsointroducedMCUAT89S52,thebasicprin

4、ciplesofpulsegenerator,thehardwarecompositionandrealization.Thismethodprovidesthehardwaredesignsimple,fastandlowcost.AndthatthePWMgeneratorcircuitnotonlysimplifiesthedesign,butalsoimprovethereliabilityofthesystem.Keywords:SCM;pulsemodulator;fieldprogrammablegatearray;Veril

5、ogHDLSoftware；Quartus1ISoftware目录引言11设计思想与总体方案11.1主控制器方案论证21.2显示方案论证21.3键盘接口的选择31.4PWM调制的基本原理31.4.1单路PWM发生器结构和原理41.4.2多路PWM发生器的实现原理52硬件电路设计62.1系统硬件的结构框图62.2单片机最小系统模块72.2.1AT89S52芯片介绍72.2.2单片机电路设计82.3FPGA开发板与单片机通信模块92.3.1EPlC3T144C8芯片介绍92.3.274HC595芯片介绍102.3.3PFGA电路设计132.4液

6、晶显示模块142.4.11602液晶显示器简介142.4.21602液晶显示器电路设计162.5直流电机模块162.5.1霍尔传感器介绍162.5.2直流电机电路设计172.6总电源电路模块182.7矩阵式键盘输入模块183系统的软件设计193.1系统软件概述193.2程序流程图193.3利用QuartusⅡ功能仿真213.3.1分频计数模块223.3.2多通道并行控制模块233.3.3占空比控制输出模块243.4时序仿真254.系统调试及结果分析254.1LCD1602的测试方法和结果254.2电机的测试方法和结果264.3键盘程序的测试

7、方法和结果264.4产品最终调试26结论27谢辞28参考资料29附录1应用程序30附录2作品图46引言 现场可编程门阵列(FPGA，FieldProgrammableGateArray)的出现是超大规模集成电路(VISI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小，具有通过用户编程实现专门应用的的功能。它允许电路设计者利用基于计算机的开发平台，经过设计输入、仿真、测试和校验，直到达到预期的效果。利用FPGA可以大大缩短系统的研制周期，减少资金投入。更吸引人的是采用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成为芯片

8、级产品，从而降低了功耗，提高了可靠性，同时还可以很方便的对设计进行在线修改。FPGA器件成为研制开发的理想器件，特别适于产品的样机开发和小批量生产，因此人们也把FPGA称为可编程