毕业论文：霍尔传感器组成的转速测量电路

控制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。

单片机将该数据处理后，通过显示出来。

传感器信号盘转速测量系统安装图处理方法测速实际上就是测频，通常可以用计数法测脉宽法和等精度法来进行测试。

所谓计数法，就是给定个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对个高精度的高频计数信号进行计数。

由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在误差的问题，第种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。

等精度法则对高低频信号都有很好的适应性。

此系统采用计数法测速。

单片机内部具有个位定时计数器，定时计数器的工作可以由编程来实现定时计数和产生计数溢出中断要求的功能。

在构成为定时器时，每个机器周期加使用时钟时，每加，这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。

在构成为计数器时，在相应的外部引脚发生从到的跳变时计数器加，这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。

霍尔传感器测转速系统的单元电路介绍单片机的介绍电机单片机整形电路本设计采用芯片，芯片采用脚双列直插式封装，个口，芯片工作电压，工作温度商业级，工作频率可高达，芯片的外形和引脚见下图图外形和引脚图是种低功耗高性能位微控制器，具有在系统可编程存储器。

使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业产品指令和引脚完全兼容。

片上允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单芯片上，拥有灵巧的位和在线系统可编程，使得为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活超有效的解决方案。

具有以下标准功能字节，字节，位口线，看门狗定时器，个数据指针，三个位定时器计数器，个向量级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。

另外，可降至静态逻辑操作，支持种软件可选择节电模式。

空闲模式下，停止工作，允许定时器计数器串口中断继续工作。

掉电保护方式下，内容被保存，振荡器被冻结，单片机切工作停止，直到下个中断或硬件复位为止。

位微控制器字节在系统可编程。

口结构，第功能第二功能请参考数据手册数据手册下载地址。

其基本结构框图如图，包括个位字节数据存储器个特殊功能寄存器个位并行口，其中为地址数据线，可寻址或个可编程全双工串行口具有个中断源，两个优先级，嵌套中断结构两个位定时器计数器个片内震荡器及时钟电路计数脉冲输入中断输入图单片机结构框图系列单片机中工艺制造的芯片采用双列直插方式封装，有个引脚。

单片机条引脚说明如下电源引脚。

正常运行和编程校验时为电源，为接地总线。

口，口，口，口为输入输出引线。

时钟。

片内震荡器反相放大器的输入端。

片内震荡器反相放器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。

控制总线。

由口的第二功能状态和根控制线组成。

值得强调的是，口的每条引脚均可定义为第功能的输入输出或第二功能。

如表所示。

时钟源串行接口并行接口中断系统特殊功能寄存器字节定时计数器无表口线的第二功能定义单片机的片外总线结构地址总线地址总线宽为位，因此，其外部存储器直接寻址为字节，位地址总线由口经地址锁存器提供位地址至口直接提供位地址至。

数据总线数据总线宽度为位，由提供。

控制总线由口的第二功能状态和根控制线组成。

霍尔传感器选型霍尔效应自年被美国物理学家爱德文霍尔发现至今已有多年的历史，但直到世纪年代，由于微电子学的发展，才被重视和开发，现在，已发展成个品牌多样的传感器产品族，并得到广泛的应用。

霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢霍耳元件等组成。

测量系统的转速传感器选用的霍尔传感器。

开关霍尔传感器的性能分析霍尔开关电路是为了适用客户低成本高性能要求开发生产的系列产品，其应用领域广泛，性能可靠稳定。

电路内部由反向电压保护器电压调整器，霍尔电压发生器，差分放大器，史密特触发器和集电极开路输出级组成，能将变化的磁场讯路为输出，需要在腿电源与输出之间加上拉电阻。

上拉电阻的阻值与工作电压通过电路的电流有关。

功能方框图外型尺寸图系统显示电路介绍的介绍是硅结构的器件，兼容低电压电路，遵守标准。

是具有位移位寄存器如图工作时序和个存储器，三态输出功能。

移位寄存器和存储器是分别的时钟。

数据在的上升沿输入，在的上升沿进入的存储寄存器中去。

如果两个时钟连在起，则移位寄存器总是比存储寄存器早个脉冲。

移位寄存器有个串行移位输入，和个串行输出，和个异步的低电平复位，存储寄存器有个并行位的，具备三态的总线输出，当使能时为低电平，存储寄存器的数据输出到总线。

位串行输入输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻关断状态。

它的管脚分布和各管脚功能如图所示。

图管脚分布和管脚功能图工作时序数码管介绍数码管按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。

共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到起形成公共阳极的数码管。

共阳数码管在应用时应将公共极接到，当字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。

当字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到起形成公共阴极的数码管。

共阴数码管在应用时应将公共极接到地线上，当字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮。

当字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。

原理如图所示。

图数码管基于霍尔传感器的硬件电路设计共阴极共阳极基于霍尔传感器测转速系统的软件设计软件流程图开始显示缓存初始化时钟寄存器初始化定时器中断初始化显示初始化调用数据处理程序调用显示子程序调用按键处理程序图主程序流程图秒标志位处理转速，转换成转速的进制数转换成进制码送显示缓冲器返回图数据处理显示模块流程图图定时器中断服务程序流程图语言程序定义锁存使能端口段锁存，清空数据，防止有交替重影段锁存取位码位锁存取显示数据，段码段锁存定时，模式计数，模式，溢出允许中断允许中断开始计数总结与展望本此设计，主要进行了以下几方面的工作首先，复习了上学期所学的传感器，在其中着重学习并理解霍尔传感器的工作原理其次，根据老师所提供的传感器，查找搜集其特性，制作设计方案然后，完成测温系统的硬件选型和电路设计最后，完成测温系统的软件流程图设计。

在这个小学期之间，根据我所选的题目，编出了实验的程序。

总体来讲，此次设计的题目比较简单。

通过这次的设计，又查阅了相关资料，与老师所讲的结合，基本上掌握了数码管动态显示的原理。

在试验箱上模拟成功后，结合所发的板子修改了程序，但是在将程序考到开发板上之后偶遇到了些问题。

显示的结果与与预想的不同，经过反复试验最终搞清楚的其中的原理。

对于定时器计数器的中断，有了深入认识。

怎么算初值，怎么申请中断，怎么响应，返回到什么位置等更深层次的应用并学为己有。

并且学会了有多个等待多个中断返回时，怎么进行合理利用，使他们每个都能返回到该返回的位置，不出现。

这点我觉得很有用。

这次设计，有程序，有硬件，有理论，有实践，通过它们的结合，我所学到的知识形成了个系统，不再是孤立的，而是硬件与软件的结合，提高了自己的程序运用能力，对于编程的思路有了更进步的悟性。

不再是个机械的运用，而是根据具体情况来编写自己的程序，有了定的灵活运用能力。

还记得，在上次的小学期中，做的单片机的程序，这次与传感相结合，不仅使我又次的加深了对软件编程的理解，还从实际出发，有了个更整体的认识。

对于霍尔传感器的基本原理更有了进步的理解。

霍尔传感器具有不怕灰尘油污，安装简易，不易损坏等优点，在工业现场得到了广泛应用。

测试结果表明对电动机转速的测量精度较高，基本能够满足实际的测试需要，有定的实际应用价值。

就本课题而言，并末实现真正工业意义上的测转速控制，今后还应在控制的实现上进步深入的探讨，这类研究将对工业测转速有着深远的影响，是个值得深入的方向。

在此期间，每位同学都在尽自己最大的努力来完成设计任务，都认识到了设计的意义与目的。

指导老师们是最辛苦的了，在这里，深表对老师的感谢。

参考文献何希才，传感器及其应用实例，机械工业出版社，李华系列单片机实用接口技术北京北京航空航天大学出版社康华光，电子技术基础模拟部分，高教出版社，余锡存，曹国华单片机原理与接口技术西安西安电子科技大学出版社，河道清，张禾，谌海云，传感器与传感器技术科学出版社年月谭浩强程序设计第二版北京清华大学出版社，河道清，张禾，谌海云，传感器与传感器技术科学出版社年月霍尔传感器组成的转速测量电路报告书姓名王强学号院系部电气系专业电气工程及其自动化课程设计任务书级测试技术课程设计在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。

模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单，而且系统非常不灵活调试困难。

数字式通常采用光电编码器圆光栅霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。

单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。

采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。

由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。

主要内容利用强磁铁与霍尔元件组成测试转体转速的测量电路，包括计数与显示电路。

二基本要求实现基本功能完成字设计报告画出电路图发挥部分，设计超速报警，完成信号传输。

三主要技术指标或研究方法测量范围精度工作电压工作电流低于工作环境温度四应收集的资料及参考文献霍尔元件原理与应用显示元件原理数据采样整理单概述系统组成框图在测量电机转速时我们从采用了电磁感应式传感器。

当电机转动时，带动传感器。

这种传感器可以将转速信号转变成个对应频率的脉冲信号输出，经过信号处理后输出到计数器。

脉冲信号的频率与电机的转速是种线性的正比关系，因此对电机转速的测量，实质上是对脉冲信号的频率的测量。

本课题采是以单片机为核心将处理好的信号经过数据处理转换成所测得的实际十进制信号的系统。

系统硬件原理框图如图系统框图原理如图所示，系统由传感器信号处理显示电路和系统软件等部分组成。

传感器采用霍尔传感器，负责将转速转化为脉冲信号。

信号处理电路包含待测信号放大波形变换波形整形电路等部分，其中