本實(shí)用新型涉及航空部件維修業(yè)，依據(jù)LIBEHERR-AEROSPACE TOULOUSE SAS(利波哈爾圖盧茲航空)公司CMM(Component maintenance manual部件維修手冊(cè)，章節(jié)號(hào)：21-62-04)原有模擬驅(qū)動(dòng)電路，用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行等效，定制符合測(cè)試流程的專(zhuān)用測(cè)試電盒。技術(shù)運(yùn)用屬于FPGA數(shù)字化三相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。

背景技術(shù)：

航空部件維修業(yè)，對(duì)維修工具有專(zhuān)門(mén)的要求，一般必須購(gòu)買(mǎi)OEM(original equipment manufacturer原廠)工具，對(duì)自制的工具要求做等效。本專(zhuān)利針對(duì)9069A101X-9069B10XX系列作動(dòng)器的測(cè)試，需驅(qū)動(dòng)并按特定要求控制776-243或776-450件號(hào)的三相步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作(詳情參照LIEBHERR-AEROSPACE TOPULOUSE SAS利波哈爾圖盧茲航空公司，部件維修手冊(cè)，章節(jié)號(hào)：21-62-04)。查776-243或776-450件號(hào)實(shí)物為：Thales公司11007102型號(hào)的三相步進(jìn)電機(jī)，由于對(duì)電機(jī)形制未知，通過(guò)分析手冊(cè)中原有的驅(qū)動(dòng)電路(見(jiàn)圖1)，采用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有原電路同等功能，符合測(cè)試流程，且操作方便的驅(qū)動(dòng)測(cè)試電盒。

三相步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式通常采用單片機(jī)或?qū)Ｓ媒涌诘尿?qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)，本專(zhuān)利采用FPGA片上系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，對(duì)輸出繞組的脈沖頻率控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，電機(jī)形制拍數(shù)控制實(shí)現(xiàn)程序化，程序的移植性強(qiáng)，且按測(cè)試流程定制功能，操作方便，可靠性高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于在不明電機(jī)形制的情況下，通過(guò)分析原驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)電學(xué)特征，用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)控制器，以實(shí)現(xiàn)航空部件維修手冊(cè)的測(cè)試要求。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：一種基于FPGA航空維修業(yè)專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)試盒，其特征在于：該測(cè)試盒包括方框內(nèi)電路芯片部分和外部設(shè)施部分，其中方框內(nèi)電路芯片部分為：時(shí)鐘分頻器、主控制器、特定頻率分頻器、三相脈沖分配器、整形放大電路、反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)、電壓變換電路和晶振諧振電路；外部設(shè)施部分為：電源適配器、開(kāi)關(guān)、按鈕和LED顯示屏；傳輸?shù)男盘?hào)有：脈沖信號(hào)、控制信號(hào)、直流電壓信號(hào)；

各模塊之間的連接方式為：晶振諧振電路輸出脈沖信號(hào)一路連接時(shí)鐘分頻器另一路連接特定頻率分頻器，經(jīng)時(shí)鐘分頻器分頻后的1Hz脈沖信號(hào)連接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)做計(jì)時(shí)時(shí)基；經(jīng)時(shí)鐘分頻器分頻后的4Hz脈沖信號(hào)連接主控制器、特定頻率分頻器、三相脈沖分配器和反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)做復(fù)位信號(hào)；特定頻率分頻器將晶振諧振電路輸出脈沖信號(hào)依據(jù)主控制器輸出的控制信號(hào)做特定分頻后，連接三相脈沖分配器；三相脈沖分配器將特定頻率分頻器輸出的脈沖信號(hào)依據(jù)主控制器輸出的控制信號(hào)分割成三路，經(jīng)整形放大電路放大成三路28V脈沖信號(hào)后，連接需驅(qū)動(dòng)的三相步進(jìn)電機(jī)；其中控制信號(hào)是主控制器通過(guò)監(jiān)控外設(shè)開(kāi)關(guān)、按鈕的實(shí)時(shí)狀態(tài)，編譯成分頻碼(encode)連接特定頻率分頻器和電機(jī)控制碼(function)連接三相脈沖分配器；整形放大電路輸出的28V三相脈沖信號(hào)，任取一路連接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)，用來(lái)測(cè)量三相步進(jìn)電機(jī)任意一對(duì)繞組的脈沖頻率，測(cè)量的數(shù)值連接外設(shè)LED顯示屏顯示。

時(shí)鐘分頻器是由32768Hz晶振諧振電路，通過(guò)兩塊74LS393雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器芯片級(jí)聯(lián)，分別對(duì)32768Hz晶振做213和215次分頻，然后引出4Hz復(fù)位脈沖和1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。

整個(gè)電路的激勵(lì)電源由外接220VAC-28VDC電源適配器提供，電壓變換電路將28V直流電壓經(jīng)惠斯通電橋整流，通過(guò)直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換模塊和5V輸出調(diào)壓模塊分別降壓至15VDC和5VDC，其中5VDC驅(qū)動(dòng)FPGA芯片，15VDC和28VDC共同連接整形放大電路，做脈沖信號(hào)放大使用。

主控制器，特定頻率分頻器，三相脈沖分配器和反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)均通過(guò)FPGA(可編程邏輯門(mén)陣列)用VHDL(高速集成電路硬件描述語(yǔ)言)編程實(shí)現(xiàn)。

整形放大電路是將三相脈沖分配器輸出每一路5V脈沖信號(hào)，經(jīng)MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管和三極管做二次放大后，接IR2101半橋驅(qū)動(dòng)電路將脈沖信號(hào)整形放大至28V輸出，三路脈沖信號(hào)同時(shí)經(jīng)整形放大后，接三相步進(jìn)電機(jī)的三對(duì)繞組。

反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)是以時(shí)鐘分頻器輸出的秒脈沖信號(hào)做計(jì)時(shí)時(shí)基，用三個(gè)模十計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，得到一個(gè)三位十進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)器，用來(lái)記錄一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)單路繞組輸出脈沖信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，記錄的數(shù)值通過(guò)鎖存器存儲(chǔ)，并編譯成8421BCD碼(二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼)，經(jīng)譯碼器編譯成顯示碼后在三位七段LED數(shù)碼管上顯示。

以FPGA片上系統(tǒng)作驅(qū)動(dòng)控制核心，結(jié)合電壓變換電路和整形放大電路，集成數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量反饋信號(hào)頻率，綜合外設(shè)開(kāi)關(guān)、按鈕和LED顯示屏組成驅(qū)動(dòng)測(cè)試盒。

該測(cè)試盒包括內(nèi)部芯片電路部分和外部設(shè)施部分，其中內(nèi)部芯片電路為：時(shí)鐘分頻器、主控制器、特定頻率分頻器、三相脈沖分配器、整形放大電路、反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)、電壓變換電路和晶振諧振電路；外部設(shè)施部分為：電源適配器、開(kāi)關(guān)、按鈕和LED顯示屏。其中主控制器、特定頻率分頻器、三相脈沖分配器和反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)均通過(guò)FPGA(邏輯門(mén)陣列)用VHDL(高速集成電路硬件描述語(yǔ)言)編程實(shí)現(xiàn)。

整個(gè)驅(qū)動(dòng)測(cè)試電盒中共有三種電信號(hào)：脈沖信號(hào)，控制信號(hào)和直流電壓信號(hào)。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：在未知三相步進(jìn)電機(jī)具體性能參數(shù)的情況下，通過(guò)分析航空部件維修手冊(cè)中原有模擬電路原理圖，用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)，結(jié)合手冊(cè)實(shí)際測(cè)試流程，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)具有原電路等效電學(xué)特征，操作方便的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)控制電盒；在三相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面，摒棄了常見(jiàn)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)或?qū)Ｓ媒涌诘尿?qū)動(dòng)芯片方式，采用FPGA片上系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，使驅(qū)動(dòng)電路的輸出脈沖頻率數(shù)字化，頻率選擇一鍵式；在特定頻率分頻器模塊中，統(tǒng)一了50％占空比的奇數(shù)和偶數(shù)兩種分頻模式，通過(guò)先判斷分頻碼的奇偶性，然后把分頻碼數(shù)值輸入給對(duì)應(yīng)分頻模塊做特定數(shù)值分頻；在三相脈沖分配器模塊中，采用移位寄存器方式，處理不同形制拍數(shù)電機(jī)各繞組的脈沖分配形式。

附圖說(shuō)明

圖1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的原模擬電路；

圖2為本專(zhuān)利的總結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本專(zhuān)利的時(shí)鐘分頻器電路；

圖4為本專(zhuān)利的電壓變換電路；

圖5為本專(zhuān)利的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；

圖6為本專(zhuān)利的主控制器編碼真值表；

圖7為本專(zhuān)利的特定頻率分頻器設(shè)計(jì)流程圖；

圖8為本專(zhuān)利的單相繞組整形放大電路；

圖9為本專(zhuān)利的數(shù)字頻率計(jì)FPGA模塊；

圖10為本專(zhuān)利的內(nèi)部芯片部分FPGA模塊總連接圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例中要驅(qū)動(dòng)的對(duì)象是上世紀(jì)老款三相步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)分析原驅(qū)動(dòng)電路：使用D5K2單結(jié)晶體管(UJT)起振，經(jīng)三極管、電容組成的三穩(wěn)態(tài)電路做脈沖分配后，經(jīng)二階三極管級(jí)聯(lián)放大輸出。推斷該電機(jī)形制大概為：額定電壓28VDC，額定電流0.1A，形制為三相三拍，特定要求為向單相繞組輸出18，30和100Hz固定頻率脈沖信號(hào)。

如圖2所示，基于FPGA航空維修業(yè)專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)試盒，總結(jié)構(gòu)示意圖各部件之間的連接關(guān)系為：晶振諧振電路8輸出脈沖信號(hào)一路連接時(shí)鐘分頻器1另一路連接特定頻率分頻器3，經(jīng)時(shí)鐘分頻器1分頻后的1Hz脈沖信號(hào)連接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6做計(jì)時(shí)時(shí)基；經(jīng)時(shí)鐘分頻器1分頻后的4Hz脈沖信號(hào)連接主控制器2、特定頻率分頻器3、三相脈沖分配器4和反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6做復(fù)位信號(hào)(圖中未標(biāo)示)；特定頻率分頻器3將晶振諧振電路8輸出脈沖信號(hào)依據(jù)主控制器2輸出的控制信號(hào)做特定分頻后，連接三相脈沖分配器4；三相脈沖分配器4將特定頻率分頻器3輸出的脈沖信號(hào)依據(jù)主控制器2輸出的控制信號(hào)分割成三路，經(jīng)整形放大電路5放大成三路28V脈沖信號(hào)后，連接需驅(qū)動(dòng)的三相步進(jìn)電機(jī)12；其中控制信號(hào)是主控制器2通過(guò)監(jiān)控外設(shè)開(kāi)關(guān)、按鈕10的實(shí)時(shí)狀態(tài)，編譯成分頻碼(encode)連接特定頻率分頻器3和電機(jī)控制碼(function)連接三相脈沖分配器4；整形放大電路5輸出的28V三相脈沖信號(hào)，任取一路連接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6，用來(lái)測(cè)量三相步進(jìn)電機(jī)任意一對(duì)繞組的脈沖頻率，測(cè)量的數(shù)值連接外設(shè)LED顯示屏11顯示。

如圖3所示，時(shí)鐘分頻器1的電路實(shí)現(xiàn)方式是：將32768Hz晶振兩端各并聯(lián)一個(gè)電容，電容負(fù)極共地，構(gòu)成晶振諧振電路，再并聯(lián)一個(gè)諧振電阻，然后通過(guò)一個(gè)非門(mén)輸出，接到74LS393(電路圖顯示為74393)雙四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器時(shí)鐘端A1，兩塊74LS393級(jí)聯(lián)，即第一級(jí)芯片的Q2D輸出端接第二級(jí)芯片的時(shí)鐘端A1，兩塊芯片的A2輸入端和異步清零端CLR1共地，最后從第二級(jí)芯片的Q2A和Q2C輸出端引出，即分別對(duì)32768Hz晶振做2¹³和2¹⁵次分頻，得到4Hz復(fù)位脈沖和1Hz標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)。

如圖4所示電壓變換電路7的實(shí)現(xiàn)方式是：將外接220VAC轉(zhuǎn)28VDC電源適配器9輸出的28V直流電壓經(jīng)惠斯通電橋整流，并聯(lián)穩(wěn)壓電容和發(fā)光二級(jí)管指示通斷后，連接到CINCON公司的EC3AE33M DC-DC CONVERTER(臺(tái)灣辛康直流對(duì)直流轉(zhuǎn)換模塊)輸入端，電壓變換后輸出15VDC引出，直流變換器兩端并聯(lián)極性電容用來(lái)濾波穩(wěn)壓，15VDC輸出電壓接78S05(圖中為7805)VOLTAGE REGULATOR(5V輸出調(diào)壓模塊)輸入端，調(diào)壓至恒定5VDC后，并聯(lián)穩(wěn)壓電容和二級(jí)管以吸收感性電流，連接FPGA芯片供電端。

如圖5所示三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊的實(shí)現(xiàn)方式是：主控制器2(圖中maincontrol)將分頻碼(encode)輸出給特定頻率分頻器3(圖中frequency devide)，依據(jù)分頻碼數(shù)值分別對(duì)32768Hz晶振信號(hào)(crystal)做606、364和109次分頻，得到54、90和300Hz三種頻率脈沖信號(hào)(pulse)，輸出給三相脈沖分配器4(圖中pulse devide)，三相脈沖分配器4依據(jù)主控制器2輸出的電機(jī)控制碼(function)和VHDL程序內(nèi)部設(shè)置的電機(jī)形制參數(shù)，將特定頻率分頻器3輸入的脈沖信號(hào)(pulse)按電機(jī)形制分配給(U,V,W)三個(gè)繞組，以實(shí)現(xiàn)各繞組輸入脈沖信號(hào)頻率為18，30，100Hz。

如圖6所示主控制器2的編碼真值表。通過(guò)監(jiān)控外設(shè)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)和頻率選擇按鈕的狀態(tài)。將控制電機(jī)啟/停，正/反轉(zhuǎn)的單刀雙擲開(kāi)關(guān)狀態(tài)，編碼為二位二進(jìn)制電機(jī)控制碼(function)；將外設(shè)三個(gè)頻率選擇a,b,c互鎖按鈕的狀態(tài)，編碼為九位二進(jìn)制分頻碼(encode)，其中九位二進(jìn)制分頻碼(encode)的末位為奇偶判定位，二進(jìn)制的數(shù)值分別對(duì)應(yīng)十進(jìn)制的606,364和109，位數(shù)不夠的用0補(bǔ)足成9位。

如圖7所示特定頻率分頻器3的設(shè)計(jì)流程圖。在一個(gè)復(fù)位周期(rst)內(nèi)，先判斷分頻碼(encode)末位數(shù)值，即奇偶判定。如果encode末尾不為‘1’，即偶數(shù)次分頻，將九位二進(jìn)制分頻碼(encode)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值：N，讀取輸入脈沖上升沿，計(jì)數(shù)器T從0逐一累加，當(dāng)計(jì)至N/2-1時(shí)將輸出脈沖信號(hào)翻轉(zhuǎn)，并將計(jì)數(shù)器T歸零，重新計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入脈沖信號(hào)做偶數(shù)N次分頻，輸出脈沖信號(hào)占空比50％；如果(encode)末尾為‘1’是真，即奇數(shù)次分頻，將(encode)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)值：N，讀取輸入脈沖上升沿，計(jì)數(shù)器T從0逐一累加，當(dāng)計(jì)至(N-1)/2-1時(shí)，將輸出脈沖信號(hào)翻轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器T繼續(xù)計(jì)數(shù)，計(jì)至N-1時(shí)，將輸出脈沖信號(hào)再次翻轉(zhuǎn)，并計(jì)數(shù)器T歸零，重新計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入脈沖信號(hào)的奇數(shù)N次分頻，輸出脈沖信號(hào)占空比為(n-1)/2n*100％，在N值較大時(shí)，近似為50％。從而使特定頻率分頻器3實(shí)現(xiàn)依據(jù)分頻碼(encode)對(duì)輸入脈沖信號(hào)做特定數(shù)值50％占空比的奇偶混合分頻。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊(圖5)中三相脈沖分配器4(pulse devide)的工作原理是：程序內(nèi)部設(shè)置一個(gè)三位或四位二進(jìn)制變量，通過(guò)讀取特定頻率分頻器3(frequency devide)輸出脈沖信號(hào)(pulse)和主控制器2(maincontrol)電機(jī)啟/停、正/反轉(zhuǎn)狀態(tài)控制碼(function)，來(lái)控制三位或四位二進(jìn)制變量的移位方式，然后將變量三個(gè)位上的數(shù)值分別輸出給電機(jī)三個(gè)繞組(0為斷電，1為通電)，從而實(shí)現(xiàn)將特定分頻后的脈沖信號(hào)(pulse)按電機(jī)形制要求(程序內(nèi)部參數(shù))和控制碼(function)狀態(tài)，分配給三相電機(jī)的三個(gè)繞組。

如果程序內(nèi)部參數(shù)選擇電機(jī)形制為三相三拍，則設(shè)置一個(gè)三位二進(jìn)制變量，讀取主控制器2(maincontrol)輸入的控制碼(function)信息，當(dāng)function為‘00’或‘10’時(shí)，變量保持前一個(gè)賦值不變，電機(jī)停止不轉(zhuǎn)。當(dāng)檢測(cè)到function為‘01’時(shí)，讀取輸入脈沖信號(hào)(pulse)，每遇一個(gè)上升沿將三位二進(jìn)制變量向左移一位，即變量賦值方式為：‘001’>‘010’>‘100’>‘001’依次循環(huán)，并將變量三個(gè)位上的數(shù)值分別輸出給電機(jī)三個(gè)繞組u,v,w(0為斷電，1為通電)，于是電機(jī)三對(duì)繞組的供電順序依次為：w>v>u>w依次循環(huán)，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)以三相三拍形制正轉(zhuǎn)，每對(duì)繞組的輸入脈沖頻率為脈沖信號(hào)(pulse)頻率的三分之一；同理如果檢測(cè)到function為‘11’時(shí)，則讀取輸入脈沖信號(hào)(pulse)的上升沿，依次將三位二進(jìn)制變量向右移一位，即變量賦值方式為：‘001’>‘100’>‘010’>‘001’依次循環(huán)，對(duì)應(yīng)電機(jī)三對(duì)繞組的供電順序依次為：w>u>v>w，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)以三相三拍形制反轉(zhuǎn)，每對(duì)繞組的輸入脈沖頻率同樣為脈沖信號(hào)(pulse)頻率的三分之一。

如果程序內(nèi)部編碼選擇電機(jī)形制為三相六拍(僅實(shí)現(xiàn)功能，未使用)，則設(shè)置一個(gè)四位二進(jìn)制變量，同理讀取控制碼(function)信息，當(dāng)function為‘00’或‘10’時(shí)，變量保持前一個(gè)賦值不變，電機(jī)停止不轉(zhuǎn)。當(dāng)檢測(cè)到function為‘01’時(shí)，讀取輸入脈沖信號(hào)(pulse)的上升沿，依次對(duì)變量的移位方式變?yōu)椋骸?011’>‘0110’>賦值‘0100’>‘1100’>‘1001’>賦值‘1010’>‘0011’，將變量的前三位上的數(shù)值分別輸出給電機(jī)三個(gè)繞組u,v,w，于是電機(jī)三對(duì)繞組的供電順序?yàn)椋簑>vw>v>uv>u>uw>w，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)以三相六拍形制正轉(zhuǎn)；同理如果檢測(cè)到function為‘11’時(shí)，則將四位二進(jìn)制變量的移位方式逆序，其余程序不變，即實(shí)現(xiàn)電機(jī)以三相六拍形制反轉(zhuǎn)。

如圖8所示單相繞組整形放大電路5的實(shí)現(xiàn)方式是：三相脈沖分配器4輸出的一路5V脈沖信號(hào)經(jīng)保護(hù)電阻接2N7000MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管G級(jí)，2N7000的D級(jí)接HCPL-2300光電耦合器(NPN型)輸入端陰極，電壓變換電路7輸出的5V直流電壓經(jīng)BF244N-channel RF amplifier(N通道射頻放大器)調(diào)整后與HCPL-2300輸入端陽(yáng)極連接，HCPL-2300輸出端并聯(lián)一個(gè)濾波電容后與BC337NPN三極管基極和發(fā)射級(jí)連接，BC337集電極輸出的放大信號(hào)經(jīng)一個(gè)保護(hù)電阻與電壓變換電路7輸出的15V直流電壓端相連，并將放大信號(hào)接入IR2101驅(qū)動(dòng)芯片的HIN高壓輸入端，IR2101驅(qū)動(dòng)芯片的HO和LO兩個(gè)輸出端分別接兩個(gè)IRFB3207MOSFET組成半橋整形電路，IRFB3207的D級(jí)與電源適配器9輸出的28VDC連接，IR2101的VS端與VB端并聯(lián)電容，從VS端輸出放大至28V的脈沖信號(hào)連接三相電機(jī)的一對(duì)繞組。其中電壓變換電路7輸出的5VDC與15VDC和電源適配器9輸出的28VDC分別并聯(lián)濾波電容后與整形放大電路5的接地端相連，5VDC與HCPL-2300光電耦合器輸出端6端連接，15VDC與IR2101驅(qū)動(dòng)芯片的激勵(lì)端V+連接并經(jīng)1N4001整流二極管與VB端連接。三相脈沖分配器4輸出的三路信號(hào)通過(guò)三組整形放大電路5放大后分別接入電機(jī)三對(duì)繞組的共地輸入端。

如圖9所示反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6模塊連接圖。由于三相脈沖分配器4是將特定分頻后的脈沖信號(hào)平均分配給三對(duì)繞組，通過(guò)檢測(cè)一對(duì)繞組的脈沖頻率，以驗(yàn)證電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模塊內(nèi)部算法的準(zhǔn)確性，并將電機(jī)繞組的實(shí)際輸出頻率，作為反饋信號(hào)通過(guò)LED屏顯示出來(lái)。

具體實(shí)現(xiàn)方式為：以時(shí)鐘分頻器1輸出的秒脈沖信號(hào)(clk time)做計(jì)時(shí)時(shí)基，用三個(gè)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)級(jí)聯(lián)，得到一個(gè)三位十進(jìn)制數(shù)計(jì)數(shù)器，即電機(jī)繞組脈沖信號(hào)接第一級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端(carry in)，第一級(jí)的進(jìn)位輸出端(carry out)接第二級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端(carry in)，第二級(jí)的進(jìn)位輸出端(carry out)接第三級(jí)計(jì)數(shù)器的輸入端(carry in)。三路計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸出端(count out)分別接鎖存器(latch lock)的輸入端(d3in,d2in,di in)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)編譯成8421BCD碼(二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制代碼)從編碼端(bcd code)輸出，連接譯碼器(fre decode)的輸入端(bcd code)翻譯成7位二進(jìn)制顯示碼(seg out)，連接三位七段LED數(shù)碼管顯示。通過(guò)時(shí)鐘分頻器1輸出的4Hz復(fù)位信號(hào)，刷新頻率測(cè)量值。本反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6的頻率測(cè)量范圍為：1-999Hz，理論精度為1Hz。

本專(zhuān)利主要模塊采用Altera公司的EP2C8Q208C8芯片，通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。如圖10所示，內(nèi)部芯片部分FPGA模塊總連接圖，各模塊的連接關(guān)系為：晶振諧振電路(左上角)通過(guò)一個(gè)整流非門(mén)后，一路連接時(shí)鐘分頻器1中第一級(jí)74LS393芯片(圖中為74393)的A1輸入端，另一路連接特定頻率分頻器(frequency devide)的輸入端(crystal)；經(jīng)時(shí)鐘分頻器1分頻后，Q2C引腳輸出的1Hz秒脈沖信號(hào)接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6中三個(gè)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的時(shí)鐘輸入端(clk time)，而Q2A引腳輸出的4Hz復(fù)位脈沖信號(hào)分別接：主控制器(maincontrol)、特定頻率分頻器(frequency devide)、三相脈沖分配器(pulse devide)和反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)中三個(gè)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的復(fù)位端(rst)。外設(shè)電機(jī)控制開(kāi)關(guān)和頻率選擇按鈕連接主控制器(maincontrol)的(dir，com，a，b，c)輸入端，主控制器(maincontrol)的輸出端(function)接三相脈沖分配器(pulse devide)輸入端(function)，主控制器(maincontrol)輸出端(encode)接特定頻率分頻器(frequency devide)輸入端(encode)。特定頻率分頻器(frequency devide)的輸出端(pulse)接三相脈沖分配器(pulse devide)輸入端(pulse)。三相脈沖分配器(pulse devide)輸出端(u,v,w)接三路整形放大電路5，其中輸出端u接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6中第一級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的輸入端(carry in)，三個(gè)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)級(jí)聯(lián)，即第一級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)進(jìn)位輸出端(carry out)接第二級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的輸入端(carry in)，第二級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)進(jìn)位輸出端(carry out)接第三級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的輸入端(carry in)，三個(gè)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)的計(jì)數(shù)輸出端(count out)分別接反饋繞組的數(shù)字頻率計(jì)6中鎖存器(latch lock)輸入端(d3in,d2in,di in)，第三級(jí)模十計(jì)數(shù)器(m10counter)進(jìn)位輸出端(carry out)接鎖存器(latch lock)輸入端(over in)，鎖存器(latch lock)的編碼輸出端(bcd code)接譯碼器(fre decode)的輸入端(bcd code)，譯碼器(fre decode)的顯示碼輸出端(seg out)接LED顯示屏(display)。