传感器与测试技术课程设计报告.doc

传感器与测试技术课程设计报告

. 《传感器与测试技术》课程设计报告名称:学生编号。以下内容: 专业:

1.1系统组成框图系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件组成。

传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机转速转换成脉冲信号。信号预处理电路包括信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，放大器实现待测信号的放大，降低待测信号的幅度要求，实现小信号的测量；

波形转换和波形整形电路实现正、负交变信号波形转换为单片机可接受的TTL/互补金属氧化物半导体兼容信号。

处理器采用AT89C51单片机，显示器采用8位LED数码管进行动态显示。本课题采用以8051系列AT89C51单片机为核心开发的霍尔传感器转速测量系统。系统硬件原理框图如图1所示。

1.2系统速度的工作原理是工程中常用的参数。旋转体的转速通常用每分钟转数来表示。它的单位是r/min。由霍尔元件和外围设备组成的测速电路将电机转速转换成脉冲信号，送到单片机AT89C51的计数器T0进行计数，用T1计时测量电机的实际转速。该系统采用单片机测速、脉冲计数法和霍尔传感器获取脉冲信号。它的机械结构也可以做得相对简单，只要两个磁钢粘在转轴的圆盘上，使霍尔传感器靠近磁钢，机器轴每转一圈就产生两个脉冲，当机器轴转动时就

产生连续的脉冲信号输出。霍尔元件电路部分的输出成为转速计数器的计数脉冲。通过控制计数时间，可以实现计数器的计数值对应于机器轴的转速值。单片机处理数据，并通过发光二极管显示出来。1.2.1霍尔传感器霍尔传感器是一种磁敏传感元件，由磁钢、霍尔元件等组成。

测量系统的转速传感器是西科的NJK学生编号:

专业:

1.1系统组成框图系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件组成。

传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机转速转换成脉冲信号。信号预处理电路包括信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，放大器实现待测信号的放大，降低待测信号的幅度要求，实现小信号的测量；

波形转换和波形整形电路实现正、负交变信号波形转换为单片机可接受的TTL/互补金属氧化物半导体兼容信号。

处理器采用AT89C51单片机，显示器采用8位LED数码管进行动态显示。本课题采用以8051系列AT89C51单片机为核心开发的霍尔传感器转速测量系统。系统硬件原理框图如图1所示。

1.2系统速度的工作原理是工程中常用的参数。旋转体的转速通常用每分钟转数来表示。它的单位是r/min。由霍尔元件和外围设备组成的测速电路将电机转速转换成脉冲信号，送到单片机AT89C51的计数器T0进行计数，用T1计时测量电机的实际转速。该系统采

用单片机测速、脉冲计数法和霍尔传感器获取脉冲信号。它的机械结构也可以做得相对简单，只要两个磁钢粘在转轴的圆盘上，使霍尔传感器靠近磁钢，机器轴每转一圈就产生两个脉冲，当机器轴转动时就产生连续的脉冲信号输出。霍尔元件电路部分的输出成为转速计数器的计数脉冲。通过控制计数时间，可以实现计数器的计数值对应于转速

测量系统的转速传感器采用西科的NJK公式:F=QVB公式:F-洛伦兹力、Q-载流子电荷、V-载流子运动速度、B-磁感应强度。以这种方式，电子的运动轨迹被移动，并且在霍尔元件片的两侧分别产生电子积累或过量电荷，以形成霍尔电场。霍尔元件两侧的电势差称为霍尔电压。霍尔电压为:

其中:

RH-霍尔常数、D-元件厚度、B-磁感应强度、I-控制电流KH是霍尔元件的灵敏度系数(毫伏/毫安/吨)，它代表霍尔元件的单位磁感应-F-洛伦兹力、Q-载流子电荷、V-载流子运动速度、B-磁感应强度。以这种方式，电子的运动轨迹被移动，并且在霍尔元件片的两侧分别产生电子积累或过量电荷，以形成霍尔电场。霍尔元件两侧的电势差称为霍尔电压。霍尔电压为:

其中:

Rh-霍尔常数、D-元件厚度、B-磁感应强度、I-控制电流KH为霍尔元件的灵敏度系数(mV/mA/T)，表示霍尔元件在单元内磁感应:点击软件界面中的“[下载”按钮，确认实验板的串行通信线路和电源

线在点击前与电脑连接良好，实验板的电源开关处于关闭状态，然后点击“[下载”按钮，打开实验板的电源开关。这时，软件将自动完成程序下载。最后，将硬件和软件集成，调试并实现了系统的测速功能。

5.测试结果的分析和设计基本完成了课题的所有要求。电机速度的测量相对准确，与实际速度相差约10转/分钟。在整个范围内，精度优于每分钟10转。有些错误。分析主要由以下原因引起:

1)由于电机的旋转盘是由塑料盘研磨而成，高速旋转时容易产生不稳定漂移，导致获得的脉冲信号频率与实际转速之间存在一定误差。2)中断处理的入口和中断处理程序都会有一定的时间误差，这将导致定时误差。这也是导致测量误差的一个因素。3)固定装置时，由于手动操作，最初获得的信号有一定的时间差。结论:

霍尔传感器不怕灰尘和油污，安装方便，不易损坏，已广泛应用于工业领域。霍尔传感器设计的转速测量系统以AT89C51为数据处理核心，利用定时器定时中断实现计数。对测量数据进行计算，获得转速数据，并将结果发送到数码管进行显示。整个测量系统的硬件电路简单，易于调试。C51用于软件编程，编程效率高。测试结果表明，电机转速测量精度较高，基本满足实际测试需要，具有一定的实际应用价值。单词模型