Báo cáo giới thiệu tổng quan cách tạo Project hoàn chỉnh với ISE 8.2i nạp vào KIT Spartan 3E Xilinx Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 1/14 Report No 02.02 Gửi đến: Thầy Lưu Hồng Việt – Giáo viên hướng dẫn FPGA nhóm Hiếu, Bắc Nội dung: Project điều khiển động bước đơn cực (Unipolar motor) MICROSOFT WORD Tóm tắt: Báo cáo giới thiệu tổng quan cách tạo Project hoàn chỉnh với ISE 8.2i nạp vào KIT Spartan 3E Xilinx Tài liệu gồm phần sau:   Mạch điều khiển động bước Các components dự án Mạch điều khiển động bước 1.1 Giới thiệu động bước đơn cực Động dùng project động bước đơn cực (unipolar motor) Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 2/14 Hình 1.1: Động bước đơn cực Hình 1.2: Cấu tạo động bước Động bước đơn cực theo sơ đồ hình 1.2, với đầu nối trung tâm cuộn Khi dùng đầu nối trung tâm nối lên đầu dương nguồn cấp, đầu lại mẩu nối đất để đảo chiều từ trường tạo cuộn Mấu nằm cực stator, mấu nằm hai cực bên phải bên trái động c Rotor nam châm vĩnh cửu với cực, Nam Bắc, xếp xen kẽ vịng trịn Để xử lý góc bước mức độ cao hơn, rotor phải có nhiều cực đối xứng Động bước dùng động nam châm vĩnh cửu với bước 1.8 độ Có nhiều cách điều khiển động bước: Điều khiển bước, điều khiển nửa bước điều khiển vi bước Điều khiển bước Như hình, dịng điện qua từ đầu ng tâm mấu đến đầu a tạo cực Bắc stat or cực cịn lại stator cực Nam Nếu điện mấu bị ngắt kích mấu 2, rotor quay 30 độ, hay bước Để quay động cách liên tục, cần áp điện vào hai mấu động theo dãy: Mấu 1a 1000100010001000100010001 Mấu 1a 1100110011001100110011001 Mấu 1b 0010001000100010001000100 Mấu 1b 0011001100110011001100110 Mấu 2a 0100010001000100010001000 Mấu 2a 0110011001100110011001100 Mấu 2b 0001000100010001000100010 Mấu 2b 1001100110011001100110011 thời gian ‐‐> thời gian ‐‐> Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 3/14 Điều khiển nửa bước Vị trí bước tạo hai chuỗi không giống nhau; kết quả, kết hợp chuỗi cho phép điều khiển nửa bước, với việc dừng động cách vị trí nêu hai dãy Chuỗi kết hợp sau: Mấu 1a 11000001110000011100000111 Mấu 1b 00011100000111000001110000 Mấu 2a 01110000011100000111000001 Mấu 2b 00000111000001110000011100 Thời gian ‐‐> 1.2 Mạch điều khiển động Dựa theo nguyên lý cấu tạo phần 1.1 cần điều khiển đóng ngắt chân 1a, 1b, 2a, 2b với đất Mạch dùng cách ly quang PC521 cách ly điện áp bo mạch Spartan 3E mạch lực bên ngồi Điều khiển đóng ngắt chân dùng Transtor Darlington TIP122 (NPN) có tần suất đóng cắt lớn Hình 1.3: Mạch điều khiển Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 4/14 Khi có tín hiệu tích cực chân Phase 1_in PC521 thơng dẫn đến TIP122 thơng chân tương ứng stepper motor nối với đất phần dây có dịng chạy qua, sinh từ thơng Do đó, tín hiệu đưa vào mạch giống hệt sơ đồ 1.1 Hình 1.4: Sơ đồ mắc chân động Động có dây với dây đầu nối lên nguồn dương, chân lại nối với mạch điều khiển trên, chân nối với diode để đảm bảo trường hợp đóng ngắt đột ngột nửa cuộn dây Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 5/14 Hình 1.5: Sơ đồ mạch in Các thành phần dự án 2.1 Stepper Motor Controller Bộ điều khiển gồm có đầu vào là:  Clk: Xung clock định tốc độ động  Rst: Tín hiệu reset lại trạng thái ban đầu  En: Tín hiệu xác định động chế độ quay hay chế độ giữ Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 6/14  Dir: điều khiển chiều quay motor Đầu bit đến điều khiển mạch lực Thuật toán: Dựa vào bảng xung phân tích mục 1.1 ta thấy tín hiệu tín hiệu trích từ vector 11100000 quay vịng trịn, tín hiệu trích bit 0, 2, 4, Bởi quay thời điểm ln có tín hiệu = điều khiển nửa bước Khi mô ta dạng tín hiệu mong muốn Người báo cáo: Ngơ Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 7/14 Cách mô file VHDL Xilinx ISE: Vào menu Project -> New Source, chọn Test Bench WaveForm với tên stepper_motor_controller_tbw cửa sổ Select Source Type Chọn file Source tương ứng là: Stepper_Motor_Controller.vhd Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 8/14 Thiết lập tham số cho việc mô hộp thoại Initial Timing and Clock Wizard – Initialize Timing Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 9/14 Vào window -> float để mở file cửa sổ to Ngược lại vào window->dock để xem file hộp thoại ban đầu Với hộp thoại init ban đầu ta khởi tạo cho dạng tín hiệu đầu vào có màu xanh da trời hình vẽ Trong tab Sources chọn Behavioral Simulation Nhấn chọn vào file UUT, tab Proceses kích đúp vào Simulation Behavioral Model Khi xem dạng xung đầu phase Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 10/14 Chi tiết xem phần Simulation tài liệu [1] 2.2 Điều chế clock có tần số thay đổi Sau tạo điều khiển mong muốn, tạo xung clock có tần số thay đổi Chi tiết cách thay đổi nói chi tiết tài liệu [4] Khi xoay núm xung clock thay đổi tần số theo giá trị hiển thị LCD Xung clock làm xung chuẩn để điều khiển động bước Để tạo tần số chuẩn cần dùng DCM (Digital Clock Manager) – clock để nhân tần clock dùng để làm giảm lệch xung Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 11/14 Phần đọc thay đổi Rotary_ecoder chip nhúng bit PicoBlaze đảm nhiệm Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 12/14 2.3 Giao tiếp với PC Giao tiếp với UART dùng module uart_tx_plus uart_rx Picoblaze để giao tiếp với cổng RS232 dùng chế độ: Flow: xon/xoff để chống tràn đệm nên truyền tốc độ cao Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 13/14 Hình vẽ mơ tả khơng hồn tồn giống với dự án với em khâu điều khiển ngắt interrupt_control Qua RS232 ta đặt tốc độ cho động câu lệnh: SPSM3> Step xx yy Trong xx, yy giá trị truyền xuống Như tần số xung vào động = tần số xung tạo phần /xx yy Chi tiết xem tài liệu [5] Tài liệu tham khảo Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 14/14 Xillinx, “ISE In-Depth Tutorial”, www.xilinx.com Xilinx,”Spartan 3E Started Kit User Guide”, www.xilinx.com Xilinx, “PicoBlaze 8-bit Embedded Microcontroller User Guide”, www.xilinx.com Xilinx, “Frequency Generator for Spartan-3E Starter Kit”, www.xilinx.com Xilinx,” Software Implementation of Pulse Width Modulation (PWM).A reference Design using the Spartan-3E Starter Kit”, www.xilinx.com ... đơn cực (Unipolar motor) MICROSOFT WORD Tóm tắt: Báo cáo giới thiệu tổng quan cách tạo Project hoàn chỉnh với ISE 8.2i nạp vào KIT Spartan 3E Xilinx Tài liệu gồm phần sau:   Mạch điều khiển... www .xilinx. com Xilinx, ? ?Spartan 3E Started Kit User Guide”, www .xilinx. com Xilinx, “PicoBlaze 8-bit Embedded Microcontroller User Guide”, www .xilinx. com Xilinx, “Frequency Generator for Spartan- 3E. .. hiệu mong muốn Người báo cáo: Ngô Hải Bắc Tài liệu: REP02.02 Ngày: 6/14/2008 Trang: 7/14 Cách mô file VHDL Xilinx ISE: Vào menu Project -> New Source, chọn Test Bench WaveForm với tên stepper_motor_controller_tbw