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根据EDA技能(FPGA)的自动门控制系统规划

本文中介绍的自动控制系统采用了先进的EDA技术,从上而下的设计方法,与工艺无关的设计思路,使设计者在设计中更多的考虑系统的实现,更好的简化系统,

门和人类文明是孪生的,它伴随着人类文明的开展而跃动。21世纪的今日,门愈加突出了安全理念,强调了有用性:有用地防备、通行、分散,一起还突出了修建艺术的理念,强调门与修建以及周围环境全体的调和、调和。

门大规划专业化出产始于150年前,在不断开展和完善的进程中,涌现出大批独具规划的专业制造商。门的高档办法–主动门来源在欧美,迅速开展至今日,现已形成了品种彻底、功用完善、造工精密的主动门宗族。

我国早在十多年前就开端引证欧洲主动门,并把它使用在酒店、机场、购物中心、银行、写字楼等大中型公共场所,为这些修建增添了亮丽、时髦的姿彩。主动门从理论上了解应该是门的运用观念的延伸,是人们依据需要对门的功用的提高和完善。所以对主动门的知道应该从人对门功用的要求开端。作为修建物一部分的门,从最基本的意义上讲,要一起满意阻隔外部环境和不阻碍人的通行这两种要求。因而门体自身应结实、密封。

因而,规划一个操作便利、运转安稳牢靠、本钱低的主动门的操控体系具有必定的商场。

本文规划的主动门操控体系为了到达上述意图,选用了如下规划方案:选用按钮、无线遥控、红外感应三种驱动办法,既可主动操控又可人工操控,操作简略而且适用范围广;选用EDA技能规划主操控器的状况转化,可软件诊错;选用主动复位以及电机专用操控芯片来确保体系的牢靠运转。因为规划选用了EDA技能的VHDL规划而非传统的单片机规划,是一种自上向下的规划办法,使得体系的开发周期短、本钱下降。下文将具体介绍体系各个部分的规划。

1 体系剖析

本体系通过按钮、无线遥控、红外感应三种驱动办法完结主动门的开、关、停,且按钮优先等级最高。红外感应开关在有人来时主动门开。还能够通过人工操控办法运用按键与遥控器来操控主动门的开、关、停。无线遥控器可依据实践状况在商场考察选用。主动门主操控器电路用一片FPGA芯片,依据驱动信号以及方位和遇阻外部信号来完结对门运转状况的转化操控;主动门的电机操控电路则依据主操控器宣布的正回转以及停操控信号来操控电机的开、关、停以及完结主动门正反运转的别离调速。

2 电机操控电路规划

为了确保电机的操控简洁牢靠,规划中运用了电机专用操控芯片MC33033如图1。该芯片可对直流电机速度进行开环和闭环操控,亦可别离对电机正回转进行调速。MC33033是第二代无刷直流电机操控器的典型芯片,该芯片内含转子方位译码器,并可为传感器作业供给带有温度补偿的参阅基准电压。MC33033的另一个特点是内含三个集电极开路的顶部驱动器和为MOSFET驱动电源而规划的三个高电流推拉式底部驱动器,并具有电机过流检测和维护功用。

MC33033使用到主动门的电机操控时,将逻辑运算电路得出的中止、正转、回转作为三个输入信号(优先级凹凸次序是中止、正转、回转,正常状况下三个信号中有且仅有一个有用)。正转和回转信号通过逻辑门接入MC33033的3端,假如该端为高电平时,MC33033将使AT输出高电平,一起CB端输出PWM调制波形,相应操控开关动作,然后完结电机正转并进行速度调整;反之,MC33033将使AB输出高电平,一起CT端输出PWM调制波形,相应操控开关动作,然后完结电机回转并进行速度调整。低电平时,中止信号接入到MC33033的19端(使能端),假如它为高电平时,芯片将中止正常作业,此刻就能完结电机的停转。这便是电机部分怎么完结电机正转、回转、中止以及正回转别离调速的原理。

3 根据FPGA的主动门主操控电路

用VHDL进行电子体系规划的长处是从上而下的规划办法,规划者不必考虑实践工艺,能够经心在思路规划上,这样更有利于体系的简略和实践使用。

3.1 规划思路

首要画出主动门操控器的状况图。剖析主动门的运转进程可知:门开端处于闭合状况,有开信号则开门,开关门进程中如遇到阻力则暂停一段时刻,然后主动持续本来的开关门动作。门在运转进程中遇到停信号以及开始方位(门关时)则停,遇究竟(门全开时)方位信号则暂停一段时刻,然后主动履行关门动作。假定x1、x2、x3别离表明开、关、停操控信号;x4表明门在运转进程中遇到妨碍时传感器宣布的信号;x5表明门彻底闭合;x6表明门彻底翻开。COUT为操控器内部的定计时操控信号(这儿假定三个暂停状况的暂停时刻相同)。

s0表明电动门处于零方位时的状况,此刻电动门处于封闭的方位;s1表明电动门开的状况、电机正转的状况;s2表明电动门关的状况、电机回转的状况;s3表明电动门中止时的状况,此刻要求电机中止滚动;s4表明电动门处于底方位时的状况,此刻电动门处于开的临界方位;s5表明在回转进程中电动门在遇到妨碍时的暂停状况;s6表明在正转进程中电动门在遇到妨碍时的暂停状况。Z1、Z2、Z3别离表明操控器发给电机操控电路的开、关、停操控信号。

3.2 主动门操控器的VHDL言语规划

(1)VHDL的实体描绘:

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY door IS

PORT(

Clk,reset: IN STD_LOGIC;–时钟和复位信号;

X1,x2,x3,x4,x5,x6:OUT STD_LOGIC;–开关量;

Outputs:OUT_LOGIC_VECTOR(1 TO 3);

ten:OUT STD_LOGIC);

END door;

(2)主控组合进程部分程序

PROCESS(current_state,x1,x2,x3,x4,x5,x6)

BEGIN

CASE current_state IS

WHEN so=>comb_output=’001’;

en=’0’;

IF x1=’1’ THEN next_states1;

………………

ELSE next_states0;

………………

END IF;

4 结束语

本文中介绍的主动操控体系选用了先进的EDA技能,从上而下的规划办法,与工艺无关的规划思路,使规划者在规划中更多的考虑体系的完结,更好的简化体系,一起大大缩短了体系的规划完结时刻。EDA技能将在主动操控中使用会越来越广泛。

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