应用霍尔集成传感器测量转速电路设计黄河科技学院课程设计9精要.doc

应用霍尔集成传感器测量转速电路设计 摘 要 在工程实践中，经常碰到需要测量转速的场合，而单片机作为一款性价比很高的微控制器在测速系统有着广泛的应用。首先，本文叙述了单片机测量转速的系统构成及转速测量的几种常用方法。其次，介绍了一种基于89C51单片机的电动机测速系统，该系统利用霍尔传感器产生脉冲信号，通过定时算法程序，将转速结果实时显示出来。最后，对测量指标进行了分析、比较并提出改进方案。 关键词：单片机，转速测量，霍尔传感器 目 录 1 1 1.1课题的背景 1 1.2课题的目的及意义 1 1.3设计思路与内容 2 2 基于单片机的转速测量原理 3 2.1转速的测量原理 3 2.2转速的测量方法 4 2.2.1测频法“M法” 4 2.2.2测周期法“T法” 4 2.2.3测频测周法M/T法 5 2.3误差和精度分析 6 2.3.1“M法”测量误差分析 6 2.3.2“T法”测量误差分析 7 2.3.3“M/T法”测量误差分析 7 3 霍尔传感器测转速系统的单元电路介绍 8 3.1单片机的介绍 8 3.2霍尔传感器选型 10 3.3开关霍尔传感器的性能分析 10 3.4系统显示电路介绍 10 3.4.1 74HC595的介绍 10 3.4.2 数码管介绍 11 4 电路的硬件设计 12 4.1设计的方框图 12 4.2单元电路的设计 13 4.2.1单片机主控电路设计 13 4.2.2脉冲产生电路设计 14 4.2.3按键电路设计 15 4.2.3数码管结构和显示原理 15 4.3电路的整机原理图的设计（分析工作原理） 16 5 软件设计 17 5.1单片机转速程序设计思路及过程 17 5.1.1单片机程序设计思路 17 5.1.2单片机转速计算程序 18 5.1.3二-十进制转换程序 19 5.2程序设计 21 致 谢 23 参考文献 24 附录一 电路原理图 25 附录二 源程序清单 26 1 绪论 1.1课题的背景 在直流电机的多年实际运行的过程中，机械测速电机不足之处日益明显，其主要表现为直流测速电机DG中的炭刷磨损及交流测速发电机TG中的轴承磨损，增加了设备的维护工作量，也随着增加了发生故障的可能性；同时机械测速电机在更换炭刷及轴承的检修作业过程中，需要将直流电动机停运，安装过程中需要调整机械测速电机轴与主电机轴的同轴度，延长了检修时间，影响了设备的长期平稳运行。 随着电力电子技术的不断发展，一些新颖器件的不断涌现，原有器件的性能也随着逐渐改进，采用电力电子器件构成的各种电力电子电路的应用范围与日俱增。因此采用电子脉冲测速取代原直流电动机械测速电机已具备理论基础，如可采用磁阻式、霍尔效应式、光电式等方式检测电机转速。 经过比较分析后，决定采用测速齿轮和霍尔元件代替原来的机械测速电机。霍尔传感器作为测速器件得到广泛应用。霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器。霍尔效应这种物理现象的发现，虽然已有一百多年的历史，但是直到20世纪40年代后期，由于半导体工艺的不断改进，才被人们所重视和应用。我国从70年代开始研究霍尔器件,经过20余年的研究和开发,目前已经能生产各种性能的霍尔元件,霍尔传感器具有灵敏度高、线性度好、稳定性高、体积小和耐高温等特点。 1.2课题的目的及意义 在实践中,经常会遇到各种需要测量转速的场合, 例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中,常需要分时或连续测量和显示其转速及瞬时转速。要测速，首先要解决是采样问题。在使用模技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。为了能精确地测量转速外,还要保证测量的实时性,要求能测得瞬时转速方法。因此转速的测试具有重要的意义。 这次设计内容包含知识全面，对传感器测量发电机转速的不同的方法及原理设计有较多介绍，在测量系统中能学到关于测量转速的传感器采样问题，单片机部分的内容，显示部分等各个模块的通信和联调。全面了解单片机和信号放大的具体内容。进一步锻炼我们在信号采集，处理，显示发面的实际工作能力。 1.3设计思路与内容 计算转速公式： n=60/NTc (r/min) 其中，N是内部定时器的计数值，为三字节，分别由TH0，TL0，VTT构成； Tc为时基，由于采用11.0592M的晶振，所以Tc不在是1um，而是12M/11.0592M约为1.08um，带入上面公式，即可得到转速的精确计算公式： N=6012NN 再为二进制存入单片机的内存单元。 下面我们将介绍除数是如何获得的： 单片机的转速测量完成，定时器T0作为内部定时器，外部中断来的时候读取TH0，TL0，并同时清零TH