基于单片机的霍尔测速报警系统-课程设计论文正文大学论文

传感器与测控电路课程设计报告学生姓名：禹振榜

指导老师：杨书仪余以道

专业班级：12级测控二班

所在学院：机电工程学院

学号1203030214

课题基于单片机的霍尔测速报警系统

基于单片机的霍尔测速报警系统的设计

摘要

在生产中，电机应用十分广泛，比如汽车速度显示，设备工作时的档位，都需要我们了解电机或者机器的转速。转速作为工程中应用的一个非常广泛的参数，它的测量方法有很多，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，越来越方便。

本设计属于码盘转速测量系统，实现转速的实时测量和显示。本系统以STC90C51单片机为核心，旋转编码器通过用传感器测量非电量，转变成模拟电量，再通过一系列测控电路。获得数字信号，实现实时轴转速测量，同时用四位段码式LED数码管显示模块显示电机转速，并且加入了报警模块。详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。

关键词：转速测量,，单片机, LED显示模块，霍尔传感器。

目录

第一部分绪论

1.1 设计的任务与要求————————————————1 第二部分功能分析与设计要求

2.1 测控系统功能的概述———————————————1 2.2系统模块的确定————————————————— 2 2.3各模块的选择—————————————————— 2 2.1.1传感器模块的论证与选择——————————————2 2.1.2报警模块的论证与选择———————————————3 2.1.3显示模块的论证与选择———————————————3 2.1.2单片机模块的论证与选择——————————————3 2.4 小结——————————————————————3 第三部分测控系统的总体设计

3.1 测控系统的总体设计———————————————4 3.1.1 硬件原理图———————————————————4 3.1.2 硬件电路设计总图————————————————5 3.2 测控系统子模块简介———————————————5 3.2.1传感器原理及分电路析—————————————— 5 3.2.2 报警模块————————————————————7 3.2.3 LED数码管———————————————————8

3.2.4 STC90C51单片机——————————————————10

第四部分软件设计

4.1 程序设计步骤———————————————————12 4.2 程序流程图————————————————————13 4.2.1 主程序设计—————————————————————14 4.2.2 中断服务程序设计——————————————————15

第五部分软件调试与仿真

5.1 KEIL软件进行程序调试———————————————15 5.2 PROTEUS软件仿真————————————————16 5.3 硬件软件联合调试—————————————————17 5.3.1 硬件电路的焊接与搭建————————————————18 5.3.2搭接检查步骤————————————————————19

第六部分结论

参考文献——————————————————————20

附录

第一部分绪论

1.1 设计的任务与要求

本课题的任务是：设计一套测量转速的仪器，转速在数码管上显示，且具有超速报警功能，精度到达转速个位，高低速实现报警。要求会选用传感器并搭建测控电路，实现课题所要求的功能

本设计需要对各种测量转速的基本方法予以分析，针对不同的应用环境，利用单片机设计一种全数字化测速系统，从提高测量精度的角度出发，分析讨论其产生误差的可能原因，为今后的实际使用提供借鉴。并从实际硬件电路出发，分析电路工作原理和软件流程。熟悉传感器的选择，及外围电路的设计，了解测控系统设计的基本流程

第二部分功能分析与设计要求

2.1 测控系统功能的概述

在电机或转轴上放置一个或多个磁钢，将霍尔传感器有规律的放置在电机或者转轴附近，当有磁场通过时，在传感器上就可以产生电信号，通过测控电路对电信号的处理得到有用信号送单片机内部，根据信号测出电机转速，并在数码管上显示，且有报警功能。

2.2系统模块的确定

通过对功能的分析可知，系统模块分为以下几类：

1.传感器模块，以将非电信号信号转化为电信号。

2.报警模块，当速度过低或过高时，启动此模块。

3.显示模块，通过单片机处理得出转速，送显示模块显示。

4.单片机模块，用以对脉冲计数，对外部信号进行处理。

5.电源模块，这里使用现有电源，初步确定为5v直流电源，故不再设计。

此外由于单片机有计数功能，计数模块在单片机模块中讨论

2.3各模块的选择

2.1.1传感器模块的论证与选择

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，霍尔传感器具有许多优点，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。广泛用于各类工程实际应用中，出于成本的考虑，在这里我们选用直插式霍尔片传感器A3144，与普通磁钢配套使用，体积小，灵敏度高，价格在1—2元左右，基本可以满足本课题的要求

2.1.2报警模块的论证与选择

方案一：采用蜂鸣器与LED发光二极管为主要报警系统，该系统成本低，电路容易实现，编程容易。

方案二：采用音乐语言报警，更人性化，但设计难度大，成本高。

基于现有设备器件，选用方案一。

2.1.3显示模块的论证与选择

这里课题已要求使用数码管显示，由于测量转速适中，我们采用四位位选数码管完全能满足要求。基于现有器件选用共阴极接法，但由于数码管功耗较高，故需要加入驱动芯片，在这里我们使用51单片机开发板上现有的锁存芯片74ＨＣ573

2.1.2单片机模块的论证与选择

此系统十分简单，数据处理不大，采用8位单片机完全能满足需要，基于国内8位单片机领导厂商宏晶公司生产的ＳＴＣ系列单片机的低价格，高性能的优势，我选用了ＳＴＣ系类90Ｃ51八位单片机，编程和使用与一般80c51单片机一样。

2.4 小结

通过本小计，对本设计的基本模块进行了选择，确定了显示，报警，计数，传感器，单片机选择的可行性。并在实现仪器功能的基础上充分考虑了成本问题。