FPGA实现的PID控制器：自动化学生EDA课程设计案例

本篇资源是关于EDA（电子设计自动化）课程设计的详细项目，以FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）为基础实现PID（Proportional-Integral-Derivative，比例积分微分）控制器的设计。该项目针对自动化专业的学生，由电子信息工程学院的自动化191504班学生王渡在指导教师李东红的指导下完成。 设计的核心任务是利用实验箱中的直流电机调速模块，采集电机的脉冲波形，通过FPGA芯片处理这些信号。首先，FPGA接收电机模块的脉冲信号，计算单位时间内脉冲的数量，从而估算出电机的实际转速。接着，PID算法根据目标转速和实际转速的误差进行运算，得出调整占空比的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号，这个PWM信号进一步被发送回电机模块，实现精确的转速控制。同时，设计还包括实时显示电机实际转速和目标转速的动态数码管，形成闭环控制系统，确保电机稳定在设定的速度。 在硬件选型上，主要使用了fpgaEP4CE6E22C8芯片作为主控核心，其高速处理能力对于PID算法的实时执行至关重要。直流电机调速模块则是通过PWM输入来控制电机的启停和转速，利用霍尔传感器检测电机的转速，并将信号反馈给FPGA。复位按键用于控制程序的初始化和电机的启动，通过高低电平状态切换实现控制逻辑。 设计要求严格，包括设置目标转速、复位功能、观察转速变化、电机稳定在目标速度附近以及在调速完成后关闭电源。整个设计过程既锻炼了学生的硬件实践能力，也提升了他们对PID控制理论的理解和应用。 这个项目是一次综合性的EDA课程设计，涵盖了硬件选型、信号处理、PID算法实现、闭环控制以及用户交互等多个环节，对于自动化专业的学生来说，是一次宝贵的学习和实践机会。