数控技术
基于FPGA开发的150KW 发射机自动调谐步进电机控制
张京保
(国家新闻出版广电总局七二二台陕西宝鸡721000)
与皮
摘要：发射机自动调请装置是发射机的侧换频率基本控制，白动调谱装置包括控制、驱动、步进电机、取样等几部分，本文简要介绍FPGA的特点,同时详辑介绍基于FPGA端程中控制步进电机的原理。
关键调：发射机步进电机FPGA控制
中图分类号：TM383.6 1FPGA特点与内部结构
文献标识码：A
文章编号：1007-9416(2014)01-0014-02
元。主要负责控制外部数字和多路开关的选通时序，以及实现对A/
现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray)是由美国xlinx公司手1985年首先推出的。近年来，随着深亚微米CMOS 集成电路制作工不断成熟和发展，FPGA器件的集成度不断增大，价格不断下降，并以其高性能、高可靠性，以及现场设计、现场修改、现场验证，现场实现的数字系统单片化的应用优势日益成为电子设计自动化领域的热门技术
FPGA是可由用户配置的高密度ASIC(专用集成电路)。它将超由计生产的好处结合在一起，把以前由多个TTL,PLD和EPLD器件执行的逻辑功能集成到单片FPGA器件内，避免了定制ASIC设计的高成本、高风险和长周期等缺点。特别是随着VHDL、VerilogHDL等硬件描述语言(HDL)的发展和普及，其行为级系统以及行为及综合的特点大大简化了电子线路的设计，缩短了设计周期并在逐步取代传统的原理图输入设计方法。
FPGA是基于SRAM的可编程器件，它以功能很强的CLB为基本逻辑单元，可以实现各种复杂的逻辑功能，在此选用Xiinx公司的较新的一款FPGA芯片，SpartanII家族中的XC2S200PQ208，系统门数为20万门，208个管脚，PQFP封装。程序的编写基于VHDL语言和原理图结合的方法，采用Foundation3.1作为软件平台，由于 FPGA掉电数据会丢失，采用Xilinx公司的专用FPGA配置芯片 17S200A进行对芯片的配置。FPGA充当系统的"下位机"作用，控制电机转动和送出现场的一些控制信号。
FPGA的内部结构可由四大部分组成：
(1)FPGA逻辑中心。用来接收部分的其他数据，并按照程序的设定的方案对接收的数据进行相应的分析和处理。(2)A/D控制单
电机控制装置
(FPGA逐辑控制主板)
光a
进续
转
驱动器
D的采样过程的合理控制，(3)数值量监测控制单元。对所要求的监测和控制的数字量的状态数据的采集和控制输出。(4)FPGA接口逻辑控制单元。主要负责通信和显示以及进行一些复杂算数运算等。 2发射机自动调谱控制基本原理
发射机自动调谱系统控制8路被调元器件达到发射所开频率的位置，被调元件均为电感线圈和真空可变电容等，改变其机械转动圈数即可改变其电气参量。通过步进电机驱动的传动装置输出机械转动力矩带动被调元件转动，即可实现被调元件的电气参量相应改变。
150KW短波广插发射机一共有8路调谱元件，分别是：
1路一高前级回路调谱电容器，作为本级调谱(粗租调、细调)用，2 路一高未级腔体短路板，仅作租调，3路一高末级调谱电容C1，作为粗调、细调用；4路一一高末级调谱电容C2，作为粗调用；5路一一高末级调载电容C3，作为粗调、细调用，6路一—高末级调载(T网络)线围，作为粗调用，7路一匹配器调谱电容；8路一一高前级调谱电感，作为粗调用。
每一个传动装置上都装有一个与被调元件机械联动的光码盘(称为跟踪电位器)如图1，其机械位置与相应的被调元件的电气参量值完全对应。通过光码盘计数送到自动调谱电机控制单元，即代表被调元件的位置信息，也是被调元件的电气参量。
电机控制装置编写各路位置的数据信息，当发射机需要倒换频率时，按照预定的位置发出指令，控制驱动器发出正传和反转的驱动信号，驱动步进电机的转动，从而带动被调元件。
2.1实际位置计数模块
被调元器件的实际位置是通过光码盘计数反馈回来的进行，如
零器
图1步进电机控制图光码盘
通情
光敏元件
图2光码盘原理图
效人整形