传感器原理——基于霍尔传感器的转速测量系统设计
霍尔传感器测转速报告
霍尔传感器测转速报告一、引言转速测量是许多工业应用中的重要环节，可以用于监控机械设备的状态、调整设备的运行参数以及判断设备是否正常工作。
为了实现转速测量，人们通常使用霍尔传感器这样的设备。
本文将介绍霍尔传感器的原理、测量转速的方法以及该方法的优势。
二、霍尔传感器的原理霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，通过测量磁场的变化来感知物体的位置、运动或者其他相关信息。
其工作原理如下：1.当电流通过霍尔元件时，会产生一个与电流方向垂直的磁场。
2.当磁场通过霍尔元件时，会在其两端产生电势差。
3.电势差的大小与磁场的强度成正比，可以被测量。
三、转速测量方法基于霍尔传感器的转速测量方法如下：1.将霍尔传感器安装在待测转动物体的表面上，使其与物体的运动轨迹保持一定的距离。
2.通过霍尔传感器采集到的电势差数据，可以计算出物体的转速。
3.可以通过采集连续的电势差数据，求取其平均值，从而提高测量精度。
4.如果转速过高，可以通过减小采样间隔或者使用更高精度的霍尔传感器来提高测量精度。
四、优势与其他传统的转速测量方法相比，基于霍尔传感器的转速测量具有以下优势：1.霍尔传感器可以非接触地测量转速，不会对待测物体产生摩擦和测量误差。
2.霍尔传感器体积小巧、重量轻，易于安装和使用。
3.霍尔传感器的响应速度快，可以实时获取转速数据。
4.霍尔传感器的测量范围广，可以适用于不同转速的测量需求。
五、总结霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，可以用于测量转速。
本文介绍了霍尔传感器的工作原理、转速测量方法以及其优势。
相比传统的转速测量方法，基于霍尔传感器的转速测量具有非接触、高精度和快速响应的特点，适用于许多工业应用中的转速监测和控制。
霍尔式传感器转速测量系统的设计课件
设计时应考虑选择合适的算 法，以准确提取转速信息。
还需要考虑如何将转速值进行 显示或输出，以满足用户的需
求。
05
系统测试与验证
测试环境搭建
01Biblioteka 0203测试设备霍尔式传感器、转速计、 信号发生器、示波器、数 据采集卡等。
测试环境
搭建一个封闭的测试环境 ，模拟实际工作条件，包 括温度、湿度、振动等环 境因素。
要根据传感器的输出信号特性和系统要求， 选择合适的放大器和反馈回路，以保证信号 放大的效果和稳定性。
信号处理电路设计
01
信号处理电路的作用
对放大后的信号进行进一步的处理，如滤波、整形等，以便得到准确的
转速信息。
02
信号处理电路的组成
主要包括比较器、滤波器、触发器等部分。
03
信号处理电路的设计要点
要根据系统的测量精度和抗干扰能力要求，选择合适的比较器和滤波器
霍尔元件
利用霍尔效应制成的半导体元件， 能够将磁场信号转换为电信号。
霍尔元件工作原理
当磁铁靠近霍尔元件时，由于磁场 的作用，霍尔元件内部产生霍尔电 动势，从而输出相应的电压信号。
霍尔式传感器的应用
转速测量
利用霍尔式传感器测量旋转物 体的转速，通过测量磁铁的旋
转速度来计算转速。
磁场检测
霍尔式传感器可用于检测磁场 强度、方向和变化，广泛应用 于电机控制、磁记录等领域。
位置检测
通过检测磁场的变化，霍尔式 传感器还可以用于检测物体的 位置和位移，如接近开关、位 移传感器等。
电流检测
在电力系统中，霍尔式传感器 可用于测量电流大小和方向， 具有测量精度高、线性度好等
优点。
03
系统硬件设计
霍尔传感器测量转速原理
霍尔传感器测量转速原理
霍尔传感器是一种基于霍尔效应原理的传感器，可以用于测量转速、位置、磁场等物
理量。
在测量转速时，霍尔传感器被安装在旋转物体的表面上，当旋转物体通过传感器时，会产生磁场变化，霍尔传感器可以测量出这种磁场变化，并从中计算出旋转物体的转速。
在霍尔传感器测量转速时，需要注意以下几个方面：
1.传感器的安装位置：传感器的位置应该尽可能靠近旋转轴心，保持与旋转轴心间的
距离尽量小，这样可以最大程度地提高测量的精度。
2.磁场变化的探测：传感器需要探测旋转物体所产生的磁场变化，因此需要使用磁铁
或者其他磁性材料来产生磁场。
磁铁应该与传感器保持一定的距离，以避免磁场过强影响
传感器的工作。
3.霍尔元件的特性：霍尔元件在磁场变化时会产生电压信号，这个信号的大小与磁场
变化的大小成正比。
不同的霍尔元件具有不同的灵敏度和线性度，因此需要选择合适的元件，以保证测量的精度和可靠性。
4.信号处理和计算：传感器采集到的信号需要进行放大、滤波、A/D转换等处理，最
终计算出旋转物体的转速。
为了提高测量精度和稳定性，可以采用多种信号处理技术，如
数字滤波、PID调节等。
霍尔测速设计实验报告
霍尔测速设计实验报告1. 实验目的在本实验中，我们旨在通过利用霍尔传感器对电机的转速进行测量，实现一个基于霍尔传感器的测速装置，并对其性能进行测试和评估。
2. 实验器材和装置- 霍尔传感器x1- 电机x1- Arduino开发板x1- 面包板x1- 连线和其他辅助器材3. 实验原理霍尔传感器是一种能够检测磁场存在和变化的电子元器件，其原理基于霍尔效应。
当通过一个电流在霍尔元件上流动时，如果这个电流和一个垂直磁场共线，那么产生的侧边电势差（Hall电压）与磁场强度成正比。
基于这个原理，我们可以将霍尔传感器放置在旋转的电机附近，通过检测霍尔电压的变化来确定电机的转速。
4. 实验步骤1. 将霍尔传感器连接到Arduino开发板的数字引脚。
2. 将电机与Arduino开发板连接，确保其旋转轴与霍尔传感器附近。
3. 编写Arduino代码，以读取霍尔传感器的数字信号。
4. 设置一定的时间间隔，在每个时间段内读取霍尔传感器的数值，并根据数值变化计算电机的转速。
5. 运行代码，并通过串口监视器输出转速信息。
5. 实验结果在实验中，我们成功地实现了基于霍尔传感器的测速装置。
通过监测霍尔传感器的数字输出，我们能够准确地计算出电机的转速。
表格中列出了不同电压下的电机转速测量结果：电压(V) 转速(rpm)-3.0 1004.5 1506.0 2007.5 2509.0 300我们还绘制了一个转速-电压曲线图，以更直观地展示电机转速与输入电压之间的关系。
根据实验结果，我们可以看出电机的转速与输入电压是呈线性关系的，这也验证了我们所使用的测速装置的准确性和可靠性。
6. 实验总结通过本次实验，我们成功地设计了一个基于霍尔传感器的测速装置，并对其进行了测试和评估。
实验结果表明，我们所设计的装置能够准确地测量电机转速，并与输入电压呈线性关系。
这说明我们所选用的霍尔传感器和测速算法是可行的。
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计作者：张玲娜毛敏来源：《山东工业技术》2015年第21期摘要：本文提出了基于MSP430为核心的最小化系统。
通过霍尔传感器实现了对电机的转速测量，通过放大与滤波电路后经过MSP430单片机数字量接口完成脉冲计数，经过换算成真实的转速值后实现LED显示及串口的发送的功能。
如果电机转速超速，则系统报警。
关键词：电机转速测量;霍尔传感器;MSP430单片机DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.1300 引言在工厂车间与汽车、火车等交通工具中，人们经常遇到测量电极转动速度的问题，并且在此问题的基础上需要解决按照自己的目的设定电机转速的问题。
例如，在发电机、卷扬机、造纸机械中电机设备中要实现转速的控制，并且要连续时间内实施采集控制目标的速度值以保证系统的安全性。
或者分时的对目标检测并显示其转速。
这时，我们首先要求等过获取电机运行时的正确速度，即要求传感器的精确测量，并且保证系统能够实时性反应生产状况，所以要求传感器能够准确测量瞬时转速。
1 系统设计本系统设计了一个MSP430单片机整体系统，利用单片机的数量捕捉功能以及AD转换完成对外部数据的采集，利用PWM完成对外部电机的控制。
选用适合电机测速的霍尔传感器，测量电机的速度，同时选择合理的LCD显示器件，实现与单片机引脚匹配并实现动态显示，显示过程中使系统具备实时显示的能力，如果转速超过设定值，则实现在调速系统中的声光报警功能。
单片机作为微控制器MCU，在不同工业现场的控制系统中，如适应性控制系统、数据的采集与处理系统中得到了充分的运用。
在控制领域中，主流上舍弃之前模拟式控制方法，改为通用嵌入式计算机实现控制功能。
大部分的控制系统都可以用以单片机为核心的系统或单片机加通用机系统来代替。
在单片机对电动机测量测量与控制系统中，其典型系统结构图如图1所示，整个系统由模拟信号采集过程、人机交互过程、信号显示设备、实时报警设备、实时存储设备、信号输出设备等功能来实现。
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
３ ． 程 序 ｖ ｏ ｉ ｄ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｅ ｒ （ ｖ ｏ ｉ ｄ ）ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｒ ｕ ｐ ｔ ０ ｛ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ＋ ＋： ｉ ｆ （ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ％ ６ ＝ ＝ ０ ）／ ／ ６次循 环 为 电机 转 一 圈 ｛ｚ ｓ ＋ ＋ ： ／ ／ 转圈计 数加 １ ）
—
』
｝
。 Ｉ （ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｆ ｉ ］ ） ：／ ／ １ Ｃ Ｄ显 示 ／ ／ ｄ Ｍａ ｙ ｍ Ｓ （ ５ ０ Ｏ ） ‘
一
ｖ ｏ ｉ ｄ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｌ ｍ ｓ （ ｉ ｎ ｔ Ｘ ）／ ／ 延时 函数 ｛
ｉ ｎ ｔ ｉ ， Ｊ ：
／ ／ ５ ０ ｍ ｓ定 时
／ ／ ５ ０ ． ２ ０ ＝ １ ５
Ｔ Ｍ Ｏ Ｄ ＝ Ｏ ｘ ０ １ ：
Ｔ Ｈ Ｏ ＝ Ｔ Ｈ Ｍ１ ：
—
Ｔ Ｌ Ｏ ＝ Ｔ Ｌ ＿ Ｍ １ ： ｉ ｎ ｉ ｔ ＿ Ｌ Ｃ Ｍ（ ）： ｗ ｈ ｉ １ ｅ （ ｆ ｂ ＝ ＝ ０ ）
ｉ ｆ （ 斗 ＋ ｍ ｓ ｅ ｃ ： ＝ ２ Ｏ ） ｛ｆ ｂ ＝ ｌ ：）
１
（ 二 ） 定 时 器 中 断 ｌ ＿ 工 作 过 程 Ｔ Ｔ Ｏ定时器每 １秒定时中断一次，读 取记 录的脉冲个数 。 ２ ． 流 程 图 如 图 ６所 示 ：
嘲硅
（ 三 ）程序 ｍ ａ ｉ ｎ ０
｛Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ ：
Ｐ ２ ０ ＝ ０：
Ｉ Ｅ ＝ ０ ｘ ８ ３ ：
｛）
Ｅ Ａ ＝ ０：
ｉ ｆ （ ｚ ｓ ＞ ＝ ｌ Ｏ ０ ０ ）
Ｐ ２ ０ ＝ Ｉ：
霍尔传感器 测转速
HAL3144高灵敏度单极性霍尔开关
• HAL3144E是一款采用 双极性工艺技术的单 极性霍尔效应传感器 IC，响应速度快，灵 敏度高，具有略高的 工作温度范围及可靠 性，它由反向电压器 、电压调整器、霍尔 电压发生器、信号放 大器、施密特触发器 和集电极开路的输出 级组成。
HAL3144霍尔开关的接口图
/*--------------------向LCD1602写数据--------------------*/
void write_data(uchar data0) { rs=1; //选着写数据 rw=0; P0=data0; //向LCD写数据 lcdcs=1; //信号使能端高电平 lcdcs=0; //信号使能端低电平 } /*-------------------------------------------------------*/
/*-----------------------数据处理------------------------*/ void disp_count() { display[7]=(zhuan/1000+'0'); //转换转速的千位 display[8]=(zhuan/100%10+'0'); //转换转速的百位 display[9]=(zhuan/10%10+'0'); //转换转速的十位 display[10]=(zhuan%10+'0'); //转换转速的个位 } /*-------------------------------------------------------*/
液晶显示部分： 显示部分有两个功能，在正常情况下，通过液晶 显示当前转速值，当电机的转速超过设定值通过
霍尔传感器电机转速测量系统设计
霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD正文根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
霍尔传感器测电机转速课程设计
霍尔传感器测电机转速课程设计一、引言在现代自动化控制系统中，电机是最常用的执行元件之一。
而对电机转速的准确测量对于电机控制和系统性能的优化具有重要意义。
本文将围绕着霍尔传感器测电机转速这一主题展开讨论，深入探究其课程设计的相关内容。
二、霍尔传感器测电机转速原理电机的转速测量是自动化控制中的基础问题，而霍尔传感器作为一种常用的位置传感器，在电机转速测量中发挥着重要作用。
霍尔传感器可以通过检测磁场的变化来测量电机转子的位置，进而计算出电机的转速。
在电机转速测量中，霍尔传感器通过测量每个磁极之间的时间间隔来确定电机转子的角度，从而得到转子的角速度。
基于霍尔传感器的电机转速测量方法可以实现高精度和实时性，并且具有较好的抗干扰能力。
在工程应用中被广泛采用。
三、课程设计内容与要求1. 理论分析在课程设计中，首先需要对霍尔传感器测电机转速的原理进行深入的理论分析，包括霍尔传感器的工作原理、电机转速测量方法及其精度、灵敏度等方面的内容。
学生需要了解霍尔传感器和电机之间的工作原理和相互作用，从而为后续的实验设计和数据分析提供理论支持。
2. 实验设计课程设计还需要包括针对霍尔传感器测电机转速的实验设计。
这包括实验装置的搭建、实验步骤的制定以及数据采集和处理的方法。
学生需要通过实际操作，深入理解霍尔传感器测电机转速的原理，并掌握实际实验技能。
3. 数据分析与报告课程设计还需要对实验数据进行分析与综合，撰写实验报告。
学生需要对实验中获得的数据进行分析，验证霍尔传感器测电机转速的准确性和可靠性，并结合理论知识进行综合分析。
实验报告应包括数据处理的具体方法和结果，以及对实验过程和结论的总结性描述。
四、个人观点与理解在我看来，霍尔传感器测电机转速课程设计对于提升学生的实际动手能力和理论知识应用能力具有重要意义。
通过这样的课程设计，学生可以加深对于霍尔传感器原理和电机转速测量方法的理解，并且培养实验数据处理和报告撰写的能力。
这样的课程设计既有助于学生将所学的理论知识应用到实际中，又可以提高他们的实际操作能力和科研创新能力。
基于霍尔传感器的测速仪设计毕业设计论文
基于霍尔传感器的测速仪设计【摘要】霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
【关键词】传感器原理；检测技术；检测速度；一、测速仪功能简介测速是工农业生产中经常遇到的问题，测速仪表具有很重要的意义。
要测速，首先要解决是采样的问题。
在使用模拟技术制作测速表时，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。
使用单片机技术进行测速，可以采用简单的脉冲计数法。
只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。
二、霍尔传感器介绍霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开路（OC）门输出，工作电压范围宽，使用非常方便。
如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输出。
如图1所示，这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
图1 CS3020三、基于霍尔传感器的测速仪系统设计1、系统总体结构基于霍尔传感器的测速仪系统总体结构如图2所示：图2基于霍尔传感器的测速仪系统结构图2、信号获取电路图3是测速电路的信号获取部分，在电源输入端并联电容C6用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。
HR3020表示霍尔元件，采用3020，在霍尔元件输出端（引脚3）与地并联电容C7滤去波形尖峰，再接一个上拉电阻R15，然后将其接入LM393的引脚3。
霍尔传感器电机转速测量系统设计
霍尔传感器电机转速测量系统设计09电子1班刘荣 090406130 摘要：本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统。
完成了电机转速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。
测量转速的霍尔传感器和机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。
经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。
控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示电机的转速值。
并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。
与软件配合，采用模块化方法进行了软件设计，编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真，实现了显示、报警功能。
仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。
关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD液晶显示Abstract：The principles of motor speed measurements with hall sensor was described in this article and DC motor speed measurement system which is based on AT89C51 was designed, and the corresponding hardware circuit designs was also completed accordingly. The hall sensor is connected with crankshaft by coaxial junction. Every revolution of the crankshaft will generate a certain amount of pulses whose amplitude is 12v. The opto-coupler turns these certain amount of pulses into 5-amplitude count impulse. The motor speed can be measured by controlling the time. In the design of display circuit, the number of motor speed is displayed in LCD directly through 1602. The motor speed measurement system and the hardware circuits, display circuit function are debugged to cooperate with the software to display and alarm users. Combination of hardware circuit design, softwares were designed by a modular approach using C51 program, such as the motor speed measurement module, alarm module, display module etc., All these programs were simulated through PROTEUSE.The simulation results have proved that the hardware circuits design and software program is correct, and the system can meet the designing requirement completely.Key WordS: Motor Speed Measurement; Hall Sensor; Microcomputer; 89C51；LCD正文根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件。
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计
摘要在当今工业生产过程中，越来越多的场合需要测量电机的转速，转速已成为电机最重要的工作参数之一。
测量转速的方法有许多，最常用的两种方法为：光电式传感器测转速，霍尔式传感器测转速。
本文将着重介绍基于单片机的霍尔式传感器测量转速。
关键词：霍尔传感器，单片机，转速。
目录1引言 (2)2设计要求 (2)3方案论证 (2)3.1测量方法的选型 (3)3.2核心处理模块的方案 (3)3.2.1控制芯片的选型 (3)3.2.2采用51单片机测量的方案论证 (4)3.2.3软件系统设计方案 (4)3.3电机转速测量模块的方案 (5)3.4电机转速控制方案 (5)3.5显示模块方案 (6)4系统设计 (6)4.1单片机模块 (6)4.1.1 51单片机介绍 (6)4.1.2系统的复位电路 (8)4.1.3系统时钟电路设计 (8)4.1.4 IO口管脚分配 (9)4.2电机转速控制 (9)4.3显示模块 (10)4.3.1 LCD1602介绍和指令 (10)4.3.2LCD1602的工作时序 (13)4.4霍尔传感器模块 (13)5.软件系统设计 (14)5.2程序模块 (15)5.2.1数据采集处理部分和PWM输出部分 (15)5.2.2 LCD1602显示部分 (16)参考文献 (17)原理图 (18)1.引言转速是电动机极为重要的一个状态参数，在很多运动系统的测控中，都需要对电机的转速进行测量，速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。
不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。
本系统以AT89C51单片机为控制核心，用霍尔传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机实时数据处理，用LCD1602显示小型直流电机的转速。
本系统可对转速0—3000r/min进行高精度测量。
且还可扩展更宽的测量范围。
2.设计要求基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计，测量范围：0-3000转/分，测量精度：±3转/分，实时显示。
传感器原理基于霍尔传感器的转速测量系统设计
传感器原理基于霍尔传感器的转速测量系统设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计姓名小波学号88院（系）电子电气工程学院班级清华大学——电子信息指导教师牛人职称博士后二O一一年七月十二日摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。
针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。
系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。
实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。
关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言.......................................... 错误!未定义书签。
基于霍尔传感器的转速测量系统的设计
收稿日期：2009-04-12作者简介：李金波（1957－），男，河南南阳人，副教授，主要从事应用电子技术研究.基于霍尔传感器的转速测量系统的设计李金波，刘明黎（河南工业职业技术学院，河南南阳473009）摘要：对转速测量和控制原理进行了分析，利用霍尔传感器工作频带宽、响应速度快、测量精度高的特性，结合单片机控制电路，设计出了一种新型的转速测量系统.实现了对脉冲信号的精确、快速测量，硬件成本低，算法简单，稳定性好.关键词：霍尔传感器；单片机；转速；测量中图分类号：TP271文献标识码：A 文章编号：1673-6060（2009）03-0054-03Hall Sensor Based onThe Speed Measurement SystemLi JinBo ，Liu M ingLi（Henan Poly-technical Institute ，Nanyang 473009,China ）Abstract:Analyzed the principle of speed measurement and control,use the Hall sensor which has a wide frequency band,fast response and high -precision,combineding with the SCM control circuit,a new speed measurement system was designed.It can measure a pulse signal precisely and rapidly.It also has a low -cost hardware,simple algorithm and good stability.Key words:Hall sensor ；SCM ；Speed ；Measurement)(t e K y p ?（1）转速测量技术的应用非常广泛.随着科学技术的发展，新的测量转速的方法不断产生，特别是单片机的应用，使得转速的测量更精确、更快速.我们将单片机和霍尔传感器结合起来，实现了对高转速的精确、快速、简便的测量.1转速测量及控制的基本原理1.1转速测量原理根据霍尔效应原理，测量转速时，在非磁性的转盘上粘上一块磁钢，把霍尔传感器的感应面对准磁钢的磁极，并将其固定在机架上.机器轴旋转时，固定在转盘上的磁钢随之旋转，当磁钢转到传感器的位置时，霍尔传感器便输出一个脉冲信号，经施密特触发器整型，送到单片机的外部中断INT0引脚.转轴每转一圈霍尔传感器输出一个脉冲信号，相邻两个脉冲之间的时间间隔为转轴转一圈的时间，由此可计算出转轴的转速.1.2转速控制原理直流电机的转速与施加于电机两端的电压大小有关，可以采用AT89C2051片内的D/A 转换器的输出控制直流电机的电压从而控制电机的转速.在这里采用简单的比例调节器算法（简单的加一、减一法）.比例调节器的输出系统式为［1］：式（1）中：y 为调节器的输出；e （t ）为调节器的输人，一般为偏差值；K p 为比例系数.第37卷第3期373Vol.No.河南科技学院学报Journal of Henan Institute of Science and Technology 2009年9月2009Sep.54李金波等：基于霍尔传感器的转速测量系统的设计第3期从式（1）可以看出，调节器的输出y与输入偏差值e（t）成正比.因此，只要偏差e（t）一出现就产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点，这是一种最基本的调节规律.比例调节作用的大小除了与偏差e（t）有关外，主要取决于比例系数K p，比例调节系数愈大，调节作用越强，动态特性也越大.反之，比例系数越小，调节作用越弱.对于大多数的惯性环节，K p太大时将会引起自激振荡.比例调节的主要缺点是存在静差，对于扰动的惯性环节，K p太大时将会引起自激振荡.对于扰动较大，惯性也比较大的系统，若采用单纯的比例调节器就难于兼顾动态和静态特性，需采用调节规律比较复杂的PI（比例积分调节器）或PID（比例、积分、微分调节器）算法.2系统的硬件设计该测量系统的结构如图1所示.主要由单片机、霍尔传感器、施密特触发器和显示器等组成.图1测量系统的结构单片机采用AT89C2051芯片，其功能与MCS-51兼容，特点如下：20引脚封装，无P0和P2口，内部有2KE2PROM，对不需扩展程序存储器的系统特别适用.具有体积小，安装方便，价格便宜等优点.控制器AT89C2051主要完成转速脉冲的采集、16位定时计数器计数定时、运算比较、转速控制以及数码显示等多项功能.霍尔传感器是把霍尔元件、温度补偿电路、放大器及稳压电源等集成在一个芯片上，然后封装起来构成的.由于霍尔传感器测量方式属于补偿式测量［2］，所以具有良好的精确度（±1%）和线性度（≤0.1%×额定电流）.霍尔传感器分为线性和开关型两种，线性霍尔传感器主要用于位移、压力、电功率等测量，开关型霍尔传感器主要用于转速、转角、液位等测量.使用的霍尔传感器为开关型的，其输出波形如图2所示［3］.3系统的软件设计测量转速的关键是快速准确地测量转轴每旋转一圈的时间.转轴旋转时，霍尔传感器输出的信号经施密特触发器74LS14整形后其波形如图3所示.图2开关型霍尔传感器的输出波形图3经施密特触发器整形后的波形此信号送到单片机的INT0引脚，设置外部中断0为边沿触发方式，在脉冲信号的下降沿向CPU发出中断请求.同时利用单片机的定时器T0进行定时，测量两次中断之间的时间.为了测量的方便设置一个测量标志flag，初始化flag为0.第一次外部中断产生，将flag置1，同时启动定时器开始定时，在紧接着的下次中断时关闭定时器，将flag清零.这样在flag=1时，定时器计时，测量转轴转一圈的时间，在flag=0时，定时器停止计时，计算转速，如此重复进行测量，即可测得转轴的即时转速.定时器T0中断服55（a）定时器T0中断服务程序.（b）外部中断服务程序图4程序流程。
基于霍尔传感器的转速测量电路设计
基于霍尔传感器的转速测量电路设计基于霍尔传感器的转速测量电路设计袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆羅膆莂虿袁芅蒄袄螇芄薆蚇肆芃芆袃肂芃蒈蚆羈节薁羁袄芁蚃螄膃芀莃薇聿艿蒅螂羅莈薇薅袁莇芇螀螆莇荿薃膅莆薂蝿肁莅蚄蚂羇莄莃袇袃莃蒆蚀膂莂薈袅肈蒁蚀蚈羄蒁莀袄袀肇蒂蚆螆肆蚅羂膄肅莄螅肀肅蒇羀羆肄蕿螃袂肃蚁薆膁膂莁螁肇膁蒃薄羃膀薆螀衿腿莅薂袅腿蒈袈膃膈薀蚁聿膇蚂袆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霍尔式传感器转速测量系统的设计PPT课件
（2）介质变化型：
介质变化型是在电容器 的两个固定电极板之间嵌 入一块高介电常数的可动 板而构成的。
可动介质板与转动轴相 连，随着转动轴的旋转， 电容器板间的介电常数发 生周期性变化而引起电容 量的周期性变化，其速率 等于转动轴的转速。
图中齿轮外沿面作为电 容器的动极板,当电容器定 极板与齿顶相对时,电容量 最大,而与齿隙相对时,电容 量最小。因此,电容量的变 化频率应与齿轮的转频成 正比 。
端产生的电动势。根据电磁感应定律,感应电动势的大小与霍尔元件输出电 极引线构成的感应面积成正比。
4)自激场零电势 霍尔元件控制电流产生自激场，由于元件的左右两半场相等,故产生的
电势方向相反而抵消。实际应用时由于控制电流引线也产生磁场,使元件左 右两半场强不等,因而有霍尔电势输出,这一输出电势即是自激场零电势。在 上述的四种零位误差中,寄生直流电势、感应零电势和自激场零电势,是由于 制作工艺上的原因而造成的误差,可以通过工艺水平的提高加以解决,而不等 位电动势所造成的零位误差,则必须通过补偿电路给予克服。
霍尔式转速传感器设计
组员：冯超 张琪琪 曹强 姜长青 蔡庆瑶
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工程实践中，经常会遇到各种
需要测量转速的场合，例如在发电
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
速和瞬时转速。
•
转速测量的应用系统在工业生
产、科技教育、民用电器等各领域
的应用极为广泛，往往成为某一产
2.零位误差的补偿电路
在实验中发现,对于霍尔 元件来说,不等位电动势与 不等位电阻是一致的,因此, 可以将霍尔元件等效为一 个电桥,并通过调整其电阻 的方法来进行补偿图4为霍 尔元件的结构,其中A、B 为控制电极,C、D为霍尔 电极,在极间分布的电阻用 R1、R2、R3、R4表示,等 效电路如图5所示。
基于霍尔传感器的测速系统设计
基于霍尔传感器的测速系统设计随着科技的发展，基于霍尔传感器的测速系统在工业领域得到了广泛应用，在物流、交通、航空等领域也有着广泛的应用。
本文将详细介绍基于霍尔传感器的测速系统的设计原理、系统结构及其应用。
一、设计原理霍尔传感器是一种电子元件，利用霍尔效应来检测磁场，并将其转化成电压信号。
当磁场垂直于一个材料流动（例如液体、气体或固体）时，电子会受到一个偏转力，从而产生电势差（又称霍尔电压）。
在测速系统中，通常使用霍尔传感器来测量磁场的变化，以判断物体的运动状态，并通过计算来得出物体的速度。
霍尔传感器可以分为两种类型：线性霍尔传感器和角度霍尔传感器。
线性霍尔传感器用于测量直线运动物体的速度，而角度霍尔传感器用于测量旋转物体的角度和速度。
二、系统结构基于霍尔传感器的测速系统的最基本的组成部分是传感器和电路板。
传感器通常由磁敏元件、信号放大器和输出电路组成，而电路板一般包括功率放大器、运算放大器和数字信号处理器等电子元件。
以上这些电子元件合在一起，便构成了一个完整的测速系统。
当物体通过传感器时，霍尔传感器会检测到磁场变化并产生电压信号，电路板会将其转化为数字信号，然后计算物体的速度并将其显示出来。
三、应用基于霍尔传感器的测速系统广泛应用于各种行业，如物流、交通、航空等。
以下是一些常见的应用：1. 电机控制：测速系统可以测量电动机的速度，控制电机的转速和转向，保证电机的稳定性和安全性。
2. 汽车测速：霍尔传感器可以安装在车轮上，测量车轮的转速，以计算汽车的速度和里程。
3. 航空领域：测速系统可以用于飞机的降落和起飞速度的测量，以及飞机在飞行中的速度和位置的控制等。
4. 工程领域：测速系统可以用于管道和流体的控制，监测流量，提高工作效率和安全性。
总之，基于霍尔传感器的测速系统在现代工业和科技领域中应用广泛，作用重要。
通过不断创新和发展，相信测速系统会有更广阔的发展前景。
霍尔传感器测转速原理
霍尔传感器测转速原理
霍尔传感器是一种利用霍尔效应来测量物体转速的传感器。
霍尔效应是当有电流通过导体时，若在该导体附近存在磁场，则会在导体两侧产生电势差。
霍尔传感器利用这个原理来测量转速。
在一个转速测量系统中，霍尔传感器通常被安装在旋转轴上，并与传动装置相连。
当传动装置转动时，霍尔传感器受到磁场的影响，导致在霍尔传感器两侧产生电势差。
该电势差的大小与磁场的强度和传动装置的转速成正比。
为了测量转速，通常需要将霍尔传感器输出的电压信号转换成数字信号，并通过计算得到转速的值。
这可以通过连接霍尔传感器和微控制器来实现。
微控制器可以采样霍尔传感器的输出电压，并根据预先设定好的转速和电压之间的关系，计算出物体的转速值。
需要注意的是，霍尔传感器的输出电压与转速并不是线性关系。
因此，在进行转速测量时，可能需要进行一定的校准和调整，以确保测量结果的准确性。
总的来说，霍尔传感器测转速的原理是利用霍尔效应测量导体两侧产生的电势差，将其转换为数字信号并计算出物体的转速值。
这种传感器通常被用于各种需要准确测量转速的应用中。
传感器原理——基于霍尔传感器的转速测量系统设计
传感器原理及应用期末课程设计之袁州冬雪创作题目基于霍尔传感器的转速丈量电路设计姓名小波学号8888888888院（系）电子电气工程学院班级清华大学——电子信息指导教员牛人职称博士后二O一一年七月十二日摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据.针对工业上罕见的发动机设计了以单片机STC89C51为节制核心的转速丈量系统.系统操纵霍尔传感器作为转速检测元件，并操纵设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号停止滤波和整形,将得到的尺度方波信号送给单片机停止处理.实际测试标明,该系统能知足发动机转速丈量要求.关键词：转速丈量，霍尔传感器，信号处理，数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言 (3)2 系统概述 (3)2.1 系统组成 (3)2.2 处理方法 (4)2.3 系统工作原理 (5)3 系统硬件电路设计 (6)3.1 单片机主控电路设计 (6)3.2 脉冲发生电路设计 (8)3.3 按键电路设计 (9)3.4 数据显示电路设计 (10)3.5 稳压电源设计 (12)3.6 串行通信模块设计 (13)4 系统软件设计 (15)5 制作调试 (17)5.1 硬件调试 (17)5.2 软件调试 (18)6 测试成果分析 (18)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)附录A (22)1 前言在工农业生产和工程实践中，常常会遇到各种需要丈量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和节制中，常需要丈量和显示其转速.要测速，首先要处理的是采样问题.丈量转速的方法分为摹拟式和数字式两种.摹拟式采取测速发电机为检测元件，得到的信号是摹拟量.早期直流电动机的节制均以摹拟电路为基础，采取运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，节制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不矫捷、调试坚苦.数字式通常采取光电编码器、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，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速丈量普遍采取以单片机为核心的数字式丈量方法，使得许多节制功能及算法可以采取软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或摹拟式布局，并使系统能达到更高的性能.采取单片机构成节制系统，可以节俭人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率.直流电动机具有杰出的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速.测速电机的电压高低反映了转速的高低，在许多需要调速或疾速正反向电力拖动范畴中得到了广泛的应用.从节制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础.本文先容一种用STC89C51单片机丈量小型电动机转速的方法.系统以单片机STC89C51为节制核心，用NJK-8002D霍尔集成传感器作为丈量小型直流电机转速的检测元件，颠末单片机数据处理，用8位LED 数码管动态显示小型直流电机的转速.2 系统概述2.1 系统组成系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成.传感器部分采取霍尔传感器，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，实现对小信号的丈量；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承受的TTL/CMOS兼容信号. 处理器采取STC89C51单片机，显示器采取8位LED数码管动态显示.系统原理框图如图2.1所示：系统软件主要包含丈量初始化模块、信号频率丈量模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD码转换模块、显示模块、按键功能模块、定时器中断服务模块.系统软件框图如图2.2所示.图2.2 系统软件框图2.2 处理方法系统的设计以STC89C51单片机为核心，操纵它外部的定时/计数器完成待测信号频率的丈量.测速实际上就是测频，通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来停止测试.所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是操纵待测信号的脉宽来节制计数门，对一个高精度的高频计数信号停止计数.由于闸门与被测信号不克不及同步，因此，这两种方法都存在±1误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用.等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性.此系统采取计数法测速.单片机STC89C51外部具有 2 个 16 位定时/计数器 ,定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和发生计数溢出中断要求的功能.在构成为定时器时,每个机器周期加 1(使用12MHz 时钟时,每 1us 加 1),这样以机器周期为基准可以用来丈量时间间隔.在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从 1 到 0 的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的节制下可以用来丈量待测信号的频率.外部输入每个机器周期被采样一次,这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期(24 个振荡周期),所以最大计数速率为时钟频率的1/24(使用12MHz时钟时 ,最大计数速率为500KHz).定时/计数器的工作由相应的运行节制位TR节制,当TR置1时,定时/计数器开端计数，当 TR清0时,停止计数.2.3 系统工作原理转速是工程上一个常常使用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来暗示.其单位为 r ／min.由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机STC89C51的计数器 T0停止计数，用T1定时测出电动机的实际转速.此系统使用单片机停止测速，采取脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号.其机械布局也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器接近磁钢，机轴每转一周，发生两个脉冲，机轴旋转时，就会发生持续的脉冲信号输出.由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲.节制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值.单片机CPU 将该数据处理后，通过LED 显示出来.霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成.丈量系统的转速传感器选用SiKO 的 NJK-8002D 的霍尔传感器，其响应频率为100KHz ，额定电压为5-30（V ）、检测间隔为10（mm ）.其在大电流磁场或磁钢磁场的作用下，能丈量高频、工频、直流等各种波形电流.该传感器具有丈量精度高、电压范围宽、功耗小、输出功率大等优点，广泛应用在高速计数、测频率、测转速等范畴.输出电压4～25V ，直流电源要有足够的滤波电容，丈量极性为N 极.装置时将一非磁性圆盘固定在电动机的转轴上，将磁钢粘贴在圆盘边沿，磁钢采取永久磁铁，其磁力较强，霍尔元件固定在距圆盘1-10mm 处.当磁钢与霍尔元件相对位置发生变更时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变更.圆盘转动，磁钢接近霍尔元件，穿过霍尔元件的磁场较强，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，输出高电平，从而使得在圆盘转动过程中，霍尔元件输出持续脉冲信号.这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛.转速丈量原理霍尔器件是由半导体资料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为 l 、ｂ、ｄ.若在垂直于薄片平面（沿厚度 ｄ）方向施加外磁场Ｂ，在沿ｌ方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过.由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：qVB f =式中：f —洛仑磁力， ｑ—载流子电荷， Ｖ—载流子运动速度， Ｂ—磁感应强度. 这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个正面分别发生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个正面间的电位差H U 称为霍尔电压.霍尔电压大小为： H U H R =d B I /⨯⨯(mV)式中：H R —霍尔常数， ｄ—元件厚度， Ｂ—磁感应强度， Ｉ—节制电流 设 H K H R =d /, 则H U =H K d B I /⨯⨯(mV)H K为霍尔器件的活络系数(mV/mA/T)，它暗示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位节制电流下输出霍尔电动势的大小.应注意，当电磁感应强度Ｂ反向时，霍尔电动势也反向.图2.3为霍耳元件的原理布局图.若节制电流坚持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变更，根据这一原理，可以将两块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近装置一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所发生的磁场影响，输出脉冲信号.传感器内置电路对该信号停止放大、整形，输出杰出的矩形脉冲信号，丈量频率范围更宽，输出信号更切确稳定，已在工业，汽车，航空等测速范畴中得到广泛的应用.其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速.图2.3 霍耳元件的原理布局图3 系统硬件电路设计 3.1 单片机主控电路设计系统选用 STC89C51 作为转速信号的处理核心.STC89C51 包含 2 个16位定时/计数器、4K ×8 位片内 FLASH 程序存储器、4个8位并行I/O 口.16 位定时/计数器用于实现待测信号的频率丈量.8位并行口P0、P2用于把丈量成果送到显示电路.4K ×8 位片内FLASH 程序存储器用于放置系统软件.STC89C51与具有更大程序存储器的芯片管脚兼容,如:89C52(8K ×8 位)或 89C55(32K ×8 位),为系统软件升级打下坚实的物质基础.STC89C51最大的优点是：可直接通过计算机串口线下载程序,而无需专用下载线和编程器.STC89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU 、RAM 、ROM 、定时器/计数器和多功能I/O 口等一台计算机所需要的基本功能部件.其基本布局框图如图3.1，包含： ·一个8位CPU ；·4KB ROM；·128字节RAM数据存储器；·21个特殊功能寄存器SFR；· 4个8位并行I/O口，其中P0、P2为地址/数据线，可寻址64KB ROM或64KB RAM；·一个可编程全双工串行口；·具有5个中断源，两个优先级，嵌套中断布局；·两个16位定时器/计数器；·一个片内震荡器及时钟电路；计数脉冲输入中断输入图3.1 STC89C51单片机布局框图STC89C51系列单片机中HMOS工艺制造的芯片采取双列直插(DIP)方式封装,有40个引脚.STC89C51单片机40条引脚说明如下:(1)电源引脚.VCC 正常运行和编程校验(8051/8751)时为5V电源,VSS为接地端.（2）I/O总线.P0.0- P7.0（P0口），P0.1- P7.1（P1口），P0.2- P7.2（P2口），P0.3- P7.3（P3口）为输入/输出引线.（3）时钟.XTAL1：片内震荡器反相放大器的输入端.XTAL2：片内震荡器反相放器的输出端，也是外部时钟发生器的输入端.（4）节制总线.由P3口的第二功能状态和4根独立节制线RESET、EA、ALE、PSEN组成.值得强调的是，P3口的每条引脚都可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能.如表3.1所示.表3.1 P3口线的第二功能定义：STC89C51单片机的片外总线布局：①地址总线（AB）：地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）.②数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，由P0提供.③节制总线（CB）：由P3口的第二功能状态和4根独立节制线RESET、EA、ALE、PSEN 组成.3.2 脉冲发生电路设计LM358外部包含有两个独立的、高增益、外部频率抵偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作形式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关.它的使用范围包含传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合.LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式.特性:•外部频率抵偿•直流电压增益高(约100dB)•单位增益频带宽(约1MHz)•电源电压范围宽：单电源(3—30V)•双电源(±1.5一±15V)•低功耗电流，适合于电池供电•低输入偏流•低输入失调电压和失调电流•共模输入电压范围宽，包含接地图3.3 按键电路图3.4 数据显示电路设计数码管布局和显示原理图3.4为数码管的引脚接线图，实验板上以P0口作输出口，经74LS244驱动，接8只共阳数码管S0-S7.表3.2为驱动LED数码管的段代码表为低电平有效，1-代表对应的笔段不亮，0-代表对应的笔段亮.若需要在最右边（S0）显示“5”，只要将从表中查得的段代码64H写入P0口，再将P2.0置高，P2.1-P2.7置低即可.设计中采取动态显示，所以其亮度只有一个LED数码管静态显示亮度的八分之一.驱动LED数码管的段代码数字d p e c g b f a 十六进制P0.2 共阴共阳0 1 0 1 1 0 1 1 1 B7 481 0 0 0 1 0 1 0 0 14 EB2 1 0 1 0 1 1 0 1 AD 523 1 0 0 1 1 1 0 1 9D 624 0 0 0 1 1 1 1 0 1E E15 1 0 0 1 1 0 1 1 9B 646 1 0 1 1 1 0 1 1 BB 447 0 0 0 1 0 1 0 1 15 EA8 1 0 1 1 1 1 1 1 BF 409 1 0 0 1 1 1 1 1 9F 60这里设计的系统先用 6 位LED数码管动态显示小型直流电机的转速.当转速高于六位所能显示的值（999999）时就会自动向上进位显示.3 缓冲器74LS244系统总线中的地址总线和节制总线是单向的,因此驱动器可以选用单向的,如74LS244.74LS244还带有三态节制，能实现总线缓冲和隔离,74LS244是一种三态输出的八缓冲器和线驱动器，该芯片的逻辑电路图和引脚图如图3.5所示.从图可见，该缓冲器有8个输入端，分为两路——1A1～1A4，2A1～2A4.同时8个输出端也分为两路——1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，分别由2个门控信号1G和2G节制，/1G, /2G三态允许端(低电平有效).当1G为低电平时，1Y1～1Y4的电平与1A1～1A4的电平相同，即输出反映输入电平的高低；同样，当2G为低电平时，2Y1～2Y4的电平与2A1～2A4的电平相同.而当1G（或2G）为高电平时，输出1Y1～1Y4（或2Y1～2Y4）为高阻态.经74LS244缓冲后，输入信号被驱动，输出信号的驱动才能加大了.74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接纳器和定向发送器等.常常使用的缓冲器还有74LS240，241等.74LS244逻辑电路图74LS244的极限参数如下:电源电压 (7V)输入电压………………………………………………输出高阻态时高电平电压……………………………操纵上述器件设计的显示电路如图3.6所示.8个共阳的LED数码管（S0-S7）同名的引脚毗连在一起，由单片机P0口通过74LS244驱动（段节制），R12-R19 为限流电阻.单片机P2口的8个引脚分别通过三极管Q0-Q7节制8个LED数码管的公共端（位节制）.单片机的主时钟为12MHz.P0口和 P2口都是准双向口，输出时需要接上拉电阻.P0外部没有上拉电阻，P2口外部有弱上拉.所以P0口外围电路设计为低电平有效，高电平无效.要使数码管S0-S7的其中一个亮，其对应的P2端口要置高，P2的其余端口置低.如要让S0数码管亮，则要将即可.系统将定时把显示缓冲区的数据送出，在数码管LED上显示.图3.6 显示电路3.5 稳压电源设计如图 3.7所示为5-12V持续可调稳压电源，采取L4960芯片制作的输出电流可达10A，输出电压在5－12V间持续可调，是一个实用的开关型稳压电源.其工作原理为：220V交流电源经变压器T1降压，桥堆VD1整流，C1、C2滤波后得到一直流电压.IC第①、②脚为直流电压输入端，其最高输入电压为+40V.该直流电压经IC外部的振荡器调制为200kHz 左右的高频开关电压，振荡器的开关频率由外接振荡电容器C4决议.当C4的值取为3300pF 时，电源的开关频率约为200kHz ；R3、C6为环路调节放大器的频率抵偿网络，由第7脚输入.IC 第④脚为抑制输入端，其闭锁电压的阈值为0.7V ，输出电压经取样电阻R2反馈至第④脚后与R1比较，当阈值电压大于0.7V 时，输出关闭，起到短途经流呵护作用.第6脚为输出电压调节节制端，由电位器RP1及电阻R4将输出电压分压后得到调节电压检测值，调节电位器RP1可节制输出电压的大小，输出电压值可由公式：VO=Vref (){}4/1R R R L h ++停止估算.其中，Vref 为基准电压，为2.1V.IC 为专用开关型稳压集成电路L4960，其外壳接地并接散热器.IC 外围电路中，除振荡电容C4选择高频电容器外，电阻R1、R2应选择允许偏差＜1％的高精度金属膜电阻外，其余元件无特殊要求，按图中参数选取小型器件即可.由于输出电压为高频开关式，因此IC 和功率三极管VT 所需的散热器仅为普通稳压电源的三分之一，且性能远远高于普通的稳压电源.图3.7 5-12V 持续可调稳压电源电路3.6 串行通信模块设计STC89C51单片机有一个全双工的串行通信口，以便于单片机和电脑之间停止串口通信.为了与计算机停止通讯，设计了RS232串行通信接口，将该接口与PC 机的串口毗连，可以实现单片机与PC 机的串行通信，停止双向数据传输.停止串行通信要知足一定的条件，比方电脑的串口是RS232电平（-5至-15V 为1，+5至+15V 为0），而单片机的串口是TTL 电平（大于+2.4V 为1，小于+0.7V 为0），二者之间必有一个电平转换电路，图3.8用MAX232集成电路实现RS232电平与TTL 电平的相互转换.此串行通信功能模块完成源程序代码下载到STC89C51芯片中，它需要和微机上的ISP 下载器软件配合使用来完成这样的功能.所示.图3.8 MAX232串行通信图3.9 系统总电路4 系统软件设计本设计软件主要为主程序、数据处理显示程序、按键程序设计、定时器中断服务程序四个部分.（1）主程序主要完成初始化功能，包含LED显示的初始化，中断的初始化，定时器的初始化，寄存器、标记位的初始化等.主程序流程图如图4.1所示.（2）数据处理显示模块程序.此模块中单片机对在1秒内的计数值停止处理，转换成r/min送显示缓存以便显示.详细算法如下:设单片机每秒计数到n个值，即n/2 (r/s)(圆盘贴两个磁钢).则n/2 (r/s)=30n(r/min).即只要将计数值乘以30即可得到每分钟电机的转速.数据处理显示模块流程图如图4.2所示.图4.1 主程序流程图图4.2 数据处理显示模块流程图图4.3 按键程序流程图（3）按键程序设计.按键程序包含按键防抖动处理、判键及修改项目等程序.按键流程图如图4.3所示.（4）定时器1中断服务程序设计.定时器1完成计时功能，定时50ms，停止定时中断计数并每隔1s更新一次显示数据.流程图如图4.4所示.定时器1中断服务程序流程图5 制作调试5.1 硬件调试硬件调试时先分步伐试硬件中各个功能模块，调试成功后再停止统调.装置固定电机和霍尔传感器时，粘贴磁钢需注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘贴之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试.霍尔传感器探头要对准转盘上的磁钢位置，装置间隔要在10mm以内才可活络的感应磁场变更.在磁场增强时霍尔传感器输出低电平，指示灯亮；磁场减弱时输出高电平，指示灯熄灭.当电机转动时，感应电压指示灯高频闪烁，所以视觉上指示灯不会有多大的闪烁感.当给NJK 8002D 型霍尔传感器施加15V电压时其输出端可以输出4V的感应电压.输出幅值为4V的矩形脉冲信号.LM358整形电路调试：在焊接硬件电路时需细心解除元器件和焊接等方面可以出现的故障，元器件的装置位置出错或引脚插错都可以导致电路短路或实现不了电路应有的功能，甚至烧坏元器件.为方便调试，用信号发生器发生的1KHz的正弦信号送给LM358整形电路，调试直到可以输出矩形脉冲信号为止，该整形电路调试即可完成.然后以此信号为测试信号送给单片机系统，停止丈量、显示等其他功能的调试.5.2 软件调试丈量系统与PC机毗连时一定要先毗连串行通信电缆，然后再将其电源线拔出USB接口；裁撤时先断开其电源，再断开串行通信电缆，否则极易损坏PC机的串口.在停止软件编程调试时需要用到单片机的集成开辟环境MedWin V2.39 软件，编程时极易出现误输入或其他的一些语法错误，最重要的还有一些模块无语法错误却达不到预期的功能，都要颠末调试才干解除.MedWin V2.39 软件具有很强大的编程调试功能，可以摹拟仿真实际单片机的端口和外部功能部件的状态值.该软件中有硬件调试和软件调试功能，可以观察单片机内存单元对应的运行值，可以显示单片机端口、中断、定时器1、定时器2还有串口对应的运行值.可以单步伐试也可以模块调试，最好的是可以对你所怀疑的语句模块设置断点.MedWin V2.39 具有的强大的编译调试功极大地方便了对软件部分的调试.在详细调试过程中，系统将各功能模块如数据处理程序、按键程序设计、中断服务子程序、LED显示程序分别分开停止调试，最后停止主程序的整体调试.编译无误后生成方针代码BIN文件采取STC 单片机下载软件STC-ISP将其下载到实验板的单片机中.下载软件的最后一步：点击软件STC-ISP界面中的[下载]按钮，在点击前一定要坚持实验板的串行通信线及电源线与PC机毗连杰出，而且实验板的电源开关处于关闭状态，然后点击[下载]按钮，再打开实验板电源开关，此时软件将自动完成程序下载.最后将硬件和软件连系起来整体调试实现系统的测速功能.6 测试成果分析设计基本完成题目中的各项要求，其中电机转速的丈量比较切确，与实际转速相差10 转/分左右，精度在全量程范围内优于10转/分，存在一定的误差，经分析主要是由以下原因造成：1)由于电机的转盘是采取塑料盘片磨制而成，高速旋转时容易打飘不稳，导致获得的脉冲信号频率与实际转速有一定的误差.2) 中断处理的进入和中断处理程序都会有一定时间的误差，从而导致定时时间的误差，这也是造成丈量误差的一个因素.3)在固定装置时，由于是手动操纵，从而导致初始获得信号有一定的时差.结论霍尔传感器具有不怕灰尘、油污，装置简易，不容易损坏等优点，在工业现场得到了广泛应用.操纵霍尔传感器设计的转速丈量系统以单片机STC89C51为数据处理核心，采取定时器定时中断的方法实现计数，对丈量数据停止计算得到转速数据，并将成果送数码管显示.整个丈量系统硬件电路简单，容易调试，软件部分编程采取C51，有较高的编程效率.测试成果标明对电动机转速的丈量精度较高，基天性够知足实际的测试需要，有一定的实际应用价值.参考文献应用实例[M][2]谭浩强.C程序设计（第二版）[M].北京：清华大学出版社，1999[3]谢嘉奎,宣月清,冯军 . 电子线路[M].北京：高等教导出版社，2004[4]康华光 .电子技术基础[M].北京：高等教导出版社，2004[5]胡斌 . 图表细说电子元器件[M][6][德]克劳斯·[M][M]致谢附录A部分程序清单://============源代码_HYTC================================================================ #include <reg51.h>#include <stdio.h>---#include <intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int//#include <AT89X52.H>//const uchar code tab1[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60};//const uchar code tab2[]={0x80,0x40,0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01};//uchar buf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};//unsigned char code dispbit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsigned char code dispbit[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//unsigned char codedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};unsigned char codedispcode[]={0x48,0xeb,0x52,0x62,0xe1,0x64,0x44,0xea,0x40,0x60,0xff,0xbf}; uchar dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10};uchar temp[8];uchar dispcount;uchar T0count;uchar timecount;bit flag;unsigned long x;//timecount;void delay() ;void main(void){unsigned char i;P1=0xdf;TMOD=0x15;//TH1定时，形式1；TH0计数，形式1TH0=0;TL0=0;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;ET0=1;ET1=1;//TH0,1溢出允许中断EA=1;//允许中断TR1=1;TR0=1;//开端计数while(1){if(flag==1){flag=0;x=(T0count*65536+TH0*256+TL0)*30;//x=TH0*256+TL0;for(i=0;i<8;i++){temp[i]=0;}i=0;while(x/10) //频率代码转换，存入temp[i]，送显示缓存dispbuf[i] {temp[i]=x%10;x=x/10;i++;}temp[i]=x;for(i=0;i<6;i++){dispbuf[i]=temp[i];}timecount=0;T0count=0;TH0=0;TL0=0;TR0=1;}P0=dispcode[dispbuf[dispcount]];P2=dispbit[dispcount];dispcount++;delay();if(dispcount==8) {dispcount=0;}}}void t0(void) interrupt 1 using 0{T0count++;}void t1(void) interrupt 3 using 0{TH1=(65536-46500)/256;TL1=(65536-46500)%256;。
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.传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计姓名小波学号********** 院（系）电子电气工程学院班级清华大学——电子信息指导教师牛人职称博士后二O一一年七月十二日摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。
针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。
系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。
实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。
关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words:rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言 (4)2 系统概述 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 处理方法 (5)2.3 系统工作原理 (6)3 系统硬件电路设计 (7)3.1 单片机主控电路设计 (7)3.2 脉冲产生电路设计 (9)3.3 按键电路设计 (10)3.4 数据显示电路设计 (11)3.5 稳压电源设计 (13)3.6 串行通信模块设计 (14)4 系统软件设计 (16)5 制作调试 (18)5.1 硬件调试 (18)5.2 软件调试 (19)6 测试结果分析 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录A (24)1 前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。
要测速，首先要解决的是采样问题。
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。
早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。
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，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。
采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。
直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速。
测速电机的电压高低反映了转速的高低，在许多需要调速或快速正反向电力拖动领域中得到了广泛的应用。
从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。
本文介绍一种用STC89C51单片机测量小型电动机转速的方法。
系统以单片机STC89C51为控制核心，用NJK-8002D 霍尔集成传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机数据处理，用8位LED 数码管动态显示小型直流电机的转速。
2 系统概述2.1 系统组成系统由传感器、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2.1所示：图2.1转速测量系统原理框图系统软件主要包括测量初始化模块、信号频率测量模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD码转换模块、显示模块、按键功能模块、定时器中断服务模块。
系统软件框图如图2.2所示。
图2.2 系统软件框图2.2 处理方法系统的设计以STC89C51单片机为核心，利用它内部的定时/计数器完成待测信号频率的测量。
测速实际上就是测频，通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。
所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。
由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在±1误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。
等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。
此系统采用计数法测速。
单片机STC89C51内部具有 2 个 16 位定时/计数器 ,定时/计数器的工作可以由编程来实现定时、计数和产生计数溢出中断要求的功能。
在构成为定时器时,每个机器周期加 1(使用12MHz 时钟时,每 1us 加 1),这样以机器周期为基准可以用来测量时间间隔。
在构成为计数器时,在相应的外部引脚发生从 1 到 0 的跳变时计数器加1,这样在计数闸门的控制下可以用来测量待测信号的频率。
外部输入每个机器周期被采样一次,这样检测一次从1到0的跳变至少需要2个机器周期(24 个振荡周期),所以最大计数速率为时钟频率的1/24(使用12MHz时钟时 ,最大计数速率为 500KHz)。
定时/计数器的工作由相应的运行控制位TR控制,当TR置1时,定时/计数器开始计数，当 TR清0时,停止计数。
2.3 系统工作原理转速是工程上一个常用的参数，旋转体的转速常以每分钟的转数来表示。
其单位为 r ／min。
由霍尔元件及外围器件组成的测速电路将电动机转速转换成脉冲信号，送至单片机STC89C51的计数器 T0进行计数，用T1定时测出电动机的实际转速。
此系统使用单片机进行测速，采用脉冲计数法，使用霍尔传感器获得脉冲信号。
其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆盘上粘上两粒磁钢，让霍尔传感器靠近磁钢，机轴每转一周，产生两个脉冲，机轴旋转时，就会产生连续的脉冲信号输出。
由霍尔器件电路部分输出，成为转速计数器的计数脉冲。
控制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。
单片机CPU将该数据处理后，通过LED显示出来。
2.3.1 霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。
测量系统的转速传感器选用SiKO 的 NJK-8002D 的霍尔传感器，其响应频率为100KHz，额定电压为5-30（V）、检测距离为10（mm）。
其在大电流磁场或磁钢磁场的作用下，能测量高频、工频、直流等各种波形电流。
该传感器具有测量精度高、电压范围宽、功耗小、输出功率大等优点，广泛应用在高速计数、测频率、测转速等领域。
输出电压4～25V，直流电源要有足够的滤波电容，测量极性为N极。
安装时将一非磁性圆盘固定在电动机的转轴上，将磁钢粘贴在圆盘边缘，磁钢采用永久磁铁，其磁力较强，霍尔元件固定在距圆盘1-10mm处。
当磁钢与霍尔元件相对位置发生变化时，通过霍尔元件感磁面的磁场强度就会发生变化。
圆盘转动，磁钢靠近霍尔元件，穿过霍尔元件的磁场较强，霍尔元件输出低电平；当磁场减弱时，输出高电平，从而使得在圆盘转动过程中，霍尔元件输出连续脉冲信号。
这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。
2.3.2 转速测量原理霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，器件的长、宽、高分别为 l、ｂ、ｄ。
若在垂直于薄片平面（沿厚度ｄ）方向施加外磁场Ｂ，在沿ｌ方向的两个端面加一外电场，则有一定的电流流过。
由于电子在磁场中运动，所以将受到一个洛仑磁力，其大小为：fqVB式中：f—洛仑磁力，ｑ—载流子电荷，Ｖ—载流子运动速度，Ｂ—磁感应强度。
这样使电子的运动轨迹发生偏移，在霍尔元器件薄片的两个侧面分别产生电子积聚或电荷过剩，形成霍尔电场，霍尔元器件两个侧面间的电位差H U 称为霍尔电压。
霍尔电压大小为： H U H R =d B I /⨯⨯(mV)式中：H R —霍尔常数， ｄ—元件厚度， Ｂ—磁感应强度， Ｉ—控制电流设 H K H R =d /, 则H U =H K d B I /⨯⨯(mV)H K 为霍尔器件的灵敏系数(mV/mA/T)，它表示该霍尔元件在单位磁感应强度和单位控制电流下输出霍尔电动势的大小。
应注意，当电磁感应强度Ｂ反向时，霍尔电动势也反向。
图2.3为霍耳元件的原理结构图。
若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将两块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号。
传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，已在工业，汽车，航空等测速领域中得到广泛的应用。
其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
图2.3 霍耳元件的原理结构图3 系统硬件电路设计3.1 单片机主控电路设计系统选用 STC89C51 作为转速信号的处理核心。
STC89C51 包含 2 个16位定时/计数器、4K ×8 位片内 FLASH 程序存储器、4个8位并行I/O 口。
16 位定时/计数器用于实现待测信号的频率测量。
8位并行口P0、P2用于把测量结果送到显示电路。
4K ×8 位片内FLASH 程序存储器用于放置系统软件。
STC89C51与具有更大程序存储器的芯片管脚兼容,如:89C52(8K ×8 位)或 89C55(32K ×8 位),为系统软件升级打下坚实的物质基础。