實驗19:步進電機1
實驗目的
實驗任務
本實驗的任務是設計控制四相繞組的步進電機電機正轉、反轉、停止的控制電路。要求如下:
電機運轉規(guī)律為:正轉30s→停10s→反轉30s→停10s→正轉30s……
實驗原理
步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。當電流流過定子繞組時,定子繞組產生一矢量磁場。該磁場會帶動轉子旋轉一角度,使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度。轉子也隨著該磁場轉一個角度。每輸入一個電脈沖,電動機轉動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序,電機就會反轉。按照實驗要求,我們可以將電機四相的時序圖畫出,用1代表高電平,用0代表低電平。則四相步進電機的工作狀態(tài)可以分成四個:狀態(tài)1:1001 ;狀態(tài)2:1100;狀態(tài)3:0110;狀態(tài)4:0011 。正轉:狀態(tài)1~4,反轉狀態(tài)4~1。根據(jù)要求中的正轉30s→停10s→反轉30s→停10s→正轉30s,我們可以將周期設為40s(其中高電平30s,低電平10s),占空比為3/4。
Verilog HDL建模描述
設計文件 stepmotor1.v
module stepmotor1(input wire clk,rst,output wire [5:0] led); wire clk1h; //1秒時鐘reg [5:0] dir; //電機轉動方向控制。正轉000111,反轉111000,停止000000reg [5:0] timecont; //計時 parameter S1 = 2'b00, //電機工作狀態(tài) 正轉 S2 = 2'b01, //停止 S3 = 2'b10, //反轉 S4 = 2'b11; //停止 parameter TIME_S1 = 6'd30, //正轉計時30秒 TIME_S2 = 6'd10, //停止計時10秒 TIME_S3 = 6'd30; //反轉計時30秒 reg [1:0] cur_state,next_state; divide #( //產生1秒時鐘信號.WIDTH(24),.N(12000000)) u1(.clk(clk),.rst_n(rst),.clkout(clk1h)); always@(posedge clk1h or negedge rst) //第一段 if(!rst) cur_state <= S1; else cur_state <= next_state; always@(cur_state or rst or timecont) //第二段,狀態(tài)轉移 if(!rst) begin next_state = S1; end else begin case(cur_state) //判斷當前狀態(tài) S1:begin if(timecont == 1) //計時結束跳轉到S2,否則保持S1 next_state = S2; else next_state = S1; end S2:begin if(timecont == 1) //計時結束跳轉到S3,否則保持S2 next_state = S3; else next_state = S2; end S3:begin if(timecont == 1) //計時結束跳轉到S4,否則保持S3 next_state = S4; else next_state = S3; end S4:begin if(timecont == 1) //計時結束跳轉到S1,否則保持S4 next_state = S1; else next_state = S4; end default:next_state = next_state; endcase end always@(posedge clk1h or negedge rst) //第三段,當前狀態(tài)輸出 if(!rst) begin timecont <= TIME_S1; dir <= 6'b000111; end else begin case(next_state) S1:begin dir <= 6'b000111; //正轉狀態(tài)輸出 if(timecont == 1) //計時控制 timecont <= TIME_S1; //計時結束賦新的值 else timecont <= timecont - 1;//計時減1 end S2:begin dir <= 6'b000000; if(timecont == 1) timecont <= TIME_S2; else timecont <= timecont - 1; end S3:begin dir <= 6'b111000; if(timecont == 1) timecont <= TIME_S3; else timecont <= timecont - 1; end S4:begin dir <= 6'b111000; if(timecont == 1) timecont <= TIME_S2; else timecont <= timecont - 1; end default:begin dir <= 6'b000111; timecont <= TIME_S1; end endcase endassign led = dir; //狀態(tài)輸出動作對應的led endmodule
實驗步驟
開發(fā)板上的四個led會按照10011100011000111001的順序正向循環(huán)30s后暫停10s,然后繼續(xù)從暫停處開始按照10010011011011001001的順序反向循環(huán)30s后暫停10s,再繼續(xù)從暫停處開始正向循環(huán),以此往復。在任一時刻,按下rst所連接的按鍵開關,將rst置0,則循環(huán)會回到初始1001狀態(tài)開始正向循環(huán)。
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