基于FPGA的短波發(fā)射機自動調諧系統(tǒng)的設計

　　2．2 控制單元

　　在本設計中調節(jié)的執(zhí)行機構選擇的是步進電機，步進電機的角位移量與輸入脈沖嚴格成正比關系，具有良好的開環(huán)跟隨性，沒有累計誤差，定位精度高、動態(tài)響應、反向快，而且通過驅動器的細分，其性能可以大幅提高。

　　自動調諧主控單元所采用的FPGA是FLEX10K，其擁有獨特的邏輯實現(xiàn)結構—嵌入式陣列和邏輯陣列，每個嵌入式陣列由EABs組成，這些EABs可以非常靈活地實現(xiàn)ROMs、同步和異步FIFOs、雙口RAM等，并可實現(xiàn)在線重配置。本系統(tǒng)采用自頂向下的設計方法，由多個具有特殊功能的邏輯宏單元構成。

　　主要模塊如下：

　　(1)時鐘脈沖發(fā)生器宏單元：對于輸入為16MHZ的標準工作頻率，通過計數(shù)方式使其16、10分頻等，直至產生0.5HZ的標準時鐘脈沖輸出。0.5HZ—1MHZ的時鐘輸出以備適用于不同觸發(fā)器的時鐘頻率。

　　(2)碼制轉換宏單元：對A/D采集的數(shù)據(jù)進行轉換、送顯示。

　　(3)工作頻率檢測宏單元：設計它的目的是為了檢測實際工作頻率是否合乎標準。通過八個計數(shù)器一秒內累計的脈沖數(shù)來檢測實際高頻信號的工作頻率，八個計數(shù)器可檢測最高幾十兆的工作頻率。

　　(4)預置位置宏單元：預置位置宏單元輸出調諧元件的理論位置信息。此外，還有地址輸出宏單元、步進電機正/反轉宏單元和八路選擇自鎖宏單元等。

　　以下是步進電機控制宏單元的設計：由位置預置值與實際位置值之差來控制電機的正反轉；并可以控制電機的轉速（步進電機采用細分控制），如當預置值和實際值最高八位不等時，控制電機以高檔速度轉動；當最高八位相等而D4—D7四位不等時，控制電機以次高檔速度轉動，以此類推根據(jù)不同的比較結果按不同的速度進行快速的調整。其部分VHDL描述語言實現(xiàn)如下：