霍尔传感器的测速电路设计
基于霍尔传感器的转速测量电路的设计
传感器原理期末设计《传感器原理应用》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学号院（系）电子系电子信息工程班级指导教师职称二O一三年六月十二日摘要 (2)概述 (2)一霍尔传感器测转速原理及特性 (3)二系统组成框图 (4)三单片机主控电路设计 (5)(一)单片机的介绍 (5)（二）脉冲产生电路设计 (7)（三）按键电路设计 (8)（四）数码管结构和显示原理 (9)（五）电路的整机原理图的设计（分析工作原理）10 四应用单片机实现 (11)（一）基本框图 (12)（二）基于霍尔传感器的硬件电路设计 (13)（三）C语言程序 (13)五总结 (16)六参考文献 (17)摘要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，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，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。
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。
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。
本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。
由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。
概述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。
-霍尔传感器测速课程设计
霍尔传感器测量车速系统设计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的测量车速系统。
完成了车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车轴同轴连接，车轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路局部输出幅度为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，即可实现对车速的测量。
在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示车轮的转速值。
与软件配合，实现了显示、报警功能。
关键词：车速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCDAbstractThis paper introduces the principle of the hall sensors, speed, the design based on single chip microputer AT89C51 measurement speed system. pleted the speed of the measurement system hardware circuit design, hall sensor measurement circuit design, display circuit design. Measurement speed hall-effect sensor and axle coaxial connected, every turn a week axle, produce a certain amount of the number of the pulse, the hall device circuit of the output amplitude for 12 V of the pulse. By photoelectric isolated after the output amplitude for 5 V bee number of turn counter pulse count. Control the timer counting time, to speed measurement can be realized. The display circuit design, through the 1602 to realize in LCD display directly on the wheel speed value. And with the software to display and alarm function.Key Words: Speed Measurement; Hall Sensor; Microputer; 89C51；LCD目录一、内容与要求错误!未定义书签。
霍尔传感器测速设计
传感器大作业题 目 霍尔传感器测速设计姓 名 李培勇学 号 3110403060专业班级 11级电信1班指导教师 李林功学 院 信息科学与工程学院完成日期 2014.5.24宁波理工学院摘要本文介绍了霍尔传感器在汽车电子中的应用，设计了基于霍尔传感器与单片机AT89C2051结合来实现电机转速的测量。
完成了霍尔传感器测量电路的设计和显示电路的设计。
测量转速的传感器与装有磁铁的转盘保持好一定的位置，转盘每转一周，霍尔传感器采集一定量的脉冲信号，把采集好的脉冲信号输入到单片机中进行数据处理，经过处理后实现电机速度的测量。
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。
硬件与软件配合，实现了测速。
仿真实验证实了所设计的硬件电路及软件程序的正确性，满足设计要求。
关键词：霍尔传感器；测速；单片机目录摘要.............................................. 错误!未定义书签。
第1章概述........................................ 错误!未定义书签。
1.1 传感器未来的发展趋势........................ 错误!未定义书签。
1.2 传感器在汽车电子中的应用 (1)1.3 霍尔传感器的应用 (2)1.4 霍尔传感器在汽车测速中的应用 (2)第2章霍尔传感器的原理............................ 错误!未定义书签。
2.1 霍尔效应的定义.............................. 错误!未定义书签。
2.2 霍尔传感器工作磁体的设置.................... 错误!未定义书签。
2.3 霍尔传感器的工作原理 (3)第3章霍尔传感器测速设计 (3)3.1 系统总实现要求 (3)3.2 系统实现方案 (4)3.3 总体硬件设计................................ 错误!未定义书签。
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【摘要】本文主要围绕基于霍尔传感器的测速系统进行研究设计。
在我们介绍了背景信息、问题概述以及研究意义。
接着在我们分析了霍尔传感器的原理，设计了测速系统的硬件，并提出了信号处理算法。
随后我们进行了性能测试与分析，并对系统进行了优化设计。
最后在我们总结了实验结果，展望了设计未来的发展，并讨论了工程应用前景。
通过本文的研究，我们期望能够为基于霍尔传感器的测速系统的设计与应用提供有益的参考和指导。
【关键词】霍尔传感器、测速系统、硬件设计、信号处理算法、性能测试、系统优化设计、实验总结、设计展望、工程应用前景1. 引言1.1 背景介绍随着传感器技术和信号处理算法的不断发展，基于霍尔传感器的测速系统也得到了越来越多的关注和研究。
针对传统测速系统在精度和稳定性方面存在的问题，如测量误差大、响应速度慢等，基于霍尔传感器的测速系统设计成为了一个研究热点。
通过对霍尔传感器原理的深入研究、硬件设计、信号处理算法的优化以及系统性能的测试与分析，可以实现测速系统的高精度、高稳定性和高性能。
本文将对基于霍尔传感器的测速系统设计进行深入探讨和研究，旨在提高测速系统的测量精度和响应速度，为工业自动化领域提供更加可靠的测速解决方案。
1.2 问题概述在现代社会中，测速系统是汽车、火车、船舶等交通工具中不可或缺的组成部分。
通过测速系统，可以实时监测交通工具的速度，以确保安全驾驶和精准控制。
传统的测速系统存在一些问题，如精度不高、响应速度慢、易受外界干扰等。
为了解决这些问题，本文将基于霍尔传感器设计一种新型的测速系统。
问题一：精度不高传统测速系统常常受到机械磨损、温度变化等因素的影响，导致测速精度不高。
而霍尔传感器具有高分辨率、高灵敏度的特点，可以有效提高测速系统的精度。
问题二：响应速度慢传统测速系统的信号处理速度较慢，无法及时反映交通工具的变速情况。
而通过优化信号处理算法和采用高速霍尔传感器，可以显著提高测速系统的响应速度。
霍尔传感器的测速电路设计
4.2.2霍尔传感器的测速电路设计首先选定传感器，霍尔传感器具有灵敏、可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低等优点，综合了电机转速测量系统的要求。
其次设计一个单片机小系统，利用单片机的定时器和中断系统对脉冲信号进行测量或计数。
再次实时测量显示并有报警功能，实时测量根据脉冲计数来实现转速测量的方法。
要求霍尔传感器转速为0～5000r/min。
霍尔测速模块论证与选择采用霍尔传感器；选型号为CHV-25P/10的霍尔传感器，其额定电压为10v,输出信号5v/25mA,电源为12~15v。
体积大，价格一般为40~120元之间不等。
性价比较高计数器模块论证与选择采用片内的计数器。
其优点在于降低单片机系统的成本。
每到一个脉冲将会产生一个T1的计数，在T0产生的100ms中断完成后，T1的中断溢出次数就是所需要计的脉冲数。
特点在于：使用了内部的T1作为外部脉冲的计数器，并且，为了避免计数器的溢出，将T1的初值设为0。
显示模块论证与选择采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。
LCD显示器工作原理简单，编程方便，节能环保。
报警模块论证与选择采用蜂鸣器与发光二极管作为声光报警主要器件。
该方案不论在硬件和焊接方面还是在编写软件方面都简单方便，而且成本低廉。
电源模块论证与选择采用交流220V/50Hz电源转换为直流5V电源作为电源模块。
该方案实施简单，电路搭建方便，可作为单片机开发常备电源使用。
单片机模块论证与选择选用P89C51的单片机速度极快、功耗低、体积小、资源丰富，有各种不同的规格，最快的达100MPS ，引脚还可编程确定功能选用51系列的单片机，是因为51的架构十分典型。
而且：1.价格便宜；2.开发手段便宜；3.自己动手焊接相对容易。
转速测量方案论证转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动[4]。
霍尔传感器转速测量电路设计
课程设计报告书2.概述2.1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AT89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。
本课题采用的是以8051系列的AT89C51单片机为核心开发的霍尔传感器测转速的系统。
系统硬件原理框图如图1所示：图1 系统框图2.2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AT89C51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。
2.2.1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。
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【摘要】本论文介绍了霍尔传感器的原理，对霍尔传感器进行了深入研究，对霍尔传感器在测速中的实际运用进行了详细的分析，并对霍尔传感器测速系统进行了设计。
此系统以单片机为控制核心，通过霍尔传感器准确及时收集车方位信号和车轮转速等信息，实现了简单的加减速功能的基础上，还实现了汽车的测速功能、调速功能。
【关键词】霍尔传感器;测速;单片机1.研究背景与研究内容传感器，实际上是一种能量转换器，从外部接收被测量信息，并根据一定的法则，其他测量的或必要的形式的信息被转换成输出。
伴随着科学技术的发展，传感器技术在速度的测量领域上有很大的引用。
霍尔传感器是以霍尔效应为基础的，它是将被测量转变成电动势然后进行输出的传感器。
但是霍尔传感器的被测量的信息转换成电动势的效率很低、温度对传感器的影响大、要求转换精度较高，所以使用温度补偿来来弥补这些缺点是很有必要的。
本文进行了以下控制部分采用单片机来实现操作，汽车轮胎和车的转速是由霍尔传感器采集的信号，当信号变化时，可随时调整脉冲宽度调制控制电机和位置信号，本系统的实现简单，加速和减速功能的基础上，还完成了电动汽车速度、速度等。
1.1 传感器的组成传感器的类型有很多，这些传感器的作用是将各种非电输入量信号转变为电信号，其中非电输入量如光线、湿度、温度、位移、流量、重量、压力、电磁场等在自己控制的系统中就是利用了传感器把当前工作的环境转变成了电信号。
传感器一般由敏感元件、转换元件、测量电路以及辅助电源组成。
1.2霍尔传感器的原理准备金属或半导体元件的薄片;在这些薄片的两边进行通电，产生的电流记为I，在垂直于金属的方向添加磁感应强度为B的磁场，那么，在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间），就会产生电动势，电动势记为UH。
我们把这种现象称为霍尔效应。
UH=RHIB/d，式中：RH—霍尔常数，m3.C-1;控制电流，A;B-- 磁感应强度，T;霍尔效应传感器是一种基于霍尔效应原理的组件。
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
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本文将介绍一种基于霍尔传感器测速的系统设计。
首先，我们将介绍霍尔传感器的原理及其在测速领域的应用。
然后，我们将说明系统设计的硬件和软件部分，并提供一些实现的详细步骤和代码样例。
最后，我们将讨论系统的使用和未来发展方向。
1.霍尔传感器的原理及其在测速领域的应用霍尔传感器是一种广泛应用于电子测量和控制领域的磁电传感器。
它基于霍尔效应实现了磁场强度的测量。
霍尔效应是指当一根导电体在它的两端受到垂直于它轴线的磁场作用时，导电体两端将产生电位差，并产生电流。
这种现象被称为霍尔效应，其应用范围包括磁场测量、高速计数、速度及位置测量等。
在测速领域，霍尔传感器可以被用于测量旋转马达、风扇等电动机的转速，以及车速传感器。
它基本上由一个霍尔元件、磁性旋转部件和信号处理电路组成。
当磁性部件旋转时，霍尔传感器产生脉冲输出，并通过信号处理电路进行滤波和判断去除噪声并计算旋转速度。
2.系统设计的硬件在本系统的设计中，我们使用了ATmega16微控制器。
该微控制器拥有集成的定时器/计数器、I/O端口和模拟/数字转换器，并提供用于驱动霍尔传感器的电源。
软件设计如下是本系统的软件设计步骤：第一步：引脚初始化。
根据系统设计，我们设置微控制器的引脚，包括I/O端口和模拟/数字转换器。
第二步：设置定时器/计数器。
我们使用一个16位定时器/计数器来捕获传感器输出脉冲的时间。
定时器/计数器可被配置为外部时钟源模式，通过外部霍尔传感器的输出来计数。
第三步：捕获时间。
当外部霍尔传感器产生脉冲时，定时器/计数器会记录时间，并将捕获的时间发送到计算模块进行处理。
第四步：计算旋转速度。
我们使用输出脉冲的计数值和时间来计算旋转速度。
计算公式为：旋转速度=输出脉冲数/单位时间第五步：输出数据。
计算完旋转速度后，我们将数据输出到显示单元，并同时记录数据以便后续分析。
4.系统的使用和未来发展方向本设计的系统可用于多种应用，特别是那些需要精确测量旋转速度和位置的应用。
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。
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引言随着科技的不断发展，传感器技术在各个领域中得到了广泛的应用，其中包括了测速系统。
测速系统是用来测量物体的速度，常常用在汽车、电动车、风力发电机等领域中。
在测速系统中，霍尔传感器因其稳定性和高精度而备受青睐。
本文将从霍尔传感器的原理出发，设计一套基于霍尔传感器的测速系统。
一、霍尔传感器的原理霍尔传感器是一种能够检测磁场的传感器，通过检测磁场的变化来实现测速、测距等功能。
它的原理基于霍尔效应，即当导体中的电流通过时，会产生一个与该电流方向垂直的磁场。
当这个导体放在另一个磁场中时，霍尔传感器能够测量到这个外磁场对其产生的影响，从而实现对其速度和位置的测量。
1. 系统组成基于霍尔传感器的测速系统主要由霍尔传感器、信号处理模块、显示模块和电源模块共四大模块组成。
- 霍尔传感器：负责检测磁场的变化，将变化的信号传递给信号处理模块。
- 信号处理模块：接收并处理来自霍尔传感器的信号，通过算法得出物体的速度信息。
- 显示模块：将通过处理得到的物体速度信息以数值形式显示在显示屏上，方便用户观察。
- 电源模块：负责为整个系统提供电力支持。
2. 系统工作流程当物体运动时，霍尔传感器感应到磁场的变化，产生相应的电信号。
这些电信号经过信号处理模块进行处理，得出物体的速度信息，然后通过显示模块展示给用户。
整个系统需要电源模块提供电力支持。
3. 系统设计关键技术在基于霍尔传感器的测速系统设计中，需要考虑以下几个关键技术：- 霍尔传感器的选型：要根据实际的应用场景选择合适的霍尔传感器，考虑到测速范围、精度、工作温度等因素。
- 信号处理算法：通过对霍尔传感器采集到的信号进行处理，得出准确的速度信息。
这需要设计合理的信号处理算法。
- 显示模块的选择：选择合适的显示模块，以便将处理得到的速度信息清晰地展示给用户。
- 电源模块设计：需要合理设计电源模块，以确保整个系统能够稳定地工作。
4. 系统实现步骤基于霍尔传感器的测速系统的实现步骤如下：- 选型：根据实际需求选型合适的霍尔传感器和其他相关模块。
霍尔传感器测速系统的设计
感器应用 电路 的设计方法 ， 即电路框 图设计、 元件参 数设 置和测 量 电路仿 真。把 非 电量 信号检 测来 出并转换 成便 于传 输 、 处
理 和 显 示 的可 用 电信 号 ， 利 用 信 号 处 理 和 显 示 电路 测 出数 据 。通 过 实验 和理 论 数 据 比对 ， 明该 测 速 系 统 符 合 实 际应 用 。 再 表
寿命 长等 优 点 。 可 以用 磁 场 作 为 被 检 测 信 息 的 载
体 ， 测 量 技 术 中 ， 位 移 、 、 速 度 、 度 、 速 在 将 力 加 角 角 度、 转速 等非 电 、 磁物 理 量转换 为 电量 ¨ 。 非
１ 霍尔传感器
霍 尔传感 器是 利用 霍尔 效应 原理 ， 成封装 和 集
７３ ５０
科
学
技
术
与
工
程
１ Ｏ卷
理 电路模 块组 成 ｌ５。 ４］ ．
２ 霍尔传感器的应用
霍尔传 感器 可 以测 量 的物 理参数 有磁 场、 电
流 、 移 、 力 、 动 、 速等 。在 电机 控 制 系统 中 ， 位 压 振 转
测速 电路 是 其 中具 有 代 表 性 的实 例 之 一 。本 实 验
传 感器 的一 种 ， 有 感 受 磁 场 的 独 特 能 力 ， 具 电路 结
构 简单 、 噪声 小 、 积 小 、 态 范 围 大 、 率 范 围宽 、 体 动 频
和几 何 尺寸 有关 ， 示 在 单 位 磁感 应 强 度 和单 位 控 表 制 电流 时 的霍 尔 电势 的 大 小 。霍 尔 效 应 如 图 １所 示 。霍 尔传感 器 的符 号 、 测量 电路 如 图 ２所 示 。
７ Ｌ １４功 能表如 表一所 示 。 当 Ｃ Ｋ＝“ ” Ｃ Ｒ＝ ４Ｓ６ Ｌ ０ ，Ｌ
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霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它能够测量磁场的强度和方向，并将这些信息转换成电信号输出。
由于其简单、稳定和高精度的特点，霍尔传感器在工业控制、汽车电子、智能家居等领域被广泛应用。
在测速系统设计中，基于霍尔传感器的测速系统具有灵敏、精准、稳定等优点，能够满足各种复杂环境下的测速要求。
一、基于霍尔传感器的测速系统原理基于霍尔传感器的测速系统主要通过测量被测物体的运动产生的磁场变化来实现测速。
当被测物体运动时，磁场的变化会引起霍尔传感器输出电信号的变化。
通过对这些电信号进行处理，可以得到被测物体的速度。
基于霍尔传感器的测速系统原理简单，但需要设计合理的电路和信号处理算法来提高测速系统的性能。
二、基于霍尔传感器的测速系统设计1. 传感器选择在设计基于霍尔传感器的测速系统时，首先需要选择合适的霍尔传感器。
传感器的选择应考虑被测物体的形状、大小、速度范围等因素。
通常情况下，需要选择灵敏度高、温度稳定、抗干扰能力强的霍尔传感器。
2. 信号处理电路设计基于霍尔传感器的测速系统需要设计合理的信号处理电路，以提高传感器信号的稳定性和准确性。
信号处理电路主要包括前端放大电路、滤波电路和模数转换电路。
前端放大电路用于放大霍尔传感器输出的微弱信号，滤波电路则用于去除噪声，模数转换电路将模拟信号转换成数字信号，方便微处理器进行后续处理。
3. 微处理器选择和算法设计在基于霍尔传感器的测速系统中，微处理器起着核心的作用。
微处理器可以对传感器输出的数字信号进行处理，并通过算法计算被测物体的速度。
微处理器的选择应考虑功耗、计算能力、接口数量等因素。
需要设计合理的速度计算算法，以提高系统的测速精度和响应速度。
4. 整体系统集成基于霍尔传感器的测速系统设计完成后，需要对传感器、信号处理电路、微处理器等部分进行整体系统集成。
在整体系统集成过程中，需要进行严格的电路布线和连接，同时进行可靠性测试，确保系统能够正常工作。
基于霍尔传感器的电机测速装置设计
基于霍尔传感器的电机测速装置设计丁芝琴(榆林学院能源工程学院,陕西榆林 719000)摘 要:利用霍尔传感器和8051单片机,采用M/T测量方法,设计了一种温室机器人的电机转速测量装置并提出了相应的测速算法。
该电机测速装置具有线路简单、测速精度高、成本低、安装调试方便等特点,尤其是在测量空间有限或传感器不便安装的条件下,该测量方法有明显的优势。
关键词:霍尔传感器;电机测速装置;8051单片机中图分类号:TP242 文献标识码:A文章编号:1003-188X(2010)05-0081-030 引言随着我国现代农业设施的发展,对作业的精细化要求越来越高,迫切需要大力发展温室自动行走机器人来提高生产效率和保证劳动产品的安全性[1]。
考虑到温室内作业道路的环境因素复杂多变,故温室机器人一般采用三轮底盘结构[2-3],让机器人转向和运动具有更高的精度,使控制达到一个更高的层次。
要实现对温室机器人的精密控制,行走装置的电机测速模块是很重要的一个环节。
电机测速模块的分辨率越高反应越快,对电机的控制就越好[4]。
由于霍尔元件具有尺寸小、质量轻、无触点、外围电路简单、频响宽、动态性能好、使用寿命长、调试方便等特点[5],用它可以做成各种传感器,广泛应用于位移测量、倾角测量、压力测量、转速或转数测量以及计数等方面。
因此,本文介绍一种采用霍尔传感器来采集电机轴的脉冲信号,转速脉冲信号经过处理后送给8051单片机,单片机通过控制算法和系统的程序设置将计算出两驱动轮的实时转速并得到它们的转速差,从而实现两驱动轮的平稳控制。
1 测量方案的确定言旋转设备转动速度的数字检测基本方法是利用与该设备同轴连接的霍尔转速传感器的输出脉冲频率与转速成正比的原理,根据脉冲发生器发出的脉冲速度和序列,测量转速和判别其转动方向。
收稿日期:2009-07-24基金项目:陕西省教育厅基金项目(09JK840)作者简介:丁芝琴(1964-),女,陕西米脂人,副教授,(E-mail)ylldm @s 。
用51单片机及霍尔传感器制作的测速器电路图
测量转速，使用霍尔传感器，被测轴安装有12只磁钢，即转轴每转一周，产生12个脉冲，要求将转速值（转/分）显示在数码管上。
程序如下：DISPBUF EQU 5AH ;显示缓冲区从5AH开始SeCCoun EQU 59HSpCoun EQU 57H ;速度计时器单元57H和58H，高位在前（57H单元中）Count EQU 56H ;显示时的计数器SpCalc bit 00h ;要求计算速度的标志Hidden EQU 16 ;消隐码ORG 0000HAJMP STARTORG 1BHJMP TIMER1 ;定时中断1入口ORG 30HSTART: MOV SP,#5FH ;设置堆栈MOV P1,#0FFHMOV P0,#0FFHMOV P2,#0FFH ;初始化，所有显示器、LED灭MOV TMOD,#00010101B ;定时器T1工作于方式1，定时器0工作方式1 MOVTH1,#HIGH(65536-4000)MOV TL1,#LOW(65536-4000)SETB TR1SETB ET1 ;开定时器1中断SETB EALOOP: JNB SpCalc,LOOP ;如果未要求计算，转本身循环;标号：ＭＵＬＤ功能：双字节二进制无符号数乘法;入口条件：被乘数在R2、R3中，乘数在R6、R7中。
;出口信息：乘积在R2、R3、R4、R5中。
;影响资源：PSW、A、B、R2～R7 堆栈需求：２字节MOV R2,SpCounMOV R3,SpCoun+1MOV R6,#0MOV R7,#5 ;测得的数值是每秒计数值，转为每分转速（每一转测12次，故乘5而非60）CALL MULD;标号：ＨＢ２功能：双字节十六进制整数转换成双字节ＢＣＤ码整数;入口条件：待转换的双字节十六进制整数在R6、R7中。
;出口信息：转换后的三字节ＢＣＤ码整数在R3、R4、R5中。
;影响资源：PSW、A、R2～R7 堆栈需求：２字节MOV A,R4MOV R6,AMOV A,R5MOV R7,A ;将乘得的结果送R6R准备转换，这里结果不可能超过2字节CALL HB2CBCD:MOV DISPBUF,R3 ;最高位MOV A,R4 ;ANL A,#0F0H ;去掉低4位SWAP A ;将高4位切换到低4位MOV DISPBUF+1,AMOV A,R4ANL A,#0FHMOV DISPBUF+2,AMOV A,R5ANL A,#0F0HSWAP AMOV DISPBUF+3,AMOV A,R5ANL A,#0FHMOV DISPBUF+4,ACLR SpCalc ;清计算标志JMP LOOP;主程序到此结束TIMER1: PUSH ACC;ACC入栈PUSH PSW ;PSW入栈SETB RS0 ;工作区1JNB TR0,SETTR0 ;如果T0未运行，则开启T0 JMP GO1SETTR0:SETB TR0GO1:INC SecCoun ;秒计数器加1MOV A,SecCounCJNE A,#251,Go2 ;如果未到1s则转CLR TR0 ;1ｓ到了，则停止T0的运行MOV SpCoun,TH0MOV SpCoun+1,TL0 ;读取计数值CLR AMOV TH0,AMOV TL0,A ;清计数器SETB SpCalc ;要求主程序计算速度MOV SecCoun,#0 ;清秒计数器Go2:INC COUNT ;用于显示的计数器MOV A,COUNTCLR CSUBB A,#6JZ N1JMP N2N1: MOV COUNT,#0N2: MOV A,#DISPBUFADD A,COUNTMOV R0,A ;指向当前要显示的显示缓冲区MOV A,@R0 ;取第一个待显示数MOV DPTR,#DISPTAB ;字形表首地址MOVC A,@A+DPTR ;取字形码MOV P0,A ;将字形码送P0位（段口）MOV A,COUNTMOV DPTR,#BitTab ;字位表首地址MOVC A,@A+DPTRORL P2,#11111100BANL P2,AMOV TH1,#HIGH(65536-4000)MOV TL1,#LOW(65536-4000)POP PSWPOP ACCRETIBitTab: DB 7Fh,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBHDISPTAB:DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0F FH……其他数学运算程序（略）主程序在对定时器、计数器、堆栈等进行初始化后即判断标志SpCalc是否为1，如果为1，说明要求对数据进行计算处理，首先将SpCalc标志清零，以保证下次能正常判断，然后进入数据处理程序，由于这里的闸门时间为1s，而显示要求为转/分，因此，要将测到的数据进行转换，转换的方法是将测得的数据乘以60，但由于转轴上安装有12只磁钢，每旋转一周可以得到12个脉冲，因此，要将测得的数据除以12，所以综合起来，将测得的数据乘以5即可得到每分钟的转速。
根据霍尔传感器的电机测速装置设计
检测与转换技术大作业报告题目_____________________________ 院系_____________________________ 班级_____________________________ 学生姓名__________________________日期______________________________ 霍尔传感器在电机转速测量装置上的应用设计利用霍尔传感器，设计了一种电机转速测量装置并提出了相应的测速算法，还设计了转速信号处理电路，将脉冲信号转化为标准的TTL电平，便于AT89C52单片机的计数运算，并通74LS164寄存器将转速信号显示在LED上。
该电机测速装置具有线路简单、实时性好、成本低、安装调试方便和节省空间等优点，尤其是在测量空间有限、轴偏心或传感器不便安装的条件下，该测量方法具有明显的优势。
第一章测速电路相关元件分析1.1 AT89C52 单片机AT89C52是一个低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器（RAM），兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。
AT89C52有40个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O ）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读/写口线。
AT89C52主要功能特性和引脚图如下所示：•完全兼容MCS-51指令系统8k可反复擦写Flash ROM•全静态操作：时钟频率0-24MHZ•三级加密程序存储器3个16位可编程定时/计数器中断256x8bit 内部RAM32个可编程的双向I/O 口2个外部中断源，共8个中断源2个读写中断口线-可编程串行UART通道•低功耗空闲和掉电模式-软件设置睡眠和唤醒功能1.2 LM317T三端稳压器LM317T是可调节三端正电压稳压器，在输出电压范围为1.25V到37V时能够提供超过1.5A的负载电流。
基于霍尔传感器的单片机测速装置设计
1 概述 (2)1.1 课题背景 (2)1.2 本设计课题的目的和意义 (2)1.3 设计的要求 (3)2 设计原理和方案 (3)2.1 霍尔传感器的介绍 (3)2.1.1 霍尔效应 (4)2.1.2 霍尔器件 (4)2.1.3 霍尔传感器的分类 (5)2.1.4 霍尔传感器的特性 (6)2.2 霍尔测速设计原理 (7)2.2.1 转速测量的方法 (7)2.2.2 各种转速测量的优缺点 (7)2.2.3 检测部分 (8)2.2.4 处理部分 (8)2.2.5 显示部分 (8)2.3 系统总体设计方案 (9)3 硬件设计 (9)3.1 电源部分 (9)3.2 霍尔测速装置 (10)3.3 转速信号处理电路 (12)3.4 单片机系统 (12)3.5 ISP下载接口 (13)3.6 LCD液晶显示电路 (13)3.6.1 LCD显示的基本原理 (14)3.6.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (14)4 软件设计 (15)5 设计仿真 (16)5.1 Proteus简介 (16)5.2 Multisim 软件简介 (18)5.3 Keil 软件简介 (20)6 总结 (21)致谢 (23)附录一 (25)附录二 (26)摘要：本文设计了一个基于HZL201霍尔齿轮传感器的单片机测速装置，整个设计由一种测量转速装置，转速信号处理电路，通过8050三极管对信号整形处理，将脉冲信号转化为标准的TTL 电平，便于AT89S52单片机的计数运算，并能够将转速信号显示在液晶显示器上。
运用Keil软件进行单片机的C语言编程，并且通过Proteus软件仿真单片机与显示结果，验证了本设计的可行性。
该测速装置具有线路简单、实时性好、成本低、安装调试方便和节省空间等特点，尤其是在测量空间有限、轴偏心或传感器不便安装的条件下，该测量方法有明显的优势。
关键词：霍尔传感器；速度测量；单片机；系统设计1 概述1.1 课题背景在我们的日常生活中，霍尔传感器被广泛应用。
霍尔开关传感器测速实验
霍尔开关传感器测速实验实验五霍尔开关传感器测速实验系别：自动化专业：姓名：学号：座位号：合作者：实验时间：年月日（上午、下午、晚上）一、实验目的1、了解霍尔开关集成传感器的工作原理和应用。
2、掌握LabVIEW进行实验分析的方法。
二、实验仪器和设备3、实验电路板；4、电机组件；5、霍尔开关传感器CS3020；6、4.7KΩ电阻；7、跳线若干。
8、计算机、LabVIEW软件系统及其相应脚本；9、DRLAB快速可重组综合实验台。
三、实验基本原理图5-1是霍尔开关集成传感器的内部结构框图。
当有磁场作用在传感器上时，根据霍尔效应原理，霍尔元件输出霍尔电压Vh，该电压经放大器放大后，送至施密特整形电路。
当放大后的Vh电压大于“开启”阀值时，施密特整形电路翻转，输出高电平，使输出三极管导通。
当磁场减弱时，霍尔元件输出的Vh电压很小，施密特整形电路再次翻转，输出低电平，输出三极管关闭。
这样，一次磁场强度的变化，就使传感器完成一次开关动作。
当被测电机飞轮上装有N只磁性体时，飞轮每转一周磁场就变化N次，霍尔传感器输出的电平也变化N次，通过计算即可知道电机的转速。
图5-1 霍尔开关集成传感器的内部结构框图四、实验步骤1、确认数据采集仪电源关闭（数据采集仪电源在DRLAB快速可重组综合实验台上，按钮弹起为关闭状态）。
2、开启总电源和直流电源，开启数据采集仪电源。
3、在桌面上运行LabVIEW主程序图标,或在“开始”程序中运行快捷方式。
进入LabVIEW主界面，如图5-2所示。
图5-2 LabVIEW工作界面4、点击Browse，在实验目录中选择相应脚本文件，具体路径如下：Browse→我的电脑→D盘→DEPUSH→德普施labview脚本→开放传感器实验箱→相应脚本，本实验中，我们选择“开放式传感器--霍尔传感器传输速度测量”。
如图5-3所示。
图5-3 选择脚本5、打开脚本后，在计算机中实验环境如图5-4所示。
图5-4 虚拟仪器的实验环境6、连接实验箱电源线：将实验箱的三芯电源线插接到综合实验台上。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.2.2霍尔传感器的测速电路设计
首先选定传感器，霍尔传感器具有灵敏、可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低等优点，综合了电机转速测量系统的要求。
其次设计一个单片机小系统，利用单片机的定时器和中断系统对脉冲信号进行测量或计数。
再次实时测量显示并有报警功能，实时测量根据脉冲计数来实现转速测量的方法。
要求霍尔传感器转速为0～5000r/min。
霍尔测速模块论证与选择
采用霍尔传感器；选型号为CHV-25P/10的霍尔传感器，其额定电压为10v,输出信号5v/25mA,电源为12~15v。
体积大，价格一般为40~120元之间不等。
性价比较高
计数器模块论证与选择
采用片内的计数器。
其优点在于降低单片机系统的成本。
每到一个脉冲将会产生一个T1的计数，在T0产生的100ms中断完成后，T1的中断溢出次数就是所需要计的脉冲数。
特点在于：使用了内部的T1作为外部脉冲的计数器，并且，为了避免计数器的溢出，将T1的初值设为0。
显示模块论证与选择
采用LCD液晶显示器作为显示模块核心。
LCD显示器工作原理简单，编程方便，节能环保。
报警模块论证与选择
采用蜂鸣器与发光二极管作为声光报警主要器件。
该方案不论在硬件和焊接方面还是在编写软件方面都简单方便，而且成本低廉。
电源模块论证与选择
采用交流220V/50Hz电源转换为直流5V电源作为电源模块。
该方案实施简单，电路搭建方便，可作为单片机开发常备电源使用。
单片机模块论证与选择
选用P89C51的单片机速度极快、功耗低、体积小、资源丰富，有各种不同的规格，最快的达100MPS ，引脚还可编程确定功能
选用51系列的单片机，是因为51的架构十分典型。
而且：
1.价格便宜；
2.开发手段便宜；
3.自己动手焊接相对容易。
转速测量方案论证
转速的测量方法很多，根据脉冲计数来实现转速测量的方法主要有M法(测频法)、T法(测周期法)和MPT法(频率周期法)，该系统采用了M法(测频法)。
由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动[4]。
电机轴一侧贴磁片
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。
如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输出。
在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘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硬件设计
基于霍尔传感器的速度测量系统工作过程是：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。
经光电耦合后，成为转速计数器的计数脉冲。
同时传感器电路输出幅度为12v 的脉冲经光电耦合后降为5v，保持同89C51逻辑电平相一致。
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。
CPU将该值数据处理后，在LCD 上显示出来。
一旦超速，CPU通过喇叭和指示灯发出声、光报警信号。
硬件原理图
以单片机AT89C5l为控制核心，用霍尔集成传感器作为测量转速的检测元件，最后用字符型液晶显示器1602(HD44780控制)显示的小型直流电动机转速的方法，是数字式测量方法，智能化微电脑代替了传统的机械式或模拟式结构。
系统硬件原理图如图所示[8]。
硬件原理图
硬件电路设计总图
在原理图基础上对各部分进行了详细的设计，硬件电路图如图所示。
硬件电路图
系统子模块简介
系统以单片机AT89C5l为控制核心.用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，用字符型液晶显示器1602显示小型直流电机的转速。
另外系统还可完成对电机的开关控制、系统工作时间、当前时间及电机状态的显示。
单片机转速测量系统。
组成单片机转速测量系统的有传感器、处理器、计数器和显示器四个部分组成。
1、传感器部分
主要分为两个部分。
第一部分是利用霍尔器件将电机转速转化为脉冲信号；第二个部分是使用光耦，将传感器输出的信号和单片机的计数电路两个部分隔开，减少计数的干扰。