传感器与检测技术讲义转速测量系统的设计
《传感器技术及应用》课件——项目9-电机转速检测—霍尔传感器
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项目分析
传感器采用霍尔传感器AH3144,它是一种磁传感器，当电机带叶轮转动 时，我们在叶轮上固定一块小磁铁，将传感器靠近小磁铁时，叶轮上小 磁铁每经过一次霍尔传感器，就会产生一个脉冲信号，并通过单片机端 口位将脉冲信号传递给单片机。单片机在将数据处理后，就通过串口上 传数据。
霍尔线性器件的精度高、线性度好；霍尔开关器件无触点、无磨损、 输出波形清晰、无抖动、无回跳、位置重复精度高（可达μm级）。 取用了各种补偿和保护措施的霍尔器件的工作温度范围宽，可达55℃～150℃。
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霍尔传感器的应用
按被检测的对象的性质可将它们的应用分为：直接应用和间接应用。
直接应用
//定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体 //开启霍尔相关的GPIO外设时钟 //选择要控制的GPIO引脚 //设置引脚的输出类型为推挽 //设置引脚模式为输入模式 //设置引脚为下拉模式 //设置引脚速率为2MHz //初始化GPIO配置
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项目实现
获取霍尔传感器状态
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AH3144霍尔传感器
AH3144E、AH3144L高灵敏度单极霍尔开关电路是由电压调整器，霍尔 电压发生器，差分放大器，斯密特触发器和集电极开路的输出级组成的 磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。
它是一种单磁极工作的磁敏电路，适合于矩形或者柱形磁体下工作。的 工作温度范围为-40~150℃，可应用于汽车工业和军事工程中。
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《传感器技术与应用》
传感器测转速课程设计
传感器测转速课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的基本原理，掌握测速传感器的种类、工作原理及其在工程中的应用。
2. 学生能够解释转速的概念，掌握转速的测量方法和计算公式。
3. 学生能了解影响传感器测量精度的因素，并能分析在实际应用中如何优化传感器布局和使用条件。
技能目标：1. 学生能够正确操作传感器设备，进行简单的转速测量实验，并准确记录数据。
2. 学生通过实验和数据分析，能够解决实际转速测量中遇到的问题，提高问题解决能力。
3. 学生能够设计简单的转速测量电路，运用所学的知识对测量系统进行初步的设计和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生通过实践操作，培养对物理现象的好奇心和探索精神，增强学习物理的兴趣。
2. 学生在学习过程中，形成合作意识，提高团队协作能力，尊重团队成员的不同意见。
3. 学生能够认识到科学技术在工业生产中的重要性，增强将科学技术应用于实际生活的责任感。
二、教学内容本课程以《物理》教材中关于传感器及其应用的相关章节为基础，结合以下内容进行教学：1. 传感器原理：介绍传感器的基本概念、工作原理及分类，重点讲解测速传感器（如霍尔传感器、光电传感器）的原理和特点。
2. 转速测量：讲解转速的定义、测量方法，包括直接测量法和间接测量法，以及相应的计算公式。
3. 实验操作：指导学生进行传感器测转速的实验操作，包括设备连接、参数设置、数据采集和处理。
4. 影响因素分析：讨论影响传感器测量精度的因素，如环境、传感器布局、电路设计等，并提出相应的优化措施。
5. 教学案例：引入实际工程案例，分析传感器在转速测量中的应用和优化方法。
教学内容安排如下：第1课时：传感器原理及分类介绍第2课时：转速测量方法及计算公式第3课时：实验操作指导与实践第4课时：影响传感器测量精度的因素分析第5课时：教学案例分析及讨论三、教学方法本课程采用以下多样化的教学方法，以充分激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：通过系统的讲解，使学生掌握传感器基本原理、转速测量方法及计算公式等理论知识。
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;。
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
传感器原理_基于霍尔传感器的转速测量系统设计说明
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8888888888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 (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 脉冲产生电路设计 (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 测试结果分析 (18)结论 (20)参考文献 (21)致 (22)附录A (22)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。
传感器及检测技术讲义PPT教案
精度（补充）
反映测量结果与真值接近程度的量 (1)准确度 ：反映系统误差对测量结果的影响 (2)精密度：反映随机误差对测量结果的影响 (3)精确度 ：反映系统、随机误差对测量结果的影响
，用不确定度表示。 对于具体的测量，精密度高的而准确度不一定高
，准确度高的精密度不一定高，但精确度高，则精密 度和准确度都高。
①绝对误差 ②相对误差 ③引用误差 ④基本误差 ⑤附加误差
2.测量误差的性质
①随机误差 ②系统误差 ③粗大误差
有关测量技术中的部分名词（补 充）
（1）真值：被测量本身所具有的真正值。 （2）实际值：高精度仪器所测被测量的值。 （3）标称值：测量器具上所标出来的值。 （4）示值：由测量器具的读数装置所指示出
100
%
1.0%
例 2-3
(3) 结论：用1.0级小量程的温度计测量所产生的示值 相对误差比选用0.5级的较大量程的温度计测量所产生的 示值相对误差小，因此选用1.0级小量程的温度计更合适
2.2测量数据的估计和处理
2.2.1随机误差分析 2.2.2系统误差分析 2.2.3粗大误差剔除 2.2.4测量数据处理中的几个问题
L
式中: δ——相对误差, 一般用百分数给出; Δ——绝对误差;
L——真值。（实际值）
2）示值' (标称)相10对0%误差：x——测量值
x
误差的表示方法（3）
3）引用（满度）误差
引用误差可用下式定义:
xm
测量上限－测量下限
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
γ为引用误差； Δ为绝对误差；xm为满度值。
【例1】
某采购员分别在A 、B 、C 三家商店购买 100kg牛肉干、10kg牛肉干、1kg牛肉干，发现 均缺少约0.5kg，但该采购员对C家卖牛肉干的 商店意见最大，是何原因？
传感器转速检测显示装置设计论文(课程设计)
目录第一章《传感器原理与检测技术》课程设计任务书 (2)1.1课程设计任务 (2)1.2课程设计目的 (2)1.3课程设计要求 (2)1.4课程设计内容 (2)1.5课程设计报告要求 (2)1.6课程设计进度安排 (3)1.7课程设计考核办法 (3)第二章总体设计方案 (4)2.1设计思路 (4)2.2原理图 (4)第三章整形电路 (6)3.1 40106芯片介绍 (6)3.2 整形电路设计 (7)第四章计数电路 (9)4.1 4518芯片介绍 (9)4.2计数电路设计 (10)第五章锁存电路 (12)5.1 74LS374芯片介绍 (12)5.2 锁存电路设计 (13)第六章译码、显示电路 (14)6.1数码管介绍 (14)6.2 4543芯片介绍 (14)6.3译码、显示电路设计 (15)第七章时钟、单稳态电路 (16)7.1时钟、单稳态电路设计 (16)7.1.1时钟电路及波形设计 (16)7.1.2 单稳态设计 (17)第八章调试、运行结果 (20)8.1制作和调试 (20)8.1.1 调试中遇到的问题 (20)8.1.2 各部分电路的波形图 (20)8.2电路设计的优缺点分析 (21)第九章设计总结 (23)参考文献 (24)元器件清单 (25)第一章《传感器原理与检测技术》课程设计任务书题目：转速检测显示装置设计1.1课程设计任务测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。
本设计采用光电传感器感受输入光信号，产生的脉冲电信号，该脉冲信号送入计数器，累计所产生的脉冲数，并使计数器每秒钟做一次清零，就可以记下每秒钟的转速。
在每次周期性的清零前一时刻，将计数器记下的数值传入寄存器存储，并进行显示，这就是测量到的上一秒钟的转速。
1.2课程设计目的1）掌握利用光电传感器进行非接触式转速测量的方法；2）掌握测量和显示电路的设计方法；3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
霍尔传感器电机转速测量系统的设计毕业设计论文
苏州经贸职业技术学院机电系应用电子技术（电子产品营销）专业毕业设计论文(霍尔传感器电机转速测量系统的设计)学生姓名：指导教师:2013年1月目录摘要 (I)绪论 (II)I 课题研究的目的和意义 (II)II 转速测量在国内外的研究 (II)III 主要研究内容 (II)第一章电机转速测量常用方法 (1)1.1 测频法（“M法”） (1)1.2 测周期法（“T法”） (1)1.3 本设计系统中采用的方法 (2)第二章系统总体方案设计 (3)2.1总体设计方案 (3)第三章硬件电路设计 (4)3.1 单片机最小系统设计 (4)3.1.1 时钟电路 (4)3.1.2 复位电路 (4)3.1.3 电源电路.......................................... 错误！未定义书签。
3.2 霍尔传感器测量电路设计 (5)3.2.1 霍尔传感器原理 (5)3.2.2 开关型霍尔传感器 (5)3.3 信号处理电路设计 (7)3.4 显示电路设计 (8)3.4.1 LCD1602简介 (8)3.4.2 LCD显示电路 (8)3.5 按键电路设计 (9)3.6 蜂鸣器报警电路设计 (10)第四章软件设计 (11)4.1 系统开发环境 (11)4.2 系统开发语言 (11)4.3 软件总体设计 (12)第五章系统调试 (13)5.1 Protues仿真 (13)5.2 系统调试结果 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录1 (18)附录2 ................................................... 错误！未定义书签。
摘要在工程实践中，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。
数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。
基于光电传感器的转速测量系统设计
基于光电传感器的转速测量系统设计
本文描述了一个基于光电传感器的转速测量系统的设计。
该系统使用红外光电传感器来检测旋转物体的旋转速度。
系统基于Arduino Uno开发板，通过编程实现。
系统中使用了两个红外光电传感器，一个计数器模块以及LCD显示模块。
传感器被安装在旋转物体的一侧，计数器模块根据传感器检测到的信号来计数，从而得到旋转速度。
LCD显示模块用于实时显示测量结果。
系统的设计主要包括硬件设计和软件设计。
硬件设计包括选择适当的传感器、计数器模块和LCD显示模块，以及将它们连接在一起。
软件设计包括编写控制程序以读取传感器信号并计算旋转速度，以及将结果显示在LCD上。
在软件设计中，编写了一个控制程序来读取传感器的信号并计算旋转速度。
在本系统中，使用Arduino IDE编程软件来编写控制程序。
程序首先读取两个传感器的状态，并将其与先前保存的状态进行比较。
如果传感器状态变化了，则程序会使用计数器模块来计数器，从而得到旋转速度。
程序然后将结果显示在连接的LCD显示模块上。
程序还包括了一些常规功能，例如设置LCD显示模块和串口通信。
该系统具有简单、低成本和易于操作的特点。
它可用于检测轮轴、飞轮、机械手等物体的转速。
当然，该系统也可以根据实际需要进行修改和扩展。
该系统具有广泛的应用前景，尤其是在机械制造、航空航天、汽车等行业中。
光电传感器转速测量系统设计讲解
光电传感器转速测量系统设计讲解专业课程设计题目光电传感器的转速测量设计院系：自动化学院专业班级：小组成员：指导教师：日期：2012年10月8---2012年10月19一．课程设计描述采用单片机、uln2003为主要器件，设计步进电机调速系统，实现电机速度开环可调。
二．课程设计具体要求1、通过按键选择速度；2、转速测量显示范围为0~9999转/秒。
3、检测并显示各档速度。
三．主要元器件实验板（中号） 1个步进电机 1个STC89C52 1个电容（30pF、10uF）各1个数码管（共阳、四位一体）1个晶振（12MHz） 1个小按键 4个 ULN2003 1个电阻若干发光二极管 1个三极管（NPN） 4个排阻 1个四．原理阐述4.1系统简述按照题给要求，我们最终设计了如下的解决方案：用户通过键盘键入控制指令（开关），微控制器在收到指令后改变输出的PWM 波，最终在ULN2003的驱动下电机转速发生改变。
通过ST151传感器测量电机扇叶的旋转情况，将转速显示在数码管上。
在程序主循环中实现按键扫描与转速显示，将定时器0作为计数器，计数ST151产生的下降沿，可算出转速，并送至数码管显示。
设计思路：（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一个圆盘，在圆盘上挖1小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈即光电管导通1次，利用此信号做为脉冲计数所需。
（2）对光电开关信号整流放大。
（3）脉冲经过单片机内部的计数器和定时器进行计数和定时。
（4）显示电路采用单片机动态显示。
4.2转速测量原理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。
设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，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/60Hz；另在测量时间T c内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]：N=60m/pTc (r/min) （1）4.3转速测量系统组成框图系统由信号预处理电路、单片机STC 89C51、系统化LED显示模块、串口数据存储电路和系统软件组成。
《传感器与检测技术》课程设计报告
《传感器与检测技术》课程设计报告设计目的温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在建材、食品、机械、冶金、化工、石油等工业中，具有举足重轻的作用。
随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。
单片机具有运行速度快、处理能强、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。
随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器门的重视。
技术越来越受到特别是近年来，由于科学技术，经济发展及生态平衡的需要、传感器在各个领域中的作用也日益显著。
在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器、能源、交通、灾害预测、安全保护、医疗卫生等方面所开发的各种传感器，不仅能代替人的感官功能，并且在检测人的感官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。
温度是表征物体冷热程度的物理量，温度的测量对于人们日常的生活有很重要的意义。
温度对于农业生产，工业生产的数量以及质量都有很大的影响。
如果能很有效的控制温度掌握温度农业生产、工业生产的数量以及质量都将大幅度增加。
所以。
能有效的掌握并控制温度都大有好处。
温度传感器在测量方面都有着诸多的优点。
随着科技的进步，生产力的加强，温度传感器得到更好的发展。
种类越来越多，应用越来越普遍。
来满足生活生产的需求。
设计要求本课题研究的主要内容是单片机温度检测系统设计。
主要为了实现温度检测显示本设计采用了 STC89C52单片机、DS18B20 温度传感器以及数码显示管 LED 等硬件。
用单片机实现其具体控制功能如下： 1、能够连续测量室内的温度值，用十进制数码管来显示室内的实际温度。
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。
光电传感器的转速测量系统设计
课程设计报告题目：光电传感器的转速测量系统设计姓名：学号：专业班级：指导老师：目录1引言 (1)2系统组成及工作原理 (1)2.1转速测量原理 (1)2.2转速测量的一般方法 (3)2.3转速测量系统组成框图 (3)3系统硬件电路的设计 (3)3.1脉冲产生电路设计 (3)3.2光电转换及信号调理电路设计 (4)3.2.1光电传感器简介 (4)3.2.2光电转换及信号调理电路设计 (5)3.3测量系统主机部分设计 (7)3.3.1单片机 (7)3.3.2键盘显示模块设计 (9)3.3.3串行通信模块设计 (11)3.3.4电源模块设计 (12)4系统软件设计 (13)4.1程序模块设计 (13)4.2数据处理过程 (15)4.3浮点数学运算程序 (16)5制作调试 (16)6结果分析 (18)7参考文献 (18)1、引言随着社会经济的快速发展，转速测量成为了社会生产和日常生活中重要的测量和控制对象。
测速是工农业生产中经常遇到的问题，人们经常需要精确测量每秒钟转轴的转速，学会对电机转速的测量和显示具有重要的意义。
近年来，由于世界范围内对转速测量合理利用的日益重视，促使转速测量技术的迅速发展，各种新型的测量仪表相继问世并越来越多地得到应用。
由于技术保密，厂家不会提供详细电路图和源代码，用户很难自行进行二次开发和改进。
针对这种现状，使用光电传感器结合STC公司的STC 89C51型单片机设计的一种转速测量与控制系统。
STC 89C51单片机采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器技术，而且其输入/输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，是开发该系统的适合芯片。
2 、系统组成及工作原理2.1 转速测量原理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。
设固定的测量时间为Tc（min），计数器计取的脉冲个数m，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/60Hz；另在测量时间Tc内，计取转速传感器输出的脉冲个数m应为 m=Tcf ，所以，当测得m值时，就可算出实际转速值[1]：N=60m/pTc (r/min) （1）2.2 转速测量的一般方法一般转速测量系统有以下几个部分构成，转速测量框图如图2-1所示。
电机转速测量系统设计(光电传感器)课程设计报告
《传感器原理与应用》课程设计1、题目：电机转速测量系统设计（光电转速传感器）院校：专业：姓名：学号：班级：指导老师：二0一六年六月目录第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书 (4)1.1总要求 (4)1.2总任务 (4)1.3设计题目 (4)1.4设计内容 (4)1.5设计进度或计划 (4)1.6设计说明书包括的主要内容 (4)第二章系统介绍 (6)第三章系统设计方案 (6)3.1方案的设计与选择 (6)3.1.1 转速测量的方法 (6)3.1.2 整体控制方式 (8)3.1.3 传感器模块 (8)3.2 方案描述 (10)第四章系统理论分析与计算 (11)4.1 信号采集电路的分析 (11)4.2 电机转速的计算 (12)第五章硬件电路设计 (12)5.1 单片机模块 (12)5.1.1 STC89C52单片机简介 (13)5.1.2 时钟电路 (15)5.1.3 复位电路 (16)5.2 显示电路 (16)6.1 系统总体设计 (18)6.2 中断子程序设计 (19)6.3 定时子程序设计 (20)6.4 显示子程序设计 (21)第七章测试方案 (22)7.1 电路调试 (22)7.2 软件调试 (22)第八章心得体会 (25)参考文献 (25)附录 (28)附录一电路仿真图 (28)附录二程序清单 (28)附录三实物图 (37)第一章《传感器原理与应用》课程设计任务书1.1总要求课设题目尽量侧重于传感器检测模块设计，主要是绘制系统原理图、制作传感部分前端电路、实验调试及分析、撰写实验报告等。
电路图：传感检测/接口电路/控制电路、单片机检测系统电路（若题目要求，则应加上）。
程序：主程序、部分子程序（若题目要求，则应加上）。
说明书：按规范撰写。
1.2总任务针对总要求进行原理及方案论证、模块设计、接口电路设计、焊接或插接与调试、精度分析以及撰写报告等工作。
1.3设计题目电机转速测量系统设计1.4设计内容实现全部要求的实物功能，性能稳定，外形美观。
汽车转速测量系统的设计)
传感器技术课程设计题目汽车转速测量系统的设计摘要随着我国经济建设步伐的加快，汽车开始越来越多地进入现代家庭，汽车电子也因此受到更多的重视。
近些年来，国内外众多企业和学术科研机构投入了大量的人力物力，研究和开发新的汽车电子技术，并在某些领域取得了许多突破性的进展。
传感器技术作为现代工业控制的支柱产业，在汽车电子的设计研究中占有突出的地位，传感器已成为汽车控制系统中的一个重要组成部分。
通常一辆现代化的汽车，装备的传感器数量可多达 50~60 个，而国外有些高级轿车，其装备的传感器数量已达到数百个，至于概念型汽车装备的传感器数量就更多了。
传感器已成为世界装备市场上增长最快的领域之一。
事实上，应用于汽车上的传感器有很多种，目前主要有：转速传感器、温度传感器、压力传感器、流量传感器、车速传感器、节气门位置传感器等等。
其中转速传感器是控制汽车运转非常重要的一种传感器。
本文对滞环电流控制的电流跟踪型逆变器进行了原理的分析，并且利用Matlab/Simulink动态仿真工具对其系统进行了动态的仿真，验证了其原理的正确性和可行性，证明了滞环电流控制具有输出电流正弦，具有鲁棒性好和动态性能好的突出优点。
关键词：传感器汽车霍尔传感器目录一、设计目的------------------------- 1二、设计任务与要求 ----------------- 12.1设计任务------------------------- 12.2设计要求------------------------- 1三、设计步骤及原理分析 ------------- 23.1设计方法------------------------- 2 3.2设计步骤------------------------- 23.3设计原理分析---------------------- 4四、课程设计小结与体会 ------------- 74.1转速传感器的故障诊断-------------------------7 4.2 心得体会------------------------------------9五、参考文献 ---------------------- 10一、设计目的对汽车的发动机转速进行监测，以便于控制车速，减少安全事故的发生。
转速测量系统设计
转速测量系统设计一、题目确信在各类工业生产领域里都活跃着各式各样的旋转机械，如何正确地测量这些旋转机械的转速，并加以操纵，这对利用旋转机械，取得输出动力的用户来讲，是一项不可缺少的工作。
二、方式选择转速的测量方式多种多样，利用传感器来测量是现今最通用的途径。
普遍应用的传感器有光电传感器、电磁传感器、集成电路传感器等。
把一个光发射器和一个接收器面对面地装在一个槽的双侧的是槽形光电。
发光器能发出红外光或可见光，在无阻情形下光接收器能收到光。
但当被检测物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作。
输出一个开关操纵信号，切断或接通负载电流，从而完成一次操纵动作。
槽形开关的检测距离因为受整体结构的限制一样只有几厘米。
因此咱们选用光电感应式传感器来完成。
三、设计流程图图1设计流程图四、实现功能由光电转速传感器搜集数字信号经由放大电路后，输入数显电路板，显示被测量齿轮的转速。
五、光电式转速传感器的工作原理光电式转速传感器工作在脉冲状态下，它是将轴的转速变换成相应频率的脉冲，然后测出脉冲频率就测得转速的数值。
这种测速方式具有传感器结构简单、靠得住、测量精度高等优势。
+输入轴上图所示即为直射式光电转速传感器的结构原理。
它是由装在输入轴上的开孔盘、光源、光敏元件和裂缝板所组成，输入轴与被测轴相连接。
从光源发射的光，通过开孔盘和裂缝照射到光敏元件上，使光敏元件感光。
开孔盘上开有必然数量的小孔，当开孔盘转动一周，光敏元件感光的次数与盘的开孔数相等，因此产生相应数量的电脉冲信号。
这种结构的传感器由于开孔盘尺寸的限制，其开孔数量不可能太多，使应用受到限制。
图中的开孔盘也可换为齿轮，成效一样。
光电式转速传感器的脉冲变换电路如上图所示，VT01为光敏三极管，当有光照时，光电流I增加使VT2导通，作用到由VT3和VT4组成的射极耦合触发器，使其输出U0为高电位。
反之，U0为低电位。
传感器的输出脉冲信呈U0送到测量电路时行计数。
六、计数电路工作原理分析要紧原理：由于光电传感器最终输出输出为数字信号，因此咱们对输出信号搜集后，在单位时刻内统计有多少个高频信号，就能够够间接的测得转速，单位（转/分）。
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第17 章转速测量系统的设计17.1设计任务在生产中，物体转速的准确测定常关系到产品质量和工效。
例如，由织布机转盘的转速可以计算布匹的产量，水电发电机叶轮的转速是计算发电机电功率必不行少的数据等。
本章将利用光电传感器设计转速测量仪，关于电路的仿真是基于Multisim 和LabVIEW这两种软件根底之上的联合仿真：①在Multisim中的主要工作是模拟光电传感器的I/O特性、对光电传感器的输出信号进展滤涉及波形转换处理，使其最终的输出信号为方波；②在LabVIEW 中的重要工作是设计转速器，在这一设计上用了两种方案：一是基于功率谱分析的转速器，二是基于测量固定周期测时间的方法测量转速。
由于本文在Multisim 中所选用的电路输出信号的频率与转速的关系为1:1 的关系，所以在本文中测量转速实际也就是测量频率。
最终在Multisim 原有的与LabVIEW 的接口模块中插入转速器，然后进展编译，使得在LabVIEW 中的虚拟仪器能被Multisim 调用。
通过本设计，需要把握以下内容：➢能利用光电传感器测量转速的原理，在Multisim 中建立光电传感器的模型➢把握在LabVIEW 中设计转速器的3 种方法➢生疏光电传感器转速测量的原理17.2电路原理与设计1.光电测量原理光电测量构造原理图如图17-1 所示。
图17-1 光电传感器工作模型在遮光盘的同心圆上均匀分布假设干个通光孔，光电传感器固定在遮光盘工作的位置上，且工作时间线应当通过通光孔照在光电传感器上。
所以，遮光盘转动一周，光电传感器感光次数与盘的通光孔数目相等。
因此，产生一样数目的脉冲信号。
对脉冲信号进展滤波和整形后，通过在固定时间内测量相应的脉冲个数，就可以计算出转速。
直流电动机转速的计算公式为n = 60 ⨯m /(T⨯N ) 〔17-1〕式中，n为直流电动机转速；N为遮光盘上的通光孔的个数；m为固定时间内测得的脉冲数；T0为固定的时间。
2.仿真模型的建立在Multisim10 中所作的主要工作是对光电传感器的特性进展仿真，其电路图如图17-2所示。
1图 17-2 光电传感器仿真电路由图可以知道，可调电阻R W 和 VV 模拟了电机的可调电压源，功能掌握模块F 、压控方波P 和压控开关J 模拟了转盘的转速和通光孔的通光状况。
光电耦合器 VD 模拟了光电传感器的开关工作特性。
这个电路的工作原理是，当 R W 变化时，F 的输出电压也跟着近似直线的变化，F 的方程式是经过测量试验室的转速测量试验的输入电压和输出频率之间的关系用最小而乘法拟合出来的。
在此，P 的输入电压和输出频率的关系为1:1，如图 17-3 所示的设置，所以通过 P 模块电压大小的变化转化成了频率的变化，输出的压控方波幅值为±2V ，频率依据掌握电压的变化而变化。
VD 模拟了光电传感器的开关工作特性，既 J 闭合时〔通光孔通光时〕VD 就接通一次。
由于这里所设计转速与频率的关系是1:1 的关系，所以测得的转速也就是频率。
电路最终接 74LS132N 除了将输出信号进展与非操作外，还可使波形进展整形使输出标准的矩形波信号。
3. 模型仿真分析下面对图 17-2 所示的光电传感器仿真模型进展仿真分析。
首先对电路进展瞬态分析观 察 7 点和 1 点的波形，如图 17-4 所示，7 点的波形为压控方波模块输出波形，转变滑动变阻器的中心抽头的位置可掌握功能掌握模块的输出电压值，从而掌握7 点输出方波的频率， 方波幅值的范围为 2～2V ；1 点波形为光电耦合器左端的波形。
再对电路进展瞬态分析，观看14 点和 3 点的波形，如图17-5 所示，其中3 点波形为三极管基极的波形，14 点为放大电路输出端波形，经晶体管放大电路后，输入、输出波形相位相反。
图 17-4 电路中 7 点和 1 点的仿真波形 图 17-5 电路中 14 点和 3 点的仿真波形图 17-3 压控方波的设置74LS132N 对14 点输出的波形进展整形并反相后，输出波形如图17-6 中未标志波形所示，其中已标志波形为14 点的输出波形。
图17-6 输出波形比较17.3LabVIEW 频率计的设计本次设计承受了3 种不同的方法测量频率，这3 种方法各有优劣。
下面将对这3 种方法进展具体地说明。
1.功率谱法测量频率功率谱法测频率的设计思路的流程图如图17-7 所示。
功率谱法测频率的后面板电路图可分为两大局部，即频率的测量和波形的显示。
1〕频率的测量局部〔图17-8 左半局部〕把从Multisim里取出的信号通过For Loop ，利用For Loop 对数组的自动索引功能，对于输入波形，每次循环自动读出一个数组波形。
接着再取出这个波形的Y 值。
利用求平均值模块，对Y 求平均值。
紧接着求取Y 与Y 的平均值的差，之所以要求取Y 与Y 的平均值的差是为了防止假设波形的平均值不为零，则有可能在0Hz 处消灭功率最大的可能性，这就给功率法测量频率带来了很大误差的可能。
而这一个步骤相当于把波形平移使其关于X轴对称，所以能避开这一可能性误差的消灭。
利用BuildWaveform 这一节点对原来的波形进展整形。
这样到了这一步就实现了对原波形的按比缩放及平移，使其关于X 轴对称。
把整形后的波形通过Get Waveform Component 取出波形的Y 值及采样间隔时间。
通过功率谱的分析模块和Build Waveform 节点可以求得功率谱波形。
由理论可知功率谱波大值所对应的X 轴图17-7 功率谱法流程图上的值就是所要求的频率，所以利用Waveform Min Max.VI 来求取频率，这个模块的工作特点是取出波形的最大/最小值及它们所对应的X 的值。
在这个子VI 的设计中要特别留意的是区分率这个参数的设定，由于它是测量频率准确度的打算因数。
这个参数的作用相当于A/D 转换中的转换位数的作用，数值越大，测量准确度越高。
但是这个参数越大，计算机的运行速度越慢，在计算速度要求不高的状况下，该值越高越好。
当考虑计算速度时要折中考虑。
所以应依据具体的需要来调整这个参数。
2〕波形的显示局部该局部的电路图如图17-8 后半局部所示，这局部的主要工作是设计波形在示波器下的显示状态。
它的设计步骤如下所述。
（1）建立Property Node 节点：在后面板空白处单击鼠标右键选择“ Functions”/ “Application Control”/“Property Node”，这就可以建立了一个Property Node节点。
用鼠标右键单击“Property Node”/“Select Class”/“VI Sever”/“Generic”/“Gobject”/“Control”/“Graphchart”/“WaveformChart”，就可以设置这个Property Node节点的属性为波形图表。
（2）添加属性：单击Property Node 节点，添加需要设计的属性。
这里需要留意的是Xscale.ScaleFit节点，当该节点的值设为0、1时，X轴的Xscale.Minimun和Xscale.Maximum 的设计才有效。
（3）建立WfchartRefnum 节点：用鼠标右键单击Property Node 节点的“Reference ”/ “Create”/“Control”，就建立了一个WfchartRefnum节点。
综上所述，功率谱法测频率的整体电路图如图17-8 所示。
图17-8 功率谱法测频率整体电路刷按钮起到的作用是，每次频率的转变时，按下此按钮，能刷一次功率谱波形，同时使得频率的计算更快。
在这里要特别留意的是，While 循环的条件设定只能让它在有限的时间内循环完毕,否则当被Multisim 调用时会由于程序在LabVIEW 中的死循环而不能到达预期的处理功能。
功率谱法测频率的前面板电路图如图17-9 所示。
图17-9 功率谱法测频率的前面板图中的输入包括：①稳定图形：用来稳定时域波形；②区分率：打算测量的准确度，应依据需要设定；③刷：用来刷功率谱波形；④WFChart Refnum：用来设定时域波形的显示；⑤WFChart Refnum2：用来设定功率谱波形的显示；⑥Analysis type：用来选择多种功能。
输出包括：①processed signal2：功率谱波形的输出；②processed signal：时域波形的输出端；③Frequency (HZ)：测得频率的输出端。
双击右上角图标进展编辑，如图17-10 所示子程序的图标，然后进展连接器的定义。
用鼠标右键单击前面板右上角的图标，选择“Show Connector”/“Patterns”，然后依据I/O的端口个数选择连接器窗格类型。
此子程序有7 个输入，3 个输出，把子程序中对应于I/O 的元件与连接器的I/O 窗格对应关联后，保存子VI。
创立成子VI 后的图标如图17-10 所示。
图17-10 子VI 的图标2.定周法测量频率之所以称它为定周法，是由于它的设计思想是在低频时固定测量周期，测量固定周期内的时间。
它与功率谱法相比，在低频时测量快且准确度高。
定周法测量频率后面板电路图如图17-11 所示，它的设计思路可以用如图17-12 的流程图表示。
图17-11 定周法测量频率后面板图17-12 定周法流程图由电路图可知，定周法测频率也可以分为两个局部，即频率的测量局部和波形的显示设计局部。
由于波形的显示设计跟功率谱法测频率的设计方法是雷同的，所以这里就不再重复介绍。
关于频率测量局部，最核心的局部是利用了While 循环的移位存放器，当循环条件满足时，每次的输入与敏感值比较后的结果都会送入移位存放器中,移位存放器保存了当前的比较结果及上一次的比较结果。
假设这两个结果不同时说明有一次跳变，这时Case Structure执行“True”选项中的内容，即存储跳变时的时间；假设这两个结果一样时说明没有跳变，这时Case Structure 执行“False”选项中的内容〔如图17-13〔a〕，即保持前一次跳变时的时间和测量频率。
完成了跳变时间的存储后接着就是计算频率了。
本次设计所承受的计算思想是当需要测量的频率为低频时，选择“analysis type”中的“Low Frequency”选项〔“Low Frequency”选框中的连线如图17-13〔b〕所示〕，中选择了这个选项后其计算的步骤是，取最近 5 个跳变时间，使最的时间减去最旧的时间，这样得到的是两个周期的时间，再用0.5 除以这个时间就得到了频率；在测量的频率为高频时，选择“analysis type”中的“High Frequency”选项。