1、測試技術基礎課程設計 霍爾元件測轉速一 摘要本課程設計做的是一個轉速測試系統。本系統一方面是基于51單片機并合霍爾傳感器產生的脈沖信號，通過定時算法程序，在液晶顯示屏上顯示度數。另一方面是通過采集卡采集霍爾傳感器的脈沖信號，在DAQ助手的驅動下最終在LabVIEW的面板上顯示出電機轉速的讀數。二 課程設計原理圖單片機部分：圖2.1電路說明：外接電源驅動電機轉動，通過霍爾傳感器輸出方波信號，方波信號經過復位電路和時鐘電路下接的單片機，將方波的模擬信號轉化成數字信號，通過程序編制在液晶顯示屏上將電機轉速顯示出來。LabVIEW部分：霍爾元件采集信號電源驅動電機轉動整形濾波采集卡采集信號DAQ驅動其

2、輸出LabVIEW后臺運行LabVIEW前面板顯示圖2.2三 工作原理分析1. 霍爾元件的功能：圖3.1將一塊半導體或導體材料，沿Z方向加以磁場B，沿X方向通以工作電流I 則在Y方向產生出電動勢VH，如圖所示，這現象稱為霍爾效應。VH稱為霍爾電壓。基于該功能設計如下裝置：圖3.2當電機轉動時，帶動傳感器運動，產生對應頻率的脈沖信號，經過信號處理后輸出到計數器或其他的脈沖計數裝置，進行轉速的測量。脈沖信號的周期與電機的轉速有以下關系：n=式中：n為電機轉速；P為電機轉一圈的脈沖數；T為輸出方波信號周期。根據上式即可計算出直流電機的轉速。2. 單片機各個模塊的原理：（1） 電機控制模塊圖3.3其原

3、理很簡單，即電機在外接電源的作用下轉動。（2） 霍爾測速模塊圖3.4霍爾傳感器將轉動的物理信號轉化為電壓方波信號輸出。（3） 單片機最小系統模塊圖3.5霍爾傳感器輸入的方波信號進入單片機后，在復位電路和時鐘電路的作用下，完成存儲器擴展和A/D擴展等功能，在輸出端輸出數字信號。（4） 液晶模塊圖3.6液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性， 通過電壓對其顯示區域進行控制，有電就有顯示，這樣便可以顯示出圖形。而單片機輸出的數字信號在液晶屏上顯示是需要驅動程序驅動的。根據液晶屏的引腳功能不難編出該程序。3. LabVIEW部分原理：LabVIEW與單片機共用電源控制模塊和霍爾測速模塊。霍爾元件的輸出信號

4、在LabVIEW部分經過如下流程：采集卡采集信號霍爾輸出方波整形濾波LabVIEW前面板顯示LabVIEW后臺程序運行DAQ驅動信號輸出圖3.7（1） 整形濾波濾去的是方波信號之間交叉的部分，便于采集和LabVIEW后臺操作。（2） 為了滿足測轉速的要求，設置了采集卡的采樣率為10000；為了得到更具體，更豐富的波形，設置了采集卡采樣數為10000。（3） 在LabVIEW中為了計算出實際轉速，我們需要用到公式n=60PT，即利用轉速與頻率的關系，通過圖形語言編程去實現最終功能。（4） LabVIEW的前后面板圖圖3.8圖3.9a 前面板為測速界面b 后面板為程序框圖：程序框圖的具體介紹：（按

5、程序框的大小一次分為1234） 1號框的循環，由自己點擊停止按鈕終結。 在1號框的每次循環中，點擊開始測量，則2號框判斷的真持續1秒鐘（即采樣數采滿停止）。通過DAQ助手輸出，一方面形成波形與時間的函數框圖，另一方面形成與時間無關的數組。該數組可通過列表顯示，而且其值會進入3號框進行進一步處理。 因為霍爾傳感器輸出的方波的幅值介于4V和5V之間，所以3號框for循環的判斷標準是與4V比較。因為采集的方波是沿上升和下降沿計數的（即一個方波會出現兩個4.5V，一個波谷會出現兩個0V），而且由于采集的原因，會出現波峰一個4.5V，波谷一個0V的情形。所以在for循環里，設置兩個判斷語句，來處理（0，

6、0，4.5，4.5，0，0）和（0，4.5，0）的情形。故用相鄰兩組數據交替循環比較，保證上述兩種情況下移位寄存器的計數都是1。 當3號框處理完數組后，移位寄存器的計數即作為脈沖數輸出。再利用脈沖與轉速的關系求出轉速并顯示。四 電路制作與成品展示首先在protel中完成單片機部分電路的仿真模擬，然后直接焊接。焊接完成后在霍爾傳感器的輸出端接出兩個引腳，作為LabVIEW采集卡的輸入端。成品如下圖所示。 圖4.1五 收獲與體會本次課程設計是一次很有意義的實踐。首先，測試技術基礎的課程設計需要我們熟練地運用電工電子技術以及測試技術中學到的知識。自己對課程內容的理解得到了加深。其次，完整的電子電路制作工作鍛煉了我們的動手能力、自學能力、工程意識和獨立工作能力，我們的創新能力和實干精神在這個過程中也得到了加強，同時在電路測試與焊接的過程中，我們端正了自己的態度，鍛煉了自身思維，為將來進一步學習電子電路設計打下基礎。當然，本次課程設計的順利完成，我要感謝我的指導老師胥永剛以及組員牟俊霖。老師的指導意見和同學的密切配合是課設成功的關鍵！六 參考文獻【1】王煜東 傳感器原理與應用 北京：機械工業出版社. 2003【2】梁 森 自動檢測與轉化技術 北京：機械工業出版社.2005【