霍尔传感器组成的转速测量电路

1、1课程任务设计书一、主要内容转速是发动机的重要工作参数，也是其他参数计算的重要依据。针对工业上常见的发电机设计了以单片机为控制核心的转速测量系统。系统利用霍尔传感器作为转速检测元件。该系统要能满足发动机转速测量要求。二、基本要求1. 实现基本功能2完成3000字设计报告3. 画出电路图4. 发挥部分，设计超速报警，完成信号传输。三、主要技术指标测量范围 06000r/min精 度 ±5r/min 工作电压 5V12V工作电流 低于500mA 工作环境 温度-6065 四、收集的资料霍尔元件原理与应用显示元件原理数据采样整理单元2 概述2.1系统组成（一）系统组成及工作原理1.1 测速

2、器件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一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一种线性的正比关系，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。利用STC89C51单片机的输入捕捉功能，可得到相邻的两个上升沿的时间差T，即转速N=2/T(rad/s。1.2信号处理部分信号预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，其中放大器实现对待测信号的放大，降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；通过比较器使霍尔元件传感器产生的模拟信号转换成电压信号。1.3处理器计数

3、部分利用STC89C51单片机的输入捕捉功能，可得到相邻的两个上升沿的时间差，从而计算出转速。1.4显示部分通过晶体管显示测得的转速。（二）转速测量系统组成框图系统由霍尔元件传感器、信号预处理电路、处理器、显示器等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预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，其中放大器实现对待测信号的放大，降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；通过比较器使霍尔元件传感器产生的模拟信号转换成电压信号。 处理器采用STC89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。系统组成框图如图所示。转速测量系统组成框图（三）系

4、统原理设计VCC电机单片机传感器 支架信号盘 GND 整形电路转速测量系统安装图 2.2 霍尔传感器的原理霍尔效应如图1所示，在半导体薄片两端通以控制电流I，并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场，则在垂直于电流和磁场的方向上，将产生电势差为UH的霍尔电压，它们之间的关系为。式中d 为薄片的厚度，k称为霍尔系数，它的大小与薄片的材料有关。上述效应称为霍尔效应，它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。霍尔传感器就是利用霍尔效应制作的传感器。3霍尔传感器测速系统的单元电路3.1由OH713组成的测速电路图3.2霍尔传感器OH713OH713电路内部由反向电压

5、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，能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。极限参数： （T A = 25 ） 电源电压VCC···························4.5-24V 输出负载电流IO······

6、·············25mA工作温度范围TA ···············-4085 Pin2.GND贮存温度范围T S ················

7、; -55150 04 霍尔传感器的硬件电路设计4.1 整个测速原理图4.2各个硬件所对应的功能P1口是显示部分，将单片机内部的信号经过数码管显示出来；P3.0开始按钮；P3.1重新测试按钮；5 基于霍尔传感器测速系统的软件设计5.1软件流程图开始显示越限?限？限？计数停止计时12S开始计数计算器初始显示器初始开始测速？报警N YN停止测速Y 5.2程序设计#include #include #include #define D P1sbit start=P30;sbit reset=P31;sbit alarm=P07;sbit wei=P21;sbit duan=P20;unsigned

8、char location=0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;unsigned char table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char Temp4;/*延时函数ms个ms*/void delay(unsigned ms unsigned x,y;for(x=ms;x>0;x-for(y=110;y>0;y-;/*/单个字符显示函数/*void char_print(int e,int j wei=0;duan=0;D=locatione;wei=1;wei=0;D=j;du

9、an=1;duan=0;/*/分离函数，将分离出来的各位数字保存到数组中去/*void display(unsigned int x Temp0= tablex%10;Temp1= tablex/10%10;Temp2=tablex/100%10;Temp3=tablex/1000%10;/*定时器初始化*/void init_timer(void EA=0; /禁止所有中断TCON=0x0; /关闭T0定时器；T1计数器；TMOD=0x51; /都处于方式1，TH0=0x15; /定时0.06sTL0=0xa0; /*显示初始化*/void init_display( wei=0;duan=

10、0;D=0x3f;duan=1;delay(2;duan=0;D=0x7;wei=1;delay(2;wei=0;/*/定时函数12svoid time(void int n;/for(n=200;n>=0;n- init_timer(;TR0=1;while(!TF0 ;TR0=0;TF0=0;void main(void unsigned int count;int flag;P1=0xff;while(1 alarm=1; /这个和硬件有关flag=0;TH1=0x0;/计数器初值TL1=0x0;init_display(;init_timer(;while(1 while(!fl

11、ag if(start=0 flag=1; /启动按钮；需要定义else continue;flag=0; /参数恢复TR1=1;/开始计数time(;/TR0=0;count=(TH1<<8|(TL1;count*=5; /转化为每分钟的转速display(count;if(count>6000 int g;for(g=50;g>=0;g-alarm=alarm; /提前定义，与硬件有关；报警delay(20;/else while(reset/提前定义，停止位 char_print(1,Temp0;delay(2;char_print(2,Temp1;delay(2;char_print(3,Temp2;delay(2;char_print(4,Temp3;delay(2; break;6实验总结一、要学会搜集和查阅资料。对我们接触的许多东西，我们可能没有学过的，甚至没有见到过的，我们要学会从各种渠道去搜集关于这个方面的知识，去学习它，知道可以应用它。二、如何完成一个任务。对于我们接触到一个任务时，我们要学会对这个任务进行转化，转化到我们所熟悉的知识上来。三、对于我们在做设计发现的问题要冷静思考，不要盲目进