基于霍尔传感器的转速测量

成绩评定：传感器技术课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量摘要转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51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，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、设计目的1\o"CurrentDocument"二、设计任务与要求12.1设计任务1\o"CurrentDocument"2.2设计要求1\o"CurrentDocument"三、设计步骤及原理分析1\o"CurrentDocument"3.1设计方法2\o"CurrentDocument"3.2设计步骤23.3设计原理分析16\o"CurrentDocument"四、课程设计小结与体会16\o"CurrentDocument"五、参考文献16传感器技术课程设计传感器技术课程设计图11.MAX232串行通信it"XosC'-ie匚¥匚匚：ss乙匕？l匕o^DF:严•■■...—p:F'it；Gvulj¥匚匚凹-HF口图11.MAX232串行通信it"XosC'-ie匚¥匚匚：ss乙匕？l匕o^DF:严•■■...—p:F'it；Gvulj¥匚匚凹-HF口言位LED数码管动态显示电路8位数据驱动蜂鸣器4位按键I2C存储器□C时聊电路外接晶振R5232接FC机按键外中断输入R5232串行通讯复位电路8-&LED显示电路电源接口仃旨示麗波nA图12.系统总电路3.7系统软件设计本设计软件主要为主程序、数据处理显示程序、按键程序设计定时器中断服务程序四个部分。

主程序主要完成初始化功能，包括LED显示的初始化，中断的初始化，定时器的初始化，寄存器、标志位的初始化等。主程序流程图如图12所示。数据处理显示模块程序。此模块中单片机对在1秒内的计数值进行处理，转换成r/min送显示缓存以便显示。具体算法如下:设单片机每秒计数到n个值，即n/2(r/s)(圆盘贴两个磁钢)。则n/2(r/s)=30n(r/min)。即只要将计数值乘以30便可得到每分钟电机的转速。数据处理显示模块流程图如图13所示。图13数据处理显示模块流程图图图13数据处理显示模块流程图图12主程序流程图图14.定时器1中断服务程序流程图（3）按键程序设计。按键程序包括按键防抖动处理、判键及修改项目等程序。按键流程图如图14所示。（4）定时器1中断服务程序设计。定时器1完成计时功能，定时50ms，进行定时中断计数并每隔1s更新一次显示数据。流程图如图15所示。

图15（3）按键程序设计。按键程序包括按键防抖动处理、判键及修改项目等程序。按键流程图如图4.3所示。（4）定时器1中断服务程序设计。定时器1完成计时功能，定时50ms，进行定时中断计数并每隔1s更新一次显示数据。流程图如图15所示。3.8制作调试3.8.1硬件调试硬件调试时先分步调试硬件中各个功能模块，调试成功后再进行统调。安装固定电机和霍尔传感器时，粘贴磁钢需注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘贴之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。霍尔传感器探头要对准转盘上的磁钢位置，安装距离要在10mm以内才可灵敏的感应磁场变化。在磁场增强时霍尔传感器输出低电平，指示灯亮；磁场减弱时输出高电平，指示灯熄灭。当电机转动时，感应电压指示灯高频闪烁，所以视觉上指示灯不会有多大的闪烁感。当给町K8002D型霍尔传感器施加15V电压时其输出端可以输出4V的感应电压。输出幅值为4V的矩形脉冲信号。LM358整形电路调试：在焊接硬件电路时需细心排除元器件和焊接等方面可能出现的故障，元器件的安装位置出错或引脚插错都可能导致电路短路或实现不了电路应有的功能，甚至烧坏元器件。为方便调试，用信号发生器产生的lKHz的正弦信号送给LM358整形电路，调试直到可以输出矩形脉冲信号为止，该整形电路调试即可完成。然后以此信号为测试信号送给单片机系统，进行测量、显示等其他功能的调试。3.8.2软件调试测量系统与PC机连接时一定要先连接串行通信电缆，然后再将其电源线插入USB接口；拆除时先断开其电源，再断开串行通信电缆，否则极易损坏PC机的串口。在进行软件编程调试时需要用到单片机的集成开发环境MedWinV2.39软件，编程时极易出现误输入或其他的一些语法错误，最重要的还有一些模块无语法错误却达不到预期的功能，都要经过调试才能排除。MedWinV2.39软件具有很强大的编程调试功能，能够模拟仿真实际单片机的端口和内部功能部件的状态值。该软件中有硬件调试和软件调试功能，可以观察单片机内存单元对应的运行值，可以显示单片机端口、中断、定时器1、定时器2还有串口对应的运行值。可以单步调试也可以模块调试，最好的是可以对你所怀疑的语句模块设置断点。MedWinV2.39具有的强大的编译调试功极大地方便了对软件部分的调试。在具体调试过程中，系统将各功能模块如数据处理程序、按键程序设计、中断服务子程序、LED显示程序分别分开进行调试，最后进行主程序的整体调试。编译无误后生成目标代码BIN文件采用STC单片机下载软件STC-ISP将其下载到实验板的单片机中。下载软件的最后一步：点击软件STC-ISP界面中的［下载］按钮，在点击前一定要保持实验板的串行通信线及电源线与PC机连接良好，并且实验板的电源开关处于关闭状态，然后点击［下载］按钮，再打开实验板电源开关，此时软件将自动完成程序下载。最后将硬件和软件结合起来整体调试实现系统的测速功能。3.9设计原理分析转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。其单位为r/min。由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机STC89C51的计数器T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号。其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时就会产生连续的脉冲信号输出。由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。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CPU将该数据处理后，通过LED显示出来。四、课程设计小结与体会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。利用霍尔传感器设计的转速测量系统以单片机STC89C51为数据处理核心，采用定时器定时中断的方法实现计数，对测量数据进行计算得到转速数据，并将结果送数码管显示。整个测量系统硬件电路简单，容易调试，软件部分编程采用C51,有较高的编程效率。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，有一定的实际应用价值。五、参考文献［1］何希才，薛永毅.传感器及其应用实例［M］.北京：机械工业出版社，2004.1谭浩强.C程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社,1999谢嘉奎，宣月清，冯军.电子线路[M].北京：高等教育出版社，2004康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2004胡斌.图表细说电子元器件[M].北京：电子工业出版社，2004.5[德]克劳斯•贝伊特.电子元件[M].北京：科学出版社，1999.8余锡存，曹国华.单片机原理与接口技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000.7附录A部分程序清单://============源代码_HYTC===============================================================#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//#include<AT89X52.H>//constucharcodetab1[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60};//constucharcodetab2[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};//ucharbuf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//unsignedcharcodedispbit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsignedcharcodedispbit[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//unsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};unsignedcharcodedispcode[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60,0xff,0xbf};uchardispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10};uchartemp[8];uchardispcount;ucharT0count;uchartimecount;bitflag;unsignedlongx;//timecount;voiddelay();voidmain(void){unsignedchari;P1=0xdf;TMOD=Oxl5;//THl定时，模式1；THO计数，模式1TH0=0;TL0=0;THl=(65536-50000)/256;TLl=(65536-50000)%256;ET0=l;ETl=l;//TH0,l溢出允许中断EA=1;〃允许中断TRl=l;TRO=1;〃开始计数while(1){if(flag==1){flag=0;x=(T0count*65536+TH0*256+TL0)*30;//x=TH0*256+TL0;for(i=0;i<8;i++){temp[i]=0;}i=0;while(x/10)〃频率代码转换，存入temp[i]，送显示缓存dispbuf[i]{temp[i]=x%10;x=x/10;i++;}temp[i]=x;for(i=0;i<6;i++){dispbuf[i]=temp[i];}timecount=0;T0count=0;TH0=0;TL0=0;TR0=1;}P0=dispcode[dispbuf[dispcount]];P2=dispbit[dispcount];dispcount++;delay();if(dispcount==8){dispcount=0;}}}voidt0(void)interrupt1using0{T0count++;}voidt1(void)interrupt3using0{TH1=(65536-46500)/256