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。

3.3.1 硬件流程图 (5)

3.3.2 硬件电路设计 (6)

第4章系统软件设计 (7)

4.1 总体软件设计 (7)

4.1.1 软件流程图 (7)

4.1.2 程序设计 (8)

4.2 实验结果 (9)

4.3 本章小结 (12)

第1章概述

1.1传感器未来的发展趋势

由于传感器在市场需求很大和它在控制系统中起到的重要作用，世界各国对其理论研究非常重视，也不断的出现新的产品。未来传感器技术发展的新途径将会是：功能化、模块化、智能化、微型化。

传感器的具体发展方向可以主要概括为以下几个方面：

（1）在传感器的原理上，利用新材料生产新型传感器。

（2）开发多功能化的传感器，主要是可将放大、整形、补偿等外围电路一体化的集成化传感器和智能小型传感器。

（3）开发数字输出型传感器，随时能与微机相连。

（4）实现传感器控制信号直接显示，这种新型传感器主要有以下几种：用于舒适性和安全性的环境传感器、用于实现夜视功能的传感器、用于实现汽车主动安全的传感器、用于实现线控转向与制动的传感器、用于驾驶员身份识别的生物统计传感器以及遥感勘测传感器等。

1.2传感器在汽车电子中的应用

汽车传感器是汽车部件中一种重要的传感电子设备，随着汽车配置的越来越高，汽车传感器也越来越先进。汽车霍尔电子控制装置的应用也越来越广泛，每个电子控制装置都包括传感器、电控单元、执行机构三部分。它利用传感器监测汽车有关工作状况，并将相关信息传给电控单元，电控单元经过分析、运算、判断后，发送指令给执行机构，从而使汽车的工作状况达到最佳。车用传感器主要用于发动机控制系统、底盘控制系统、汽车测速系统、车身控制系统和防抱死装置。它的应用大大提高了汽车电子化程度，增加了汽车驾驶的安全系数。

1.3霍尔传感器的应用

霍尔传感器的应用十分广泛。线性霍尔传感器主要是用于一些物理量的测量，比如对电流和位移的测量。开关型霍尔传感器主要用于测转数、转速、风速、流速、接近开关、关门告知器、报警器、自动控制电路等。

1.4霍尔传感器在汽车测速中的应用

测速装置在机车控制系统中占有非常重要的地位，对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时间。本设计介绍了应用霍尔传感器通过测量磁场强度，来得到稳定的脉冲方波信号，实现机车转速的测量。

第二章霍尔传感器的原理

2.1霍尔效应的定义

通电导体在垂直电流方向的磁场作用下，在与电流和磁场垂直的方向上形成电荷积累和出现电势差的现象，称为霍尔效应。

2.2霍尔传感器工作磁体的设置

将一非磁性圆盘固定装在电机转轴上，圆盘边缘等距离用环氧树脂粘贴块状磁钢，磁钢采用永久磁，如图3-1所示。由于霍尔传感器的磁特性，我们这里把磁场作为霍尔传感器运动和位置的载体，通常情况下我们用永久磁钢作为磁场。当两齿轮之间空隙正对霍尔传感器时，磁力线比较分散，测得场强比较弱。如果某一齿正对霍尔传感器时，穿过的磁力线比较多，场强较大。由于此过程中磁力

线密度发生变化而引起霍尔电压的变化，霍尔元件将输出一个方波电压。

图3-1 霍尔传感器检测信号图

2.3霍尔传感器的工作原理

在汽车测速系统中霍尔传感器与机轴相连接，当汽车运动时机轴每转一周，产生一定的脉冲个数，霍尔器件将所产生的信号输入机车中的小型微机中，微机对所接受到的脉冲信号进行计算处理，得出当前速度值，并通过LCD显示当前速度，如果速度高于上限的话，一般车内会安有报警系统，随之报警。

第三章霍尔传感器测速设计

3.1系统总设计要求

如果把霍尔传感器放在电机预定的位置上，当电机转动时，永磁体经过霍尔传感器时，可以测量电路中的脉冲信号。根据脉冲信号的分布可以测得电机速度。

3.2系统实现方案