基于EDA开发平台的红外遥控电机转速电路设计(8)

USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_Arith.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_Unsigned.ALL;
ENTITY pwm_logic IS
PORT(
clock_48M:       IN   STD_LOGIC;   --系统输入时钟
duty_cycle:   IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
pwm_en:       IN STD_LOGIC;   --PWM使能.
pwm_out:   OUT STD_LOGIC   --PWM输出
);
END;
ARCHITECTURE one OF pwm_logic    IS
SIGNAL pwm_out_io:   STD_LOGIC;           --PWM输出
SIGNAL count:       STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);--PWM内部计数器(仿真)
BEGIN
pwm_out<=pwm_out_io;
PROCESS(clock_48M)
BEGIN
   IF RISING_EDGE(clock_48M) THEN
       IF   pwm_en ='1' THEN
           count<=count+1;
       END IF;
   END IF;
END PROCESS;
PROCESS(clock_48M)
BEGIN
   IF RISING_EDGE(clock_48M) THEN
      IF   pwm_en ='1' AND count(7 DOWNTO 4)<=duty_cycle THEN--(仿真)
           pwm_out_io<='1';
       ELSE
           pwm_out_io<='0';
       END IF;
   END IF;
END PROCESS;
END ;
（3）VHDL程序分析
该程序中有三个输入端，分别是clock_48M、duty_cycle[3..0]、pwm_en，其中clock_48M是接系统时钟端；duty_cycle[3..0]是输入的固定四位二进制数，由电机控制模块产生；pwm_en是该模块的使能控制端，也是由电机控制模块产生。该程序还有一个输出端，即pwm_out，该端口输出PWM控制的输出波形，可以根据不同的输入的四位二进制数duty_cycle[3..0]，来产生具有不同占空比的PWM波形。
（4）仿真波形及分析
仿真时选择duty_cycle[3..0]=0110（即十进制的6），由程序中的这段代码：
IF    pwm_en =’1’ AND count(7 DOWNTO 4)<=duty_cycle THEN
           pwm_out_io<=’1’;
ELSE
           pwm_out_io<=’0’;
可以看出，当输入的duty_cycle[3..0]=0110且pwm_en=1时，如果满足count[7..4]<=0110，就把pwm_out_io赋值为高电平，也就是说count正常计数从00000000到01101111都满足这个条件，此时输出pwm_out为高电平，其余时刻（即count从01110000到11111111）都输出低电平。此时的占空比的计算如下：
count总共是8位二进制数，总数为28=256，而高电平占据了从00000000到01101111，共112个数据，占空比为112/256=0.4375
duty_cycle[3..0]=0110且pwm_en=1时的仿真波形如下：

图4.3 脉宽调制仿真波形
Fig.4.3 Pulse width modulation simulation waveform
由仿真波形可以看出，一个PWM波形周期中，周期为2.56ns，其中高电平占据时间为1.12ns，占空比为1.12/2.56=0.4375，跟理论分析值一致。
4.4.2 电机控制模块
（1）生成的功能模块图

图4.4 电机控制功能模块图
Fig.4.4 Motor control function module chart
（2）电机控制的VHDL编程
LIBRARY IEEE;
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