霍尔传感器电机转速测量系统的设计论文（本科）毕业设计论文.doc

苏州经贸职业技术学院机电系 应用电子技术（电子产品营销）专业 毕业设计论文 霍尔传感器电机转速测量系统的设计 学生姓名： 指导教师: 2013年1月 目 录 摘要 I 绪论 II I 课题研究的目的和意义 II II 转速测量在国内外的研究 II III 主要研究内容 II 第一章 电机转速测量常用方法 1 1.1 测频法（“M法”） 1 1.2 测周期法（“T法”） 1 1.3 本设计系统中采用的方法 2 第二章 系统总体方案设计 3 2.1总体设计方案 3 第三章 硬件电路设计 4 3.1 单片机最小系统设计 4 3.1.1 时钟电路 4 3.1.2 复位电路 4 3.1.3 电源电路 5 3.2 霍尔传感器测量电路设计 5 3.2.1 霍尔传感器原理 5 3.2.2 开关型霍尔传感器 5 3.3 信号处理电路设计 7 3.4 显示电路设计 8 3.4.1 LCD1602简介 8 3.4.2 LCD显示电路 8 3.5 按键电路设计 9 3.6 蜂鸣器报警电路设计 10 第四章 软件设计 11 4.1 系统开发环境 11 4.2 系统开发语言 11 4.3 软件总体设计 12 第五章 系统调试 13 5.1 Protues仿真 13 5.2 系统调试结果 14 结论 15 致谢 16 参考文献 17 附录 18 附录1 18 附录2 26 摘 要 在工程实践中，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。数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，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。 本文介绍了电机转速测量常用的方法，给出了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统的设计方案，完成了电机转速测量系统的设计。该系统以A44E开关型霍尔传感器作为产生脉冲信号的主要元件，把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值，并在LCD液晶显示器上直观的显示电机的转速值。同时利用矩阵键盘对预先设定的高速值和低速值进行相关设置，超过高速或低于低速值时，实现声报警功能。 其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。 关键字：MSC-51（单片机）； 转速； 传感器 前言 I课题研究的目的和意义 转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，传统的测速方法一般以测速发电机为主要检测元件，得到的是模拟量，这种测量技术已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着大规模及超大规模集成电路技术的发展，数字系统测量得到普遍应用。由于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐，单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字化系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理，在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。 以单片机为核心，设计的数字化转速测量系统，使系统能达到更高的性能，具有较强的应用价值。它的研究结果可以用于我们的实际生活中，一方面它可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合，如车辆的里程表、车速表等。另一方面由于该转速测量系统采用全数字结构，因而可以很方便的实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。 本课题研究的是电机转速测量系统，对了解电机工作状态，提高电机工作效率有很大的帮助，该课题主要是对电机转速测量系统进行硬件和软件的设计，同时从实际硬件电路出发，分析电路的工作原理，根据设计的具体情况提出修改方案和解决办法。 II转速测量的研究 转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，例如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。 III主要研究内容 该系统要实现的功能有： 1．液晶显示器实时显示所测得的转速值； 2．键盘对设定的高低速值进行相关设置； 3．实现声光报警功能。 为了实现系统功能，主要研究了以下内容： 1．分析转速测量常用的两种方法； 2．根据电机转速测量系统的要求选择合适的传感器； 3．系统中各硬件模块设计和软件设计； 4．系统调试。 电机转速测量常用方法 1.1 测频法（“M法”） 在一定测量时间T内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数来测量转速，如图2-1所示，设在时间T内，转轴转过的弧度数为，则转速n由式（2