1、 電控學院 傳感器課程設計院 （系）： 電氣與控制工程學院 專業班級： 10級測控2班 姓 名： 學 號： 指導教師： 2013年 1月 3日目錄1.任務12.原理12.1測速原理12.2組成及框圖：12.3應用：23.內容23.1電路圖23.2器件選擇2單片機23器43.3參數計算64.心得體會8霍爾元件測速電路在工程實踐中，經常會遇到各種需要測量轉速的場合，測量轉速的方法分為模擬式和數字式兩種。模擬式采用測速發電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。數字式通常采用電磁編碼器，霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號。隨著微型計算機的廣泛應用，特別是高性能價格比的單片機的出現，轉速測量普遍采用

2、以單片機為核心的數字式測量方法。本文便是運用AT89C51單片機控制，霍爾元件采集信號的智能化轉速測量儀。電機在運行過程中，通過霍爾測速元件的開關性能，每次轉過一圈，輸出一個高電平，再通過單片機的計數功能，將單位時間的高電平數記錄下來，這樣就可以通過單片機來測量電機的轉速，同時通過數碼管予以顯示。本設計主要用AT89C51作為控制核心，由霍爾傳感器、LED數碼顯像管、及RS232構成。詳細介紹了單片機的測量轉速系統，充分發揮了單片機的性能。本文重點是利用霍爾元件3144測量速度并通過單片機顯示在6位LED數碼管上。其優點是硬件電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統可靠，性價比較高

3、等特點。1.任務通過AT89C51單片機接收霍爾傳感器傳來的脈沖信號,單片機根據外部中斷，以及內部定時器進行記數計算出電機轉速送到LED。2.原理2.1測速原理 霍爾傳感器檢測轉速示意圖如圖2-1所示。在非磁材料的圓盤邊上粘貼一塊磁鋼, 霍爾傳感器固定在圓盤外緣附近。圓盤每轉動一圈, 霍爾傳感器便輸出一個脈沖。通過單片機測量產生脈沖的頻率,就可以得出圓盤的轉速.。同樣道理,根據圓盤(車輪)的轉速,再結合 圓盤的周長就是計算出物體的位移。 如果要增加 測量位移的精度,可以在圓盤(車輪)上多增加幾個磁鋼.。備注:當沒有信號產生時,可以改變一 下磁鋼的方向,霍爾對磁鋼方向有要求。沒有磁鋼時輸出高電平

4、,有磁鋼時 輸出低電平。圖2-1測速原理圖2.2組成及框圖：傳感器電路、轉速測量、LED顯示、電平轉換電路設計等將在以下章節作詳細地設計。電機霍爾傳感器數碼管顯示單片機圖2-2原理框圖2.3應用：從實用的角度看，評價一個系統實用價值的重要標準，就是這個系統對社會生活和科技觀念有多大的貢獻。轉速測量系統具有大范圍、高精度等優點、測量速度快，這種系統將會有良好的應用。3.內容3.1電路圖圖3-1電路原理圖原理介紹：當磁鐵通過霍爾元件時則霍爾輸出高電平，沒磁時是低電平，所以可以通過單片機讓它計數，再通過數碼管顯示。3.2器件選擇單片機根據系統功能要求以及單片機硬件電路設計思路（如圖31）對單片機模塊

5、進行設計，要使單片機準確的測量電機轉速，并且使測出的數據能顯示出來，所以整個單片機部分分為傳感器電路、時鐘電路、復位電路、執行元件以及顯示電路五個部分。單片機我們采用AT89C51(其引腳圖如圖31)，相較于INTEL公司的8051它本身帶有一定的優點。AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存貯器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃

6、爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖3-2 AT89C51引腳圖主要特性：·與MCS-51 兼容·4K字節可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環 ·數據保留時間：10年·全靜態工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內振蕩器和時鐘電路a.

7、LED原理LED（Light-Emitting Diode）是一種外加電壓從而渡過電流并發出可見光的器件。LED是屬于電流控制器件，使用時必須加限流電阻。LED有單個LED和八段LED之分，也有共陰和共陽兩種。b.LED結構常用的七段顯示器的結構如圖3-2所示。發光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極顯示器,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。1位顯示器由八個發光二極管組成，其中七個發光二極管ag控制七個筆畫（段）的亮或暗，另一個控制一個小數點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。此外，要畫出電路圖，首先還要搞清楚他的引腳圖的分布，在了解了正確的引

8、腳圖后才能進行正確的字型段碼編碼。才能顯示出正確的數字來，如圖3-3所示，為七段數碼管的管腳圖。圖3-3 七段發光顯示器的結構圖3-4 七段發光顯示器管腳的結構器a.3144原理框圖圖3-5 3144原理圖b.3144原理3144應用霍爾效應原理，采用半導體集成技術制造的磁敏電路，它是由電壓調整器，霍爾電壓發生器，差分放大器，施密特觸發器，溫度補償電路和集電極開路的輸出級組成的磁敏傳感電路，其輸入為磁感應強度，輸出是一個數字電壓訊號。使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，只要在轉軸的圓周上粘上一粒磁鋼，讓霍爾開關靠近磁鋼，就有信號輸出，轉軸旋轉時，就會不斷地產生脈沖信號輸出。如果在圓周上粘上多粒磁鋼，可

9、以實現旋轉一周，獲得多個脈沖輸出。在粘磁鋼時要注意，霍爾傳感器對磁場方向敏感，粘之前可以先手動接近一下傳感器，如果沒有信號輸出，可以換一個方向再試。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業現場應用廣泛。c.霍爾器件的優點霍爾器件具有許多優點，他們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、水汽及煙霧等污染或腐蝕。霍爾線性器件的精度高、線性度好；霍爾開關器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回調、位置重復精度高（可達um級）。采用了各種補償措施的霍爾器件的工作溫度范圍廣，可達55-150度。d霍爾器件的分類按照霍爾器件的功能可將他們分為：霍爾線性

10、器件和霍爾開關器件。前者輸出模擬量，后者輸出數字量。按被檢測的對象的性質可將它們分為：直接應用和間接應用。前者是直接檢測出被測對象本身的磁場或磁特性，后者是檢測被檢測對象上人為設置的磁場，用這個磁場作為被檢測信息的載體，通過它，將許多非電、非磁的物理量例如力、力矩、壓力、應力、位置、位移、加速度、角度、角速度、轉速、轉數以及工作狀態發生變化的時間等，轉換成電量來進行檢測和控制。按照輸出信號的形式，可以分為開關型集成霍爾傳感器和線性集成霍爾傳感器兩種類型。e霍爾器件的應用使用霍爾器件檢測磁場：將霍爾器件做成各種形式的探頭，放在被測磁場中，因霍爾器件只對垂直于霍爾片表面的磁感應強度敏感，因而必須令

11、磁力線和器件表面垂直，通電后即可由輸出電壓得到被測磁場的磁感應強度。若不垂直，則應求出其垂直分量來計算被測磁場的磁感應強度值。而且，因霍爾元件的尺寸極小，可以進行多點檢測，由計算機進行數據處理，可以得到場的分布狀態，并可對狹縫，小孔中的磁場進行檢測用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產生工作磁場。例如，用一個5×4×2.5（mm3）的釹鐵硼號磁鋼，就可在它的磁極表面上得到約2300高斯的磁感應強度。在空氣隙中，磁感應強度會隨距離增加而迅速下降。為保證霍爾器件，尤其是霍爾開關器件的可靠工作，在應用中要考慮有效工作氣隙的長度。在計算總有效工作氣隙時，應

12、從霍爾片表面算起。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產品手冊中會給出。 因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統的適當位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結果中提取被檢信息。3.3參數計算轉速=轉的圈數/時間單片機定時計數5秒，顯示屏顯示8轉。n=8/5=1.6 rad/s 3.4程序#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuint i = 0;sbit KEY = P32;uchar Count = 0;uchar code

13、 table10 =0xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;void Delay(uint del)uint x,y;for(x=0; x<del; x+)for(y=0; y<1827; y+);void Time0_Init()TMOD = 0x01; /定時器0選用方式1TH0 = 0x4c; /初值的計算50msTL0 = 0x00;TR0 = 1; /啟動定時器ET0 = 1; /打開定時器中斷允許位void Outside_Init(void)EX0 = 1; /開外部中斷0IT0 = 1; /負邊沿觸發voi

14、d Outside_Int1(void) interrupt 0using 1if(KEY= 0)i+;void Time0_Int() interrupt 1TH0 = 0x4c;TL0 = 0x00;Count+;/長度加1void Main(void)Time0_Init(); Outside_Init();EA = 1; /打開總中斷while(1) P2=0x01;P0 = tablei; if(Count = 100) /當Count為 100時，i 自加一次，100 * 50MS = 5S P2=0x02;P0 = tablei;Delay(10000);4.心得體會為期一周的課程設計結束了，通過這次課程設計，加強了我的動手、思考和解決問題的能力。在設計過程中，老是遇到這樣那樣的情況，覺得電路這樣接就行，實際上連起來就發現不行。還有書中的知識太多太雜，有些是理論上的，實際中