基于Proteus仿真的直流穩(wěn)壓電源課程設計名師資料合集(完整版)資料

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課程名稱：基于Proteus仿真的直流穩(wěn)壓電源課程設計名師資料合集（完整版）資料(可以直接使用，可編輯優(yōu)秀版資料，歡迎下載）設計題目：直流可調穩(wěn)壓電源院系：電氣工程系專業(yè)：電氣工程及其自動化年級：電化1班姓名：葉志指導教師：西南交通大學年月日課程設計任務書專業(yè)電氣工程及其自動化姓名葉志學號20217633開題日期：年月日完成日期：年月日題目直流可調穩(wěn)壓電源一、設計的目的1.將理論知識運用于實踐當中,掌握模擬電路設計的基本方法、基本步驟以及基本要求。在實踐中了解電子器件的功能與作用。2.學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法，完成要求的性能和指標。3.鍛煉、提高在電子設計中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。二、設計的內容及要求1.輸出電壓在1.25V~37V可調；2.最大輸出電流為1.5A；3.電壓調整精度達0.1%；三、指導教師評語四、成績指導教師(簽章)年月日

一、設計內容簡介直流穩(wěn)壓電源由電源變換器、橋式整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路構成。變壓器將工頻50Hz220V的交流家用電源變?yōu)榈蛪航涣麟娫矗倮谜麟娐穼⒔涣麟妷鹤優(yōu)閱蜗虻拿}動直流電壓，通過濾波電路濾除脈動直流中的交流成分。穩(wěn)壓電路使輸出保持穩(wěn)定的直流電壓。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓，并實現(xiàn)電壓可在1.25V-37V可調，整個設計由proteus仿真實現(xiàn)。

二、單元電路圖工作原理介紹2.1總體原理框圖該穩(wěn)壓直流電源設計主要由電源變壓器、單相橋式整流電路、電源指示電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路構成，如圖所示。單相交流 電源整流 電源指示 濾波220V 變壓器 電路電路 電路 負載 穩(wěn)壓 電路 電路圖直流穩(wěn)壓電源的組成框圖變壓電路變壓電路將220V、50Hz的單相交流電降壓，變成所需要的直流電。變壓電路如圖所示。圖變壓電路

整流及濾波電路整流采用單相橋式整流電路，它由四個整流二極管構成，在proteus元件庫中找到橋式整流電路，并將其加載到電路中。整流輸出的是脈動電壓，含有紋波，因此需要通過濾波電路對脈動電壓進行平滑處理。常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波、以及由電容和電感組成的復合濾波電路。在本設計中，主要采用極性電容濾波，將極性電容C1，并聯(lián)到橋式整流電路的輸出端，查閱相關資料，濾波電容一般采用大容量的電容，因此我們這里選取2200uF的極性電容。且該電容的耐壓值滿足大于整流輸出的電壓值的條件。整流及濾波電路的示意圖如圖所示。 圖整流及濾波電路由圖可知，負載上輸出的平均電壓的高低和脈動特性，與放電時間常數(shù)密切相關。越大，電容放電速度越緩慢，脈動成分越少。對時間常數(shù)有如下關系式：為交流電源的周期。設電源變壓器輸出的電壓有效值為，經濾波電路后的負載的平均電壓為。它們有如下關系式：當電容一定，負載開路，經濾波后輸出電壓：當電容,輸出電壓的最小值為：對于橋式整流電容濾波電路，整流電路的內阻不大時，與的關系約為： 實際電路圖如圖所示：圖橋式整流及電容濾波電路電源指示電路在濾波電容的兩端并聯(lián)一個電源指示電路，用于判斷濾波之前的電路是否有故障。電源指示電路采用電阻串LED燈的形式。原理圖如圖所示.指示電路根據(jù)后文三端可調式集成穩(wěn)壓器LM317正常工作的特點，電容濾波后的電壓大小應在40V左右才能滿足LM317正常工作。一般LED發(fā)光二極管的工作電流在幾mA到幾十mA之間，這里我們取LED得工作電流為：且二極管正常工作時的管壓降一般為,這里取則電阻的大小為：根據(jù)實際情況，電阻的大小應?。悍€(wěn)壓電路本設計采用LM317可調式集成三端穩(wěn)壓電路，查閱德州儀器公司LM3173-TerminalAdjustableRegulator的技術文檔，我們可以得到下列相關信息：

FeaturesOutputVoltageRangeAdjustableFrom1.25Vto37VOutputCurrentGreaterThan1.5AInternalShort-CircuitCurrentLimitingThermalOverloadProtectionOutputSafe-AreaCompensationThisisaoriginaldesignbymyselfduringthecollege,togetmoredetailsandProteussimulationfiles.YoucansubscribetheWeChatPublicNumber：交大小將.Therestofthedocumentisasfollows:1、穩(wěn)壓電路的介紹與分析2、變壓器參數(shù)的計算與設置3、電阻的計算與選取、4、保護電路分析5、總電路圖結構6、仿真結果分析7、總結8、參考文獻文檔預覽圖：仿真結果如下：課程設計名稱乒乓球游戲程序姓名 專業(yè)班級 目錄摘要 1第一部分緒論 21.1課題設計背景 2簡介 2硬件描述語言VHDL 2Ⅱ簡介 21.2課題主要內容 3第二部分系統(tǒng)設計 42.1整體設計圖 42.2設計思路 52.3具體功能對應等 6第三部分模塊設計 93.1控制模塊 9引腳功能 9核心代碼及解釋 10圖 133.2分頻模塊 14引腳功能 14核心代碼及解釋 14圖 153.3按鍵處理模塊 15引腳功能 15核心代碼及解釋 15圖 163.4鎖樓層模塊 17引腳功能 17核心代碼及解釋 173.4．3RTL圖 18第四部分操作配圖 19第五部分結論 234.1遇到的問題和改進 234.2工作分配比例 23第六部分附錄 24基于FPGA的乒乓球游戲程序的設計摘要VHDL是高速集成電路硬件描述語言，目前已成為許多設計自動化工具普遍采用的標準化硬件描述語言．VHDL語言功能性強、覆蓋面廣、靈活性高，具有很好的實用。本文設計一個基于VHDL的乒乓游戲機模擬乒乓球比賽。用VHDL編程模擬乒乓球比賽，電路模塊由分頻、狀態(tài)機等部分組成，對各部分編寫VHDL算法，進行編譯及程序下載。通過驗證，乒乓游戲機能模擬乒乓球比賽的基本過程和規(guī)則，并能自動裁判和記分，還能根據(jù)接球快慢改變球運行的速度。實現(xiàn)乒乓游戲機的功能。關鍵詞：乒乓游戲機、VHDL、狀態(tài)機第一部分緒論1.1課題設計背景FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。VHDL的英文全名是VHSICHardwareDescriptionLanguage(VHSIC硬件描述語言)。VHSIC是VeryHighSpeedIntegratedCircuit的縮寫，是20世紀80年代在美國國防部的資助下始創(chuàng)的，并最終導致了VHDL語言的出現(xiàn)。1987年底，VHDL被IEEE和美國國防部確認為標準硬件描述語言。VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結構，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，VHDL的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。VHDL的程序結構特點是將一項工程設計，或稱設計實體（可以是一個元件，一個電路模塊或一個系統(tǒng)）分成外部（或稱可視部分，及端口）和內部（或稱不可視部分），既涉及實體的內部功能和算法完成部分。在對一個設計實體定義了外部界面后，一旦其內部開發(fā)完成后，其他的設計就可以直接調用這個實體。這種將設計實體分成內外部分的概念是VHDL系統(tǒng)設計的基本點。QuartusⅡ簡介AlteraQuartusII作為一種可編程邏輯的設計環(huán)境,由于其強大的設計能力和直觀易用的接口，越來越受到數(shù)字系統(tǒng)設計者的歡迎。AlteraQuartusII（3.0和更高版本）設計軟件是業(yè)界唯一提供FPGA和固定功能HardCopy器件統(tǒng)一設計流程的設計工具。

Quartus

IIdesign是最高級和復雜的，用于system-on-a-programmable-chip(SOPC)的設計環(huán)境。QuartusIIdesign提供完善的timingclosure和LogicLock?基于塊的設計流程。QuartusIIdesign是唯逐一個包括以timingclosure和基于塊的設計流為基本特征的programmablelogicdevice(PLD)的軟件。QuartusII設計軟件改進了性能、提升了功能性、解決了潛伏的設計延遲等，在產業(yè)領域率先提供FPGA與mask-programmeddevices開發(fā)的同一工作流程。

1.2課題主要內容隨著可編程邏輯電路和EDA技術的發(fā)展，在邏輯電路設計和嵌入式系統(tǒng)設計方面，以CPLD/FPGA為代表的可編程邏輯器件已經逐步代替了傳統(tǒng)的標準邏輯器件；本次論文的乒乓球游戲所有的程序可以集成在一個FPGA開發(fā)芯片上面，不用在用其他功能的分立邏輯元件，達到集成度高、響應快、功耗低的特點。本次論文主要是基于FPGA的乒乓球游戲的設計，模擬乒乓球比賽的基本過程和規(guī)則，自動裁判和記分，比局為7局，每局11分。而本次論文采用模塊化設計，主要分為兩大模塊：時鐘分頻模塊、狀態(tài)機控制模塊。

第二部分系統(tǒng)設計2.1整體設計圖圖SEQ圖表\*ARABIC1乒乓球游戲程序BDF圖2.2設計思路1．控制模塊狀態(tài)圖圖2乒乓球游戲程序控制模塊狀態(tài)圖2．總體思路SW0開關（EN）控制功能使能與比賽清零。SW0關閉（EN=0），顯示學號后六位，打開時允許運行，比分比局清零。利用狀態(tài)機，設初始狀態(tài)處于start狀態(tài)，key3為復位鍵，按下key3可以回到start狀態(tài)。通過各種請求信號實現(xiàn)狀態(tài)的相互轉換，進而實現(xiàn)發(fā)球和乒乓球左右移動、擊球的相互轉換，并在球未擊中、提前擊中、發(fā)球失敗時顯示相應比分、比局情況。通過設計control的反饋控制頻率方式，利用不同鍵擊球的快慢控制球運行的速度。并在整個游戲結束時有一個end標記與比分比局切換顯示。2.3具體功能對應等1．乒乓球控制模塊控制乒乓球的運行狀態(tài)的轉換，比分、比局的顯示。反饋信號信號的設置和輸出，為分頻模塊提供指令信號，控制球運行的速度。圖3乒乓球運行控制模塊BDF2．時鐘分頻模塊為狀態(tài)機產生3種不同的時鐘信號。圖4時鐘分頻模塊BDF 第三部分模塊設計3.1控制模塊表SEQ表格\*ARABIC1控制模塊的引腳功能表定義類型外設引腳功能instd_logicENSW0關閉顯示學號后6位并對比分清零，打開則開始游戲CLK分頻模塊送入3種不同頻率的速度RSTKEY3按一次重新開始新的一球HIT[17..13]SW17~SW13選手甲接發(fā)球開關HIT[5..2]SW5~SW2選手乙接發(fā)球開關HIT[12..6]SW12~SW6禁止觸球區(qū)outstdlogicHEX7HEX7選手甲獲勝局數(shù)HEX6HEX6選手乙獲勝局數(shù)HEX5HEX5顯示無意義HEX4HEX4顯示無意義HEX3HEX3選手甲獲勝比分HEX2HEX2選手甲獲勝比分HEX1HEX1選手乙獲勝比分HEX0HEX0選手乙獲勝比分CONTROL[1..0]輸出反饋給分頻模塊LIGHT[17..2]LEDR17~LEDR2乒乓球位置顯示模塊主要分狀態(tài)轉換，狀態(tài)譯碼，LED燈的譯碼，和輔助變量temp，輔助判斷信號control的計數(shù)進程。利用temp判斷是否分出勝負即游戲是否結束，結束之后顯示閃爍輔助標志End并且清零比分。利用control判斷接球快慢，反饋到分頻器，分頻器根據(jù)接球快慢控制球的運行速度，共快中慢三種速度，分別為50Hz，10Hz，5.556Hz。為方便檢查結果，SW1直接控制速度開關，共快慢兩種速度，分別為50Hz，5.556Hz。中間變量的初始化：SIGNALST,NST: STATE:=start;SIGNALreg: STD_LOGIC_VECTOR(17DOWNTO2);--燈的內部變量SIGNALBIFEN1,BIFEN2: integerrange0to11;--選手甲乙的比分記錄變量SIGNALBIJUONE,BIJUTWO: integerrange0to4;--選手甲乙的比局記錄變量SIGNALTEMP: integerrange0to1;--比局數(shù)的內部計數(shù)變量SIGNALBIJU1,BIJU2: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);--選手甲乙的比局譯碼輸出變量SIGNAL BIFENOUT11,BIFENOUT12,BIFENOUT21,BIFENOUT22:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);--選手甲乙的比分譯碼輸出變量SIGNALREG_1: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); --數(shù)碼管的內部變量SIGNALREG_5: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_3: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_8: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_4: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_2: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); 2．主控組合進程：通過判斷球的位置信號及開關鍵信號執(zhí)行相應的狀態(tài)轉換。EN=1時游戲開始，進入狀態(tài)start，temp開始計數(shù)，進入狀態(tài)wait1檢測發(fā)球選手并點亮相應的球所代表的LED，之后進入狀態(tài)send，之后選擇進入狀態(tài),movatoright或movetoleft，球開始向對方選手移動，當球到達可接球區(qū)域時，若對方及時擊打并及時關閉開關，則進入狀態(tài)movetoleft或movatoright球向回移動，如此反復。若發(fā)球方或接球方未及時關閉開關，則視為擊打失敗，返回狀態(tài)start，對方加一分。每局為11分制，共設七局。每結束一局temp就會相應加1，當temp加到5，即分出勝負之后顯示閃爍輔助標志End。以選手甲發(fā)球為例：（1）進入狀態(tài)start，統(tǒng)計比分及比局。（2）進入狀態(tài)send，判斷選手甲（假設甲為左邊一方）是否發(fā)球，若發(fā)球則進入狀態(tài)wait1，否則停留在狀態(tài)start。（3）進入狀態(tài)wait1，判斷選手甲發(fā)球端球代表的燈REG17是否亮起，若是則進入狀態(tài)movetoright，反之返回狀態(tài)start。。（4）進入狀態(tài)movetoright，燈右移，并判斷是否有無關按鍵按下(SW17~SW14)，若無則繼續(xù)右移，反之返回狀態(tài)start并且對方得一分。當球移至REG6~REG2，進入選手乙可接球區(qū)域：當球移至REG6時選手乙及時擊打相應開關SW6，則進入狀態(tài)movetoleft，并調整球運行速度為快。若提前擊打或未及時關閉開關，則擊球失敗并且對方得一分，進入狀態(tài)start。REG5條件下類似。當球移至REG4時選手乙及時擊打開關SW4，則進入狀態(tài)movetoleft，并調整球運行速度為中。若提前擊打或未及時關閉開關，則擊球失敗并且對方得一分，進入狀態(tài)start。REG4，REG3條件下類似。（5）進入狀態(tài)movetoleft，燈左移，并判斷是否有無關按鍵按下(SW2~SW5)，若無則繼續(xù)右移，反之返回狀態(tài)start并且對方得一分。當球移至REG17~REG13，進入選手甲可接球區(qū)域：當球移至REG13時選手乙及時擊打相應開關SW6，則進入狀態(tài)movetoright，并調整球運行速度為快。若提前擊打或未及時關閉開關，則擊球失敗并且對方得一分，進入狀態(tài)start。REG14條件下類似。當球移至REG15時選手乙及時擊打開關SW4，則進入狀態(tài)movetoright，并調整球運行速度為中。若提前擊打或未及時關閉開關，則擊球失敗并且對方得一分，進入狀態(tài)start。REG16，REG17條件下類似。附movetoright代碼：WHENmovetoright=>REG<='0'®(17DOWNTO3);- -右移狀態(tài) CASEREGIS WHEN"10000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=> IFHIT="00000"THEN --開關及時關上 NST<=movetoright; ELSE BIFEN2<=BIFEN2+1;NST<=start; --若未及時關上，對方加分 ENDIF; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=> IFHIT="00000"THEN NST<=movetoright; ELSE BIFEN2<=BIFEN2+1;NST<=start; ENDIF; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"10000"=> IFHIT="10000"THENCONTROL<="01";NST<=movetoleft; ELSIFHIT(5)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ENDIF; WHEN"01000"=> IFHIT(4)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="01000"THENCONTROL<="01";NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00100"=> IFHIT(3)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="00100"THENCONTROL<="10";NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00010"=> IFHIT(2)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="00010"THENCONTROL<="10";NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00001"=> IFHIT="00001"THENCONTROL<="10";NST<=movetoleft; ELSEBIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ENDIF; WHENOTHERS=>NST<=start; ENDCASE;3．主控時序進程：控制游戲使能及狀態(tài)轉換，具有異步清零功能。附代碼：PROCESS(EN,RST,CLK) BEGIN IFEN='1'THEN IFRST='0'THENST<=start; ELSIFCLK'EVENTandCLK='1'THENST<=NST; ENDIF; ENDIF;ENDPROCESS;4．譯碼進程：EN=0時顯示學號；EN=1時將選手甲、乙的比分及比局變量譯碼轉為七段數(shù)碼管顯示。并且當TEMP=0時，在數(shù)碼管上顯示游戲結束標志End。代碼見附錄。3.1.3RTL圖圖5控制模塊RTL圖圖5控制模塊RTL圖

3.2分頻模塊表SEQ表格\*ARABIC2分頻模塊引腳功能表FD定義類型外設引腳功能instd_logicCLK內部50MHz時鐘ENKEY3總使能開關SW1SW1頻率直接選擇信號CONTROL速度控制頻率選擇信號outstd_logicCLKOUT提供頻率給GAME1．核心代碼PROCESS(CLK,EN) VARIABLEtemp1: integerrange999999downto0:=0; --50Hz VARIABLEtemp2: integerrange4999999downto0:=0; --10Hz VARIABLEtemp3: integerrange8999999downto0:=0; --5.556Hz BEGIN IFEN='1'THEN ifCLK'EVENTANDCLK='1'THEN IFtemp1=999999 THEN temp1:=0;Q1<=NOTQ1; ELSE temp1:=temp1+1; ENDif; IFtemp2=4999999 THEN temp2:=0;Q2<=NOTQ2; ELSE temp2:=temp2+1; ENDif; IFtemp3=8999999 THEN temp3:=0;Q3<=NOTQ3; ELSE temp3:=temp3+1; ENDif; endif; ELSE temp1:=0;Q1<='0'; temp2:=0;Q2<='0'; temp3:=0;Q3<='0'; ENDIF;CASECONTROLISWHEN"00"=> IFSW1='1'THEN CLKOUT<=Q1; ELSIFSW1='0'THEN CLKOUT<=Q3; ENDIF;WHEN"01"=>CLKOUT<=Q2;WHEN"10"=>CLKOUT<=Q3;WHENOTHERS=>CLKOUT<=Q1;ENDCASE;ENDPROCESS;2．解釋該模塊將內部時鐘的50MHz信號，變?yōu)?0Hz，10Hz，5.556Hz。內部變量分別為Q1、Q2、Q3，將根據(jù)GAME模塊反饋的CONTROL選擇輸出到CLKOUT。初始條件下可直接通過SW1控制Q1、Q3輸出到CLKOUT。3.2.3RTL圖圖6分頻模塊RTL圖

第四部分操作配圖1、EN=0，顯示學號圖7顯示學號153835、1538422、EN=1，初始狀態(tài)，甲和乙比局和比分均為0。圖8初始狀態(tài)3、EN=1，甲發(fā)球，SW17亮。圖94、EN=1，右移狀態(tài)。圖105、EN=1,乙接球失敗，乙發(fā)球情況。圖116、甲乙比局2:1，比分2:5情況顯示如下。圖177、游戲結束輔助顯示如下。圖12

第五部分結論4.1遇到的問題和改進問題1：在比賽結束時，比分比局迅速清零，無法使比分比局按我們的意志在某時刻清零。解決辦法：增設輔助信號，當比賽結束時，使數(shù)碼管在結束標志與比局之間切換顯示，最后由人為的控制使能開關清零。問題2：無法按照在不同鍵接球改變球運行的速度。解決辦法：設一個反饋控制信號，將不同鍵接球信息反饋回分頻模塊里從而控制速度。4.2工作分配比例邢可馨：分頻模塊，按鍵擊球以及比賽記分譯碼代碼的設計與開發(fā)（55%）陳聲琴：速度控制處理、狀態(tài)機代碼的設計與開發(fā)（45%）

第六部分附錄分頻模塊代碼：LIBRARYIEEE;ENTITYFDIS PORT( EN: INSTD_LOGIC; CLK:INSTD_LOGIC; CLKOUT:OUTSTD_LOGIC; SW1:INSTD_LOGIC; CONTROL:INSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0));ENDFD;ARCHITECTUREbehavOFFDISsignalQ1: STD_LOGIC;signalQ2: STD_LOGIC;signalQ3: STD_LOGIC;BEGIN PROCESS(CLK,EN) VARIABLEtemp1: integerrange999999downto0:=0;最快使比賽結束的速度 VARIABLEtemp2: integerrange4999999downto0:=0;接球加速后的速度 VARIABLEtemp3: integerrange8999999downto0:=0;正常發(fā)球速度 BEGIN IFEN='1'THEN ifCLK'EVENTANDCLK='1'THEN IFtemp1=999999 THEN temp1:=0;Q1<=NOTQ1; ELSE temp1:=temp1+1; ENDif; IFtemp2=4999999 THEN temp2:=0;Q2<=NOTQ2; ELSE temp2:=temp2+1; ENDif; IFtemp3=8999999 THEN temp3:=0;Q3<=NOTQ3; ELSE temp3:=temp3+1; ENDif; endif; ELSE temp1:=0;Q1<='0'; temp2:=0;Q2<='0'; temp3:=0;Q3<='0'; ENDIF;CASECONTROLIS使用反饋信號控制速度WHEN"00"=> IFSW1='1'THEN CLKOUT<=Q1; ELSIFSW1='0'THEN CLKOUT<=Q3; ENDIF;WHEN"01"=>CLKOUT<=Q2;WHEN"10"=>CLKOUT<=Q3;WHENOTHERS=>CLKOUT<=Q1;ENDCASE; ENDPROCESS;ENDbehav;狀態(tài)機、擊球、比賽計分、譯碼控制模塊LIBRARYieee;ENTITYGAMEIS PORT( EN: INSTD_LOGIC; CLK: INSTD_LOGIC; 速度控制時鐘 RST: INSTD_LOGIC; HIT: INSTD_LOGIC_VECTOR(17DOWNTO2); CONTROL:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(1DOWNTO0);反饋信號控制球速 LIGHT: OUTSTD_LOGIC_VECTOR(17DOWNTO2); HEX_7:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_6:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_5:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_4:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_3:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_2:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_1:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); HEX_0:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0) );ENDENTITYGAME;ARCHITECTUREbehavOFGAMEISTYPESTATEIS(start,wait1,send,movetoright,movetoleft);五種狀態(tài)SIGNALST,NST:STATE:=start;SIGNALreg: STD_LOGIC_VECTOR(17DOWNTO2);SIGNALBIFEN1,BIFEN2: integerrange0to11;SIGNALBIJUONE,BIJUTWO: integerrange0to4;SIGNALTEMP: integerrange0to1;SIGNALBIJU1,BIJU2: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALBIFENOUT11,BIFENOUT12,BIFENOUT21,BIFENOUT22:STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0);SIGNALREG_1: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_5: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_3: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_8: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_4: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); SIGNALREG_2: STD_LOGIC_VECTOR(6DOWNTO0); BEGIN REG_1<="1111001"; REG_5<="0010010"; REG_3<="0110000"; REG_8<="0000000"; REG_4<="0011001"; REG_2<="0100100"; PROCESS(EN,RST,CLK) BEGIN IFEN='1'THEN IFRST='0'THENST<=start; ELSIFCLK'EVENTandCLK='1'THENST<=NST; ENDIF; ENDIF;ENDPROCESS;PROCESS(ST,HIT,REG,CLK,EN) BEGIN IFEN='1'THEN IFCLK'EVENTANDCLK='1'THEN CASESTIS WHENstart=>REG<="00000"; IFBIFEN2=11THEN BIJUTWO<=BIJUTWO+1; BIFEN1<=0; BIFEN2<=0; ENDIF; IFBIFEN1=11THEN BIJUONE<=BIJUONE+1; BIFEN1<=0; BIFEN2<=0; ENDIF; IFBIJUONE=4ORBIJUTWO=4THEN 判斷比賽結束 TEMP<=TEMP+1; ENDIF; NST<=wait1; WHENwait1=>發(fā)球 CASEHITIS WHEN"10000"=>REG<="10000"; NST<=send; WHEN"00001"=>REG<="00001"; NST<=send; WHENOTHERS=>NST<=start; ENDCASE; WHENsend=>CONTROL<="00"; CASEREGIS WHEN"10000"=>NST<=movetoright; WHEN"00001"=>NST<=movetoleft; WHENOTHERS=>NST<=start; ENDCASE; WHENmovetoright=>REG<='0'®(17DOWNTO3);球右移 CASEREGIS WHEN"10000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=> IFHIT="00000"THEN根據(jù)按鍵是否及時關上判斷是否發(fā)球成功 NST<=movetoright; ELSE BIFEN2<=BIFEN2+1;NST<=start; ENDIF; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=> IFHIT="00000"THEN NST<=movetoright; ELSE BIFEN2<=BIFEN2+1;NST<=start; ENDIF; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; 不允許接球區(qū)域 WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"00000"=>NST<=movetoright; WHEN"10000"=>允許接球區(qū)域 IFHIT="10000"THENCONTROL<="01";NST<=movetoleft;接球成功左移 ELSIFHIT(5)='1'THEN判斷是否提前擊球 BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ENDIF; WHEN"01000"=> IFHIT(4)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="01000"THENCONTROL<="01"; NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00100"=> IFHIT(3)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="00100"THEN CONTROL<="10";NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00010"=> IFHIT(2)='1'THEN BIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ELSIFHIT="00010"THENCONTROL<="10";NST<=movetoleft; ENDIF; WHEN"00001"=> IFHIT="00001"THENCONTROL<="10";NST<=movetoleft; ELSEBIFEN1<=BIFEN1+1; NST<=start; ENDIF; WHENOTHERS=>NST<=start; ENDCASE; WHENmovetoleft=>REG<=REG(16DOWNTO2)&'0'; CASEREGIS WHEN"00001"=>NST<=movetoleft; WHEN"00010"=> IFHIT="00000"THEN NST<=movetoleft; ELSE BIFEN1<=BIFEN1+1;NST<=start; ENDIF; WHEN"00100"=> NST<=movetoleft; WHEN"01000"=> IFHIT="00000"THEN NST<=movetoleft; ELSE BIFEN1<=BIFEN1+1;NST<=start; ENDIF; WHEN"10000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=>NST<=movetoleft; WHEN"00000"=> IFHIT(14)='1'THEN BIFEN2<=BIFEN2+1; NST<=start; ELSIFHIT="00000"THENCONTROL<="01";NST<=movetoright; ENDIF; WHEN"00000"=> IFHIT(15)='1'THEN BIFEN2<=BIFEN2+1; NST<=start; ELSIFHIT="00000"THENCONTROL<="01";NST<=movetoright; ENDIF; WHEN"00000"=> IFHIT(16)='1'THEN BIFEN2<=BIFEN2+1; NST<=start; ELSIFHIT="00000"THENCONTROL<="10";NST<=movetoright; ENDIF; WHEN"00000"=> IFHIT(17)='1'THEN BIFEN2<=BIFEN2+1; NST<=start; ELSIFHIT="00000"THENCONTROL<="10";NST<=movetoright; ENDIF; WHEN"10000"=> IFHIT="10000"THENCONTROL<="10";NST<=movetoright; ELSEBIFEN2<=BIFEN2+1;NST<=start; ENDIF; WHENOTHERS=>NST<=start; ENDCASE; ENDCASE; ENDIF; ELSE不使能 BIFEN1<=0; BIFEN2<=0; BIJUTWO<=0; BIJUONE<=0;ENDIF;ENDPROCESS; PROCESS(EN,BIFEN1,BIFEN2,BIJUONE,BIJUTWO,TEMP)譯碼區(qū)域BEGIN IFEN='0'THEN HEX_7<="1111111"; HEX_6<="1111111"; HEX_5<=REG_1; HEX_4<=REG_5; HEX_3<=REG_3; HEX_2<=REG_8; HEX_1<=REG_3; HEX_0<=REG_5; ELSE CASEBIFEN1IS WHEN0=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="1000000"; WHEN1=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="1111001"; WHEN2=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0100100"; WHEN3=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0110000"; WHEN4=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0011001"; WHEN5=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0010010"; WHEN6=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0000010"; WHEN7=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="1111000"; WHEN8=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0000000"; WHEN9=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="0011000"; WHEN10=>BIFENOUT11<="1111001";BIFENOUT12<="1000000"; WHEN11=>BIFENOUT11<="1111001";BIFENOUT12<="1111001"; WHENOTHERS=>BIFENOUT11<="1000000";BIFENOUT12<="1000000"; ENDCASE; CASEBIFEN2IS WHEN0=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="1000000"; WHEN1=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="1111001"; WHEN2=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0100100"; WHEN3=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0110000"; WHEN4=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0011001"; WHEN5=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0010010"; WHEN6=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0000010"; WHEN7=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="1111000"; WHEN8=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0000000"; WHEN9=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="0011000"; WHEN10=>BIFENOUT21<="1111001";BIFENOUT22<="1000000"; WHEN11=>BIFENOUT21<="1111001";BIFENOUT22<="1111001"; WHENOTHERS=>BIFENOUT21<="1000000";BIFENOUT22<="1000000"; ENDCASE; CASEBIJUONEIS WHEN0=>BIJU1<="1000000"; WHEN1=>BIJU1<="1111001"; WHEN2=>BIJU1<="0100100"; WHEN3=>BIJU1<="0110000"; WHEN4=>BIJU1<="0011001"; WHENOTHERS=>BIJU1<="1000000"; ENDCASE; CASEBIJUTWOIS WHEN0=>BIJU2<="1000000"; WHEN1=>BIJU2<="1111001"; WHEN2=>BIJU2<="0100100"; WHEN3=>BIJU2<="0110000"; WHEN4=>BIJU2<="0011001"; WHENOTHERS=>BIJU2<="1000000"; ENDCASE; IFTEMP=0THEN HEX_0<=BIFENOUT22; HEX_1<=BIFENOUT21; HEX_2<=BIFENOUT12; HEX_3<=BIFENOUT11; HEX_4<="0111111"; HEX_5<="0111111"; HEX_7<=BIJU1; HEX_6<=BIJU2; ELSE結束標志 HEX_2<="0000110"; HEX_1<="0101011"; HEX_0<="0100001"; HEX_3<="1111111"; HEX_4<="1111111"; HEX_5<="1111111"; HEX_7<="1111111"; HEX_6<="1111111"; ENDIF; ENDIF; ENDPROCESS;LIGHT(17DOWNTO2)<=reg(17DOWNTO2);ENDARCHITECTUREbehav;指導教師評定成績：審定成績：重慶郵電大學移通學院自動化系課程設計報告設計題目：他勵直流電動機串電阻起動的設計學生姓名：無專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：05111202學號：20212222指導教師：設計時間：2021年12月重慶郵電大學移通自動化系制課程設計任務書一、設計題目他勵直流電動機串電阻啟動的設計二、設計任務某工廠有一臺他勵直流電動機，已知參數(shù)如下：Pan=200kw；Uan=440v；Ian=497A；nN=1500r/min；Ra=0.076Ω；采用分級啟動，啟動電流最大不超過2IaN,，求各段電阻值，并且求出切除電阻時的瞬時轉速和電動勢，并作出機械特性曲線，對啟動特性進行分析。三、設計要求1、設計工作量為按要求完成設計說明書一份。2、設計必須根據(jù)進度計劃按期完成。3、設計說明書必須經指導教師審查簽字方可答辯。指導教師：時間：2021年12月摘要他勵直流電動機起動時由于電樞感應電動勢，最初起動電流,若直接起動,由于Ra很小,會十幾倍甚至幾十倍于額定電流,

無法換向,同時也會過熱,因此不能直接起動。要限制起動電流的大小可以有兩種方法:降低電樞電壓和電樞回路串接附加電阻。本文僅以他勵直流電動機的串電阻起動為主題進行詳細的闡述。在實際中，如果能夠做到適當選用各級起動電阻，那么串電阻起動由于其起動設備簡單、經濟和可靠，同時可以做到平滑起動，因而得到廣泛應用。但對于不同類型和規(guī)格的直流電動機，對起動電阻的級數(shù)要求也不盡相同。關鍵詞：他勵直流電動機；起動電流；串電阻起動；目錄引言 1第一章直流電動機 21.1直流電動機的工作原理 21.2直流電動機的分類 31.3他勵直流電機工作原理 3第二章他勵直流電動機的起動 42.1他勵直流電動機串電阻起動 42.2直流電動機電樞串電阻起動設計方案 82.3多級起動的規(guī)律 9第三章設計小結 10第四章設計體會 12參考文獻 13

引言他勵直流電動機的起動時間雖然很短，但是如果不能采用正確的起動方法，電動機就不能正常地投入運行。為此，應對電動機的起動過程和方法進行必要的分析。直接起動時，他勵直流電動機電樞加額定電壓UN，電樞回路不串任何電阻，此時由于，，所以起動電流，由于電樞回路總電阻Ra較小，所以可以達到額定電流IN的十幾甚至幾十倍。這樣大的電流也可以造成電機換向嚴重不良，產生火花，甚至正、負電刷間出現(xiàn)電弧，燒毀電刷及換向器。另外，過大的起動電流使起動轉矩過大，會使機械撞擊，也會引起供電電網電波動，從而引起其他接于同一電網上的電氣設備的正常運行，因此是不允許的。一般只有微型直流電動機，由于自身電樞電阻大，轉動慣量小，起動時間短，可以直接起動，其他直流電機都不允許直接起動。在拖動裝置要求不高的場合下，可以采用降低起動電壓或在電樞回路串電阻的方法。他勵直流電動機在電樞回路中串電阻，具有良好的起動特性、較大的起動轉矩和較小的起動電流，可以滿足生產機械需要的要求。本文借助圖像對整個過程被各個變量與時間的相互關系進行了描繪，對更加清楚地了解和設計他勵直流電機起動的特點具有重要意義。第一章直流電動機1.1直流電動機的工作原理圖1.1直流電動機的工作原理直流電動機的工作原理：上圖所示為最簡單的直流電動機工作原理示意圖。直流電動機換向器是由二片互相絕緣的半圓銅環(huán)（換向片）構成的，每一換向片都與相應的電樞繞組連接，與電樞繞組同軸旋轉，并與電刷A、B相接觸。若電刷A是正電位，B是負電位，那么在N極范圍內的轉子繞組ab中的電流從a流向b，在S極范圍內的轉子繞組cd中的電流從c流向d。轉子載流導體在磁場中要受到電磁力的作用，根據(jù)磁場方向和導體中的電流方向，利用電動機左手定則判斷，如圖中ab邊受力方向是向左，而cd則向右。由于磁場是對稱的，導體中流過的又是相同的電流，所以ab邊和cd邊所受的電磁力的大小相等。這樣轉子線圈上受到的電磁力f的作用而按逆時針方向旋轉。當線圈轉到磁極的中性面時，線圈中的電流為零。因此，電磁力也等于零。但由于慣性的作用，線圈繼續(xù)轉動。線圈轉過半圈之后，雖然ab與cd的位置調換了，ab轉到S極范圍內，cd轉到N極范圍內，但是由于電刷和換向片的作用，轉到N極下的cd邊中的電流方向也變了，是從d流向c，在S極下的ab邊中的電流，則從b流向a。因此，電磁力f的方向仍然不變，轉子線圈仍按逆時針方向轉動?？芍?，分別在N，S極范圍內的導體中的電流方向總是不變的。由此，線圈二邊受力方向也不變。這樣，線圈就可以按照受力方向不停地旋轉。1.2直流電動機的分類根據(jù)勵磁方式的不同，直流電機可分；他勵直流電機、并勵直流電機、串勵直流電機、復勵直流電機。1.3他勵直流電機工作原理他勵直流電機的勵磁繞組與電樞繞組無聯(lián)接關系，而由其他直流電源對勵磁繞組供電的直流電機稱為他勵直流電機，接線如圖1.3所示。圖中M表示電動機，若為發(fā)電機，則用G表示。永磁直流電機也可看作他勵直流電機。圖1.3他勵直流電機工作原理圖第二章他勵直流電動機的起動2.1他勵直流電動機串電阻起動在實際中，如果能夠做到適當選用各級起動電阻，那么串電阻起動由于其起動設備簡單、經濟和可靠，同時可以做到平滑快速起動，因而得到廣泛應用。但對于不同類型和規(guī)格的直流電動機，對起動電阻的級數(shù)要求也不盡相同。下面僅以直流他勵電動機電樞回路串電阻起動為例說明起動過程。(1)起動過程分析如圖2.1（a)所示，當電動機已有磁場時，給電樞電路加電源電壓U。觸點KM1、KM2均斷開,電樞串入了全部附加電阻RK1+RK2,電樞回路總電阻為Ral=Ra+RK1+RK2。這是起動電流為QUOTE與起動電流所對應的起動轉矩為T1。對應于由電阻所確定的人為機械特性如圖2.1(b)中的曲線1所示。(a)電路圖(b)特性圖圖2.1直流他勵電動機分二級起動的電路和特性根據(jù)電力拖動系統(tǒng)的基本運動方程式