基于霍尔传感器发动机转速检测仪设计.docVIP

天津农学院 结 课 论 文 题目: 基于霍尔传感器的发动机转速检测仪的设计 学生姓名 系 别 专业班级 任课教师 成绩评定 2012年12月 目录 引言 3 一、系统组成及工作原理 3 1.1转速测量原理 3 1.2转速测量系统组成框图 4 1.2.1霍尔传感器： 4 1.2.2 霍尔传感器的优势 5 1.2.3传感器的确立 5 1.2.4处理器 5 1.2.5 LED显示 6 二、系统硬件电路设计 7 2.1脉冲产生及信号调理电路设计 7 2.2键盘显示模块设计 8 2.3串行通信模块设计 8 三、系统软件设计 8 3.1主程序设计 8 3.1.1主程序见附录 9 3.2子程序设计 9 3.2.1设定键值程序见附录 9 四、系统调试与分析 9 五、总结 10 六、参考文献 11 七、致谢 11 附录 12 附录1 13 附录2 15 基于霍尔传感器的发动机转速检测仪的设计 【摘 要】在近年来，在工程实践中，随着自动控制，自动检测和信息技术的迅猛发展，工业自动化程度的不断提高，自动测控系统中对电参量的测量，发动机、电动机、机床主轴等旋转设备对齿轮转速的测量都提出了越来越高的要求。转速不是电动机的一个简单参数，而且是电控系统中其他参数计算的依据和标准。因霍尔传感器具有结构简单、成本较低、体积小、无触点、可靠性高、温度性好、寿命长、无火花、无自激振荡、抗污染能力强、坚固、耐冲击等诸多优点，本文对霍尔传感器转速检测系统的设计进行研究分析，采用脉冲计数法，只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入处理器中进行计数，即可获得转速信息。 引言：在工农业生产和工程实践中，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，常需要测量和显示其转速。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、圆光栅、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，单片机技术的日新月异，特别是高性能单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，使系统能达到更高的性能。本文以STC89C51 单片机为核心的电动机转速测量系统，用NJK-8002D 霍尔传感器作为测量电机转速的敏感元件，经过单片机数据处理，能够实时显示电机的转速。 一、系统组成及工作原理 1.1转速测量原理 转速测量的方法很多，在此采用频率测量法。其测量原理为，在固定的测量时间内，计取转速传感器产生的脉冲个数，从而算出实际转速。设固定的测量时间T c（min），计数器计取的脉冲个数m1，假定脉冲发生器每转输出p个脉冲，对应被测转速为N（r/min），则f=pN/60；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m1应为 m1=Tcf ，所以，当测得m1值时，就可算出实际转速值N = 60m1/pTc 。本检测装置中发动机的转速传感器信号盘安装在转轴上，工作时传感器输出信号经整形后可得到相应的方波脉冲信号。利用STC89C51单片机的输入捕捉功能，可得到相邻的两个上升沿的时间差，即可算出当前转速N。公式为：N=60j/it(r/min) 式中，i—转速信号盘每转输出信号数；j—信号盘转1圈发动机转的圈数（信号盘安装在曲轴上时j=1，装在凸轮轴上则j=2）；T—单片机输入捕捉所计算出的相邻两个上升沿之间的时间差值。 1.2转速测量系统组成框图 系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS 兼容信号。 处理器采用STC89C51 单片机，显示器采用8 位LED 数码管动态显示。系统原理框图如图1 所示 图1 转速测量系统原理框图