基于单片机的霍尔电流检测装置硬件开发
基于AT89C51单片机的智能电流检测系统设计
基于单片机的智能电流检测系统的设计[摘要]：电流检测系统是一种比较成熟的技术，但是基于单片机的电流检测系统是近来新兴的一种技术，主要优点是可以一次将多个电流信号测量并显示出来。
本文阐述了基于单片机的智能电流系统设计的组成及设计方法。
它的设计是为了检测比如直流、交流以及脉冲电流信号的有效值或者平均值。
它是在AT89C51单片机的基础上搭建硬件，配合c语言编程，通过keil软件和proteus软件将仿真结果显示出来。
最后与准确电流的对比，精确程度能达到98%。
本文只是进行了理论仿真，未进行实物搭建，对后续工作还有待于进一步研究。
[关键字]：电流检测系统；单片机硬件；编程；仿真Design of Intelligent Current Detection System Based onMCUAbstract: The current detection system is a relatively mature technology, but the microcontroller-based current detection system is a recently emerging technology. Its main advantage is that more than current signals can be measured and displayed.This article describes the composition and design methodology of design of intelligent current detection system based on MCU. It is in order to detect such as DC, AC and pulse current signal RMS or average. It is to build the hardware on the basis of AT89C51 microcontroller with C language programming, Keil software and Proteus software simulation results displayed. Finally, compared with accurate and current, the precision of the detection system can reach 98%.This article run a theoretical simulation, without building physical structures. The follow-up also needs further study.Key word:Current detection system; single-chip; hardware; programming; simulation目录绪论 (1)1 电流测量系统的整体设计 (2)2 电流检测系统的硬件设计 (3)2.1 电流供给电路设计 (3)2.2 数据采集及转换电路设计 (3)2.2.1．ADC0808简介 (3)2.2.2单片机与ADC0808接口设计 (6)2.3 单片机显示电路设计 (7)2.3.1 液晶显示器LM016L简介 (7)2.3.2 LM016L与单片机接口设计 (11)2.4 电流系统的转化电路 (12)2.4.1 单片机I/O端口介绍 (12)3 电流检测系统软件设计 (15)3.1 AD转换和数据采集程序设计 (15)3.2 电流检测系统的显示子程序 (15)3.3 单片机内部数据传输程序和外部中断程序 (15)4 数据转换计算 (16)4.1数据标定 (16)4.2数据采集 (16)4.3数据转换计算 (16)4.4 数据验算 (16)5 子程序流程图 (17)5.1 ad模数转换和数据采集流程图及程序附录 (17)5.2 LM016L显示流程图及程序附录 (19)5.3单片机内部数据传输程序和外部中断流程图及程序附录 (22)5.4 单片机总流程图及程序附录 (23)5.5 电流测量系统硬件电路图附录 (29)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)绪论单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
基于单片机的霍尔电流检测装置硬件开发
绪论电流检测有多种方法，最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。
阻性分流器工作时与负载串联，无法进行隔离测量；互感器只适用于50 Hz工频交流的测量；霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足，采用一只霍尔电流电压传感器／变送器模块检测元件，既可以检测交流，也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。
基于霍尔传感器的电流检测系统以AT89C51单片机为核心，应用霍尔传感器技术，实现对被检测电路电流的测量。
检测系统硬件电路包括电源电路、单片机电路、数据采集电路、数码显示电路、电流检测电路，系统硬件框图如图1所示。
图1 系统硬件框图第一章硬件原理图的设计1.1电源电路图2 电源模块如图2所示.系统的供电电源由220V-9V变压器提供.考虑到变压器体积比较大,且220V属于较高电压,容易影响板子芯片的正常工作.我们选择变压器独立外接的处理办法.变压器二次侧的输出电压为交流9V电源,经过整流桥得到脉动的直流电源,经过滤波电容,稳压管78L05,以及二次滤波电容的处,得到符合系统要求的+5v电源，为装置各部分电路供电，保证各装置的正常工作。
1.2电流检测电路选用ACS712作为电流检测传感器.ACS7i2是Allegro公司新推出的一种线性电流传感器，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。
具有低噪声，响应时间快(对应步进输入电流，输出上升时间为5 S)，50千赫带宽，总输出误差最大为4％，高输出灵敏度(66mV／A～185 mV／A)，使用方便、性价比高、绝缘电压高等特点，主要应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等，特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其它昂贵绝缘技术的应用中。
1.2.1 引脚描述ACS712采用小型的SOIC 8 封装，其引脚分布如图3所示，采用单电源5V供电。
基于单片机的霍尔传感器信号检测分析仪的设计
基于单片机的霍尔传感器信号检测分析仪的设计
无刷直流电机（BLDC）应用中，常采用霍尔传感器来检测电机转子的实际位置，给电子换向提供依据。
然而，由于制造工艺的限制，霍尔传感器的安装有可能会产生物理位置偏差，从而造成电子换向的时间发生偏差，影响电机的转速和平稳度。
为了能检测出这个制造工艺上的缺陷，在工业上采用了专用的电机检测设备，然而这些设备结构复杂、体积庞大、价格昂贵。
本文基于虚拟仪器架构的设计思想，设计了一个低成本的逻辑信号检测分析仪来检测电机霍尔传感器信号。
1.系统方案
本设计采用廉价的51 单片机作为信号采集器，51 单片机将采集的数据通过RS232 串口发送给PC，PC 再对这些数据进行记录和分析并且绘制波形。
硬件部分的结构如利用51 单片机的P1 口作为信号采样口，可以同步采集8 路逻辑信号，然后通过RS232 串口，将同一时刻采集到的8 路逻辑电平作为一个字节的8 个bit 传送给PC。
2.软件部分
2.1 单片机部分
AT89S52 单片机是一种低功耗高性能的CMOS 8 位微控制器，其具有8KB 可擦写1000 次的在线可编程ISP 闪存、3 级程序存储器加密、256B 内部ARM、32 条可编程I/O 线、3 个16 位定时器#计数器、8 个中断源、UART 串行通道等特点。
在AT89S52 单片机上，采用P1 口作为采样口，Timer()为等待时间计时器，Timer2 用于串口波特率的定时器。
串行口数据通信协议是：数据传输速率为57600b/s 8 位数据位，1 位停止位，无奇偶校验位。
串行口通信初始化程序为：
当51 单片机上电后，便开始不停地采样和发送数据，这类似于计算机。
基于某单片机的霍尔测速报警系统
2.报警模块，当速度过低或过高时，启动此模块。
3.显示模块，通过单片机处理得出转速，送显示模块显示。
4.单片机模块，用以对脉冲计数，对外部信号进行处理。
5.电源模块，这里使用现有电源，初步确定为5v直流电源，故不再设计。
此外由于单片机有计数功能，计数模块在单片机模块中讨论
其中：n为电机转速，N为栅格数，即磁钢的个数。N1为中断次数，m为在规定时间内测得的脉冲数，T为T0的溢出时间。
2.1.2单片机模块的论证与选择
此系统十分简单，数据处理不大，采用8位单片机完全能满足需要，基于国内8位单片机领导厂商宏晶公司生产的ＳＴＣ系列单片机的低价格，高性能的优势，我选用了ＳＴＣ系类90Ｃ51八位单片机，编程和使用与一般80c51单片机一样。
2.4小结
通过本小计，对本设计的基本模块进行了选择，确定了显示，报警，计数，传感器，单片机选择的可行性。并在实现仪器功能的基础上充分考虑了成本问题。
4.2程序流程图
测量过程是测量转速的传感器和电机同轴连接。电机每转过一圈产生一个脉冲。经电压比较器整形后成为单片机计数器的输入脉冲，控制计数的时间就可以得到相应的转速，然后确定是否在所需量程以内，在则送数码管显示，不在则启动报警器。
电机计算转速的公式为：
n=60*m/(N1*T*N) (r/min）
3.2.2报警模块————————————————————7
3.2.3 LED数码管———————————————————8
3.2.4 STC90C51单片机——————————————————10
第四部分软件设计
4.1程序设计步骤———————————————————12
4.2程序流程图————————————————————13
(完整版)基于51单片机和霍尔开关传感器的转速测量仪毕业论文
基于５１单片机和霍尔传感器的转速测量仪摘要系统由传感器、信号处理、系统软件等部分组成。
传感器采用霍尔开关传感器（ＪＫ８００２Ｃ），负责将转速转化为脉冲信号；信号处理电路（反相器７４ＬＳ１４）包含待测信号整形反相等部分，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TTLCMOS兼容信号。
处理器采用５１单片机，显示器采用单片机开发板自带的8位LED数码管动态显示。
课题背景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。
1.硬件部分概述１.１系统组成框图系统框图原理如图１－１所示，系统由传感器、信号处理、数码管显示、蜂鸣器超速报警和系统软件等部分组成。
传感器采用霍尔开关传感器（ＪＫ８００２Ｃ），负责将转速转化为脉冲信号。
信号处理电路反相器７４ＬＳ１４）包含待测信号波形变换、波形整形等部分，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TTLCMOS兼容信号。
处理器采用５１单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。
１.２霍尔传感器测转速原理及特性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ｊｋ８００２ｃ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）。
基于霍尔传感器的电流检测系统
基于霍尔传感器的电流检测系统
王香婷;苏晓龙
【期刊名称】《工矿自动化》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】采用霍尔传感器设计了一种以AT89C51单片机为核心的电流检测系统,介绍了该系统硬件和软件的设计方法,重点阐述了单片机电路、检测电路、A/D转换电路和显示电路的原理与实现方法.
【总页数】3页(P74-76)
【作者】王香婷;苏晓龙
【作者单位】中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学信电学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TM933.1;TN382
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1.基于霍尔传感器的电磁激振器电流检测系统设计 [J], 曹青松;向琴;熊国良
2.基于霍尔传感器的铝空气电池电流检测系统设计 [J], 王鑫;赖忠喜
3.基于霍尔传感器的电流检测系统设计 [J], 张文娟;张飞鸽
4.基于霍尔电流传感器的短波发射机马达工作电流远程监测系统的设计与实现 [J], 刘银海
5.基于霍尔传感器HW-302的非接触式电流波形检测系统 [J], 陈璐;刘卫玲;常晓明
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具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法
具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法电流测量是电子技术中特别紧要的测量手段之一、在现代电子设备中，为了保证设备的安全性和工作质量，常常需要对电流进行测量。
而霍尔传感器则是目前应用较广的电流测量器件之一、下面我将介绍一种具有霍尔传感器的电流测量设备的制作方法。
一、所需器材1.霍尔传感器：霍尔传感器是一种采纳霍尔效应原理来检测磁场变化的器件。
在电流测量中，通常采纳有源霍尔传感器来进行电流测量。
有源霍尔传感器内置放大器，输出信号比一般霍尔传感器更强。
2.模拟运算放大器：模拟运算放大器是一种电子元器件，用来放大小信号。
3.电阻：为了保护霍尔传感器，应在霍尔传感器的输入端加入肯定的电阻。
依据实际使用情况，需要选择相应电阻值。
4.电源：电源分为直流电源和交流电源。
为了保证测量精度，需要选用稳定性较好的电源，并注意电源的电压等级应与霍尔传感器的电学参数相匹配。
5.示波器：示波器是一种测量电信号的仪器，用于察看波形和测量某些电参数。
二、制作步骤1.霍尔传感器的连接将霍尔传感器的输入端连接到待测电路的负载端，输出端连接到模拟运算放大器的非反馈端，电源端连接到电源正负极。
需要注意的是，不同型号的霍尔传感器引脚排列方式不同，需要依据实在型号而定。
2.加入电阻保护为了保护霍尔传感器，应在霍尔传感器的输入端加入适当的电阻。
电阻方案的选择需要依据实际应用进行，一般情况下，可依据待测电路的电流值和霍尔传感器的电压等级进行计算。
3.连接模拟运算放大器将模拟运算放大器的反馈端连接到模拟运算放大器的非反馈端，而输入端则连接到霍尔传感器的输出端。
特别是在电路噪声较大的情况下，肯定要注意放大器的放大倍数，以免将噪声信号一同放大。
4.连接电源将电源正负极连接到电路的相应电源端，在连接电源时需要注意电源的电压等级应与霍尔传感器的电学参数相匹配。
5.连接示波器将示波器的探头分别连接到霍尔传感器输入端和输出端，用来检测电流的波形。
同时，示波器也可以用来测量电流的大小。
基于霍尔传感器的电流检测系统设计
[3]1 概述同，量程分为：±5A、±20A、±30A。
由于地震发生前，将会产生一些物理输入与输出基本成线性关系（在量程的范或化学变化的影响，某些动物可以觉察出围之内），它的系数Sensitivity分别为：一些异常变化，但是动物的异常行为有可185 mV/A、100 mV/A、66 mV/A。
其输图2 系统框图能是由其他的原因引起，并非是地震因素出加于0.5倍的V 之上。
ACS712的V 电源cc cc （1）A/D转换电路。
本次设计使用产生。
为了对临震前动物行为异常与电磁使用的是5 V，其输出电压值在0.5 V~4.5 V 的A/D转换芯片是ADC0809。
它有A/D转异常关系的研究，需要设计一款探测电磁之间。
换器八位、多路开关八路以及相关组件。
信号的仪器，本文主要根据探测仪探头的ACS712ELCTR-05B输入输出曲线如它是逐次逼近式的A/D转换器，而且可以需求，设计了一款基于霍尔传感器的电流图1所示，无输入电流时（即电流为0直接和单片机相连接。
检测系统，便于对动物行为异常与电磁异时），输出2.5 V电压，精确度是185 ADC0809的组成部分是：八路模拟常的检测。
mV/A（即斜率）。
当V =5 V时，其输入CC 开关、八路A/D转换器、三态输出锁存[4-5]将半导体薄片放置在磁场中，电流流输出关系式为：器、地址锁存与译码器电路组成。
其中过时，在垂直于电流和磁场的方向产生电（1）A/D转换完的数字量锁存在三态输出锁存动势，此物理现象由物理学家霍尔（美）器之中，OE为高电平时，数据方可传送发现，我们称之霍尔效应，利用霍尔效应出去，具体如图3所示。
制成的电流测试装置称为电流霍尔传感[1]器。
它具有结构简单、运行可靠、价格便宜，维修保护方便，寿命长等优点。
本文利用ACS712霍尔传感器设计了简单的电流检测系统，基于仿真和实验平台验证了设计的正确性。
图1 ACS712ELCTR-05B输入输出曲线2 ACS712工作原理3 电流检测系统设计本次使用的ACS712芯片完全基于霍 3.1 硬件设计尔感应的原理进行设计，组成部分为：①本系统具体实现大体分为五个部分，图3 ADC0809原理框图霍尔传感器的电路；②铜箔（接近IC表如图2所示。
基于单片机和霍尔传感器的电流检测装置软件开发
郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2012 届电气工程及其自动化专业 0806072 班级题目基于单片机和霍尔传感器的电流检测装置软件开发姓名学号指导教师职称二О一二年五月五日内容提要本论文以霍尔传感器和AT89C51单片机为核心，设计了一个利用霍尔效应实现电流检测的装置。
该装置在片外扩展A/D转换接口，系统选用ADC0804转换器，电流检测元件采用ACS712霍尔传感器。
在上述硬件基础上，实现了对ADC0804芯片的启动与读写操作，完成对来自ACS712的直流电流信号的A/D转换工作，当A/D转换结束后，ADC0804向CPU发出一个信号，CPU对转换后的数字量进行处理，并将结果通过数码管实时显示出来，达到检测电流的目的。
关键词单片机；霍尔传感器；AT89C51；ADC0804；数码管AbstractIn this thesis, the Hall sensor and the AT89C51 microcon troller as the core design of a Hall effect current sensing de vice. The device to extend the A / D converter interface chip, the system selects the ADC0804 converter current sensing el ement using the ACS712 Hall sensor.The hardware based on the start of the ADC0804 chip and read and write operations to complete the A / D conver ter of the DC current signal from the ACS712, after the end of the A / D converters, the ADC0804 to send a signal to th e CPU, the CPUdigital conversion processing, and real-time d isplay results through digital tube, to achieve the purpose of testing current.Key wordSingle-Chip Microcomputer ；Holzer sensor, AT89C51；ADC0804目录内容提要 (2)Abstract (3)1绪论 (5)1.1 概述 (5)1.2 霍尔传感器的发展趋势 (5)1.3设计思路 (6)2硬件设计简述 (8)2.1单片机原理解析 (8)2.1.1 AT89C51简述 (8)2.2 A/D转换电路 (9)2.2.1 ADC0804简述 (9)2.2.2 ADC0804外围电路 (10)2.3数码管显示电路 (12)2.3.1 MC14522BCP管脚与工作原理 (12)2.3.2 七段数码管引脚与工作原理 (13)2.4 系统整体电路原理图 (14)3软件设计 (16)3.1单片机开发及调试工具 (16)3.2 程序流程图 (16)3.3系统程序设计 (17)3.3.1定时器计数程序 (17)3.3.2外部中断程序 (18)3.3.3初始化MCU程序 (19)3.3.4 ADC0804启动、读取转换程序 (20)3.3.5 ACS712的计算函数程序 (22)3.3.6七段数码管显示程序 (22)3.3.7主程序 (24)4软件系统仿真 (25)4.1仿真软件介绍 (25)4.2系统仿真过程 (26)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)基于单片机和霍尔的电流检测装置软件设计1．绪论1.1概述近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。
单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用
单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用一、引言在工业生产中，铁金属的检测是非常重要的一项任务。
为了保证产品质量和生产效率，需要采用可靠、准确的检测装置进行铁金属的检测。
霍尔式铁金属检测装置由于其非接触、高灵敏度、长寿命等特点，得到了广泛的应用。
本文将探讨单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用，从而进一步提高检测的准确性和可靠性。
二、霍尔式铁金属检测装置的原理1.霍尔效应：霍尔效应是指当电流流过具有磁感应强度的材料时，在材料内部会产生一种垂直于电流方向和磁感应强度方向的电场。
这种电场导致电势差的形成，进而产生电压。
利用霍尔效应可以检测材料中的磁场，从而实现铁金属的检测。
2.霍尔元件：霍尔元件是基于霍尔效应工作的元件，它通常由霍尔传感器和信号处理电路组成。
霍尔传感器是一种半导体器件，具有特殊的结构，能够感应到外加磁场的变化，并输出相应的电压信号。
信号处理电路负责对传感器输出信号进行放大、滤波和处理，以便得到可用的信号。
3.霍尔式铁金属检测装置：霍尔式铁金属检测装置是利用霍尔效应对铁金属进行检测的装置。
当铁金属物体靠近霍尔传感器时，产生的磁场会引起传感器输出信号的变化。
通过对输出信号进行分析和处理，可以判断是否有铁金属存在。
三、单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用1.信号采集与处理：单片机作为一个集成电路，能够实现信号的采集和处理功能。
在霍尔式铁金属检测装置中，单片机可以通过模拟引脚或数字引脚直接连接霍尔传感器，实时采集到传感器输出的电压信号。
通过内部的模数转换器或外部的外设进行模数转换，将信号转换为数字信号。
然后通过程序对采集到的信号进行处理和分析，以便对铁金属进行判断。
2.数据显示与控制：单片机可以通过连接显示设备，如LCD液晶显示屏或LED数码管，将检测结果进行实时显示。
根据不同的应用需求，可以设计相应的界面，显示铁金属的存在与否或其他相关信息。
同时，单片机还可以通过控制其他设备，如蜂鸣器或继电器，实现报警或控制功能。
基于单片机AT89C51的霍尔传感器的直流电机转速测量系统硬件设计
基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计—硬件设计摘要电动机作为机械化、电气化和自动化的原动机，广泛应用于国民经济建设、国防建设、科学技术研究和人民物质文明生活的各个领域。
电机是生产过程中应用十分广泛的装置，对其转速进行准确测量就显得十分必要。
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，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；LCDDesign of Motor Speed Measurement System Based on Hall Sensor—Hardware DesignAbstractMotors, as the original machine of mechanization, electrification and automation are widely and common used in the various areas of construction of national economy, national defense, science and technology research and materiality civilization. And it is very important in manufacturing, measuring its rotational speed becomes very essential and necessary.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. 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目录1 绪论 (1)1.1设计任务 (1)1.1.1 题目来源 (1)1.1.2 设计内容 (1)1.1.3 相关背景 (2)1.2方案分析论证 (2)1.2.1 霍尔测速模块论证与选择 (2)1.2.2 单片机模块论证与选择 (2)1.2.3 显示模块论证与选择 (3)1.2.4 报警模块论证与选择 (3)1.2.5 电源模块论证与选择 (3)2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计 (4)2.1电机转速测量系统的硬件电路设计 (4)2.1.1 总体硬件设计 (4)2.1.2 系统电路设计 (5)2.2霍尔传感器测量电路设计 (6)2.2.1 霍尔元件 (6)2.2.2 霍尔传感器测量原理 (7)2.2.3 转速测量方法 (8)2.2.4 反相器74LS14 (8)2.2.5 光电耦合器 (9)2.2.6 蜂鸣器 (10)2.3单片机AT89C51 (11)2.3.1 AT89C51芯片 (11)2.3.2 定时器 (12)2.3.3 外部中断 (13)2.4显示电路设计 (14)2.4.1 1602字符型LCD简介 (14)2.4.2 1602LCD的基本参数及引脚功能 (14)2.4.3 显示模式 (17)2.5系统软件设计 (17)2.5.1 设计思想 (17)2.5.2 总体软件流程 (17)3 系统仿真和调试 (19)3.1Proteus软件 (19)3.1.1 Proteus简介 (19)3.1.2 用Proteus绘制原理图步骤 (19)3.2硬件调试 (21)3.2.1 硬件静态调试 (21)3.2.2 虚拟仿真调试 (22)3.3软件调试 (23)3.4软硬件联调 (23)4 结论 (25)附录硬件实物图 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1 绪论1.1 设计任务1.1.1 题目来源在工程实践中，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，常需要分时或者连续测量和显示其转速及瞬时转速。
基于单片机的电流检测装置
2019年 / 第5期 物联网技术全面感知 Comprehensive Perception230 引 言随着电子技术的发展和进步，小信号在电路中的使用愈加广泛，实际应用中对于小电流信号的采集和监控也越来越重要。
在电路中，通过对电流信号的检测可以在第一时间掌握电路系统或设备的实际运行情况，若出现问题，及时处理。
同时，也可通过对电路中电流的检测了解和分析用户对设备的使用情况。
事实上，电流检测系统可以应用在很多电子设备上，比如智能化家居产品，通信电源等。
小信号检测技术及装置虽然已是一种相对比较成熟的技术，但就检测技术和装置本身而言仍有很大的发展空间。
本系统利用STC15系列单片机和功率放大电路等模块，在实现检测电流大小目标的同时还可以放大该电流[1]。
1 设计方案图1所示为本系统的整体设计框图。
结合实际需求，该系统由以单片机为核心的主控模块和功率放大模块、显示模块及测幅测频模块等构成。
主控部分接收、处理由测幅模块提供的数据，并将分析结果通过显示模块呈现，保证使用者可随时查看系统电流的大小。
图1 硬件设计1.1 主控模块主控模块使用贴片式增强型STC15系列单片机，具有功耗低、内部自带高速A/D 转换模块，宽电压和价格低廉等优点。
1.2 功率放大电路功率放大的主要作用是对设备采集的微小电流信号进行放大。
攻率放大模块是基于TDA2030的功率放大模块，性能优良，被广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音箱等设备。
该模块具有体积小、输出功率大、失真小等特点，由电容、电阻、TDA2030芯片和其外围电路组成。
功率放大电路原理如图2所示。
1.3 测幅和测频电路系统使用测频电路和测幅电路来准确测量电路电流的频率和幅度。
测频电路由电压比较器构成（文中采用LM393作为电压比较器芯片）。
测幅电路选用半波整流电路。
由于二极管存在压降以及线圈测量信号较小等问题，故决定采用运算放大器扩大其信号倍数，在加法器输入端加上二极管的反向压降，以测量输入到系统中的小幅电流，之后再加上外围电路组成测频电路和测幅电路，原理如图3所示。
单片机与电流传感器的接口设计与电流检测
单片机与电流传感器的接口设计与电流检测一、引言在现代工业控制和电子应用中，单片机与传感器的接口设计是至关重要的一环。
而其中，电流传感器的接口设计更是具有挑战性的任务。
本文将介绍单片机与电流传感器的接口设计原理及电流检测方法，并详细描述具体实现步骤。
二、电流传感器原理电流传感器是测量电路中电流的一种传感器装置。
常见的电流传感器有霍尔效应电流传感器、电阻式电流传感器、互感式电流传感器等。
在接口设计中，需要根据具体的传感器类型选择合适的接口方法。
三、单片机与电流传感器的接口设计1. 霍尔效应电流传感器接口设计霍尔效应电流传感器可以通过检测磁场的变化来测量电流。
接口设计时，首先需要将霍尔传感器的输出信号与单片机的输入端相连接。
然后通过单片机采集、处理并显示电流数值。
2. 电阻式电流传感器接口设计电阻式电流传感器是通过测量电路中的电压降来得到电流数值。
在接口设计中，需要将电阻式传感器的输出信号转换为单片机可读取的模拟电压信号，并通过模数转换器进行数字化处理。
3. 互感式电流传感器接口设计互感式电流传感器是通过检测电流引起的磁场变化来测量电流。
接口设计时，需要将互感式传感器的输出信号转换为单片机可接受的输入信号，并进行相应的处理。
四、电流检测方法在单片机与电流传感器的顺利接口设计后，具体的电流检测方法也是至关重要的。
常见的电流检测方法包括：直流电流检测、交流电流检测、脉冲电流检测等。
根据具体应用需求选择合适的检测方法，并结合单片机的数据处理能力进行实时监测和控制。
五、实验验证为验证单片机与电流传感器的接口设计及电流检测方法的可行性，我们设计了一套实验方案。
通过连接电流传感器和单片机，实现对电路中电流的实时监测和显示。
实验结果表明，该接口设计和检测方法具有较高的准确性和稳定性。
六、结论本文介绍了单片机与电流传感器的接口设计原理与电流检测方法，并通过实验验证了其可行性。
在工业控制和电子应用中，正确选择合适的传感器类型、接口设计和检测方法，对系统的性能和稳定性至关重要。
基于单片机的步进电机-霍尔测速要点
分数：评语：自动化系专业综合实验报告(Part Ⅱ)题目：基于单片机的步进电机—霍尔测速实验学生姓名：学号：指导教师：二○一六年一月目录1 实验所用各元件介绍 (2)1.1 STC89C51简介 (2)1.2 定时器 (3)1.2.1 定时器原理 (3)1.2.2 51定时器 (4)1.2.3 本实验定时器简介 (5)1.3 串口通信模块 (5)1.4 MAX232芯片 (6)2 组态王 (8)2.1 组态王简介 (8)2.1.1 概述 (8)2.1.2 组态王与I/O 设备 (9)2.1.3 组态王的开放性 (9)2.2 本实验组态王使用说明 (9)2.2.1 工程管理器的使用 (9)2.2.2 工程浏览器的使用 (12)2.2.2.1 定义外部设备 (12)2.2.2.2 定义外部设备变量 (17)2.2.2.3 建立画面 (19)2.2.2.4 动画连接 (21)2.2.3 运行系统 (23)3 单片机程序设计 (23)3.1 单片机程序说明 (23)3.1.1 常量、变量说明 (23)3.1.2 函数功能说明 (24)3.2 单片机完整程序 (25)4 实验总结 (30)附录：实验原理图 (32)1 实验所用各元件介绍1.1 STC89C51简介STC89C51RC是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载到单片机内部，省去了购买通用编程器，且速度更快。
STC89C52RC系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的兼容8051 内核单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，全新的流水线/精简指令集结构,内部集成MAX810 专用复位电路。
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。
单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用
单片机在霍尔式铁金属检测装置中的应用单片机（Microcontroller）在霍尔式铁金属检测装置（Hall Effect Ferromagnetic Detection Device）中起到了极其重要的作用。
霍尔效应是指在一定条件下，当磁场垂直于导电元件的方向时，电子（或空穴）将偏转，从而在垂直于电流方向的一个方向上形成电势差，这个效应就是霍尔效应。
而霍尔式铁金属检测装置是利用这个效应检测金属中的磁性物质。
在霍尔式铁金属检测装置中，单片机主要起到两个方面的作用。
其一，单片机通过霍尔传感器（Hall Sensor）获取金属材料中磁性物质的信息。
霍尔传感器是一种通过磁场感知物体间距离、位置、方向和磁场强度的传感器，具有高感度和高精度的特点。
它能够将金属中的磁性物质的信息转换为电信号，输出相应的电压值给单片机处理。
其二，单片机对接收到的信号进行处理，通过相应的算法判断金属中是否存在磁性物质。
根据霍尔传感器输出的电压值，可以计算出目标物体到传感器的距离和该物体所包含的磁性物质的数量、大小等信息。
单片机将这些数据进行分析判断，再通过设定的阈值将目标物体是否是铁磁性材料进行分类，符合条件的目标物体被认为是金属。
在实际应用中，单片机不仅能够检测金属中的磁性物质，还能够将检测结果通过通讯口输出到上位机上，供操作者进行相关处理。
同时，单片机还可以根据不同的检测需求设计不同的算法和计算方式，提高检测效率和准确率。
总之，单片机在霍尔式铁金属检测装置中发挥着重要的作用，它能够实现对金属颗粒中磁性物质的检测和分类，具有高效、准确、灵敏的特点，被广泛应用于电子、通讯、机械等领域，为工业自动化、生产线管理等提供了强有力的支持。
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绪论电流检测有多种方法，最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。
阻性分流器工作时与负载串联，无法进行隔离测量；互感器只适用于50 Hz工频交流的测量；霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足，采用一只霍尔电流电压传感器／变送器模块检测元件，既可以检测交流，也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。
基于霍尔传感器的电流检测系统以AT89C51单片机为核心，应用霍尔传感器技术，实现对被检测电路电流的测量。
检测系统硬件电路包括电源电路、单片机电路、数据采集电路、数码显示电路、电流检测电路，系统硬件框图如图1所示。
图1 系统硬件框图第一章硬件原理图的设计1.1电源电路图2 电源模块如图2所示.系统的供电电源由220V-9V变压器提供.考虑到变压器体积比较大,且220V属于较高电压,容易影响板子芯片的正常工作.我们选择变压器独立外接的处理办法.变压器二次侧的输出电压为交流9V电源,经过整流桥得到脉动的直流电源,经过滤波电容,稳压管78L05,以及二次滤波电容的处,得到符合系统要求的+5v电源，为装置各部分电路供电，保证各装置的正常工作。
1.2电流检测电路选用ACS712作为电流检测传感器.ACS7i2是Allegro公司新推出的一种线性电流传感器，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。
具有低噪声，响应时间快(对应步进输入电流，输出上升时间为5 S)，50千赫带宽，总输出误差最大为4％，高输出灵敏度(66mV／A～185 mV／A)，使用方便、性价比高、绝缘电压高等特点，主要应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等，特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其它昂贵绝缘技术的应用中。
1.2.1 引脚描述ACS712采用小型的SOIC 8 封装，其引脚分布如图3所示，采用单电源5V供电。
各引脚的功能介绍如表l所示，其中引脚1和2、3和4均内置有保险，为待测电流的两个输入端，当检测直流电流时，l和2、3和4分别为待测电流的输入端和输出端。
表1 ACS712各引脚功能描述引脚名称功能描述1和 2 IP+ 被测电流流输入或输出3和4 IP- 被测电流流输入或输出5 GND 信号地6 FILTER 外接电容7 VIOUT 模拟电压输出8 VCC 电源电压图3 ACS712引脚图1. 2. 2 ACS712内部结构及工作原理图4 ACS71 2的工作原理图ACS71 2的工作原理如图4所示，该器件主要由靠近芯片表面的铜制的电流通路和精确的低偏置线性霍尔传感器电路等组成。
被测电流流经的通路(引脚l和2，3和4之间的电路)的内电阻通常是1．2m欧姆，具有较低的功耗。
被测电流通路与传感器引脚(引脚5～8)的绝缘电压>2．1kVRMS，几乎是绝缘的。
流经铜制电流通路的电流所产生的磁场，能够被片内的霍尔IC感应并将其转化为成比例的电压。
通过将磁性信号尽量靠近霍尔传感器来实现器件精确度的最优化。
精确的成比例的输出电压由稳定斩波型低偏置BiCMOS霍尔集成电路提供，该集成电路在出厂时已进行了精确的编程。
稳定斩波技术是一种新技术，它给片内的霍尔元器件和放大器提供最小的偏置电压，该技术几乎可以消除芯片由于温度所产生的输出漂移。
ACS712内含一个电阻RF(INT)i[I-个缓冲放大器，用户可以通过FITER引脚(第6脚)外接一个容CF与RF(INT)组成一个简单的外接RC低通滤波器，由于内部缓冲放大器能消除因芯片内部电阻和接口负载分压所造成的输出衰减，所以外接的RC低通滤波器不会影响信号的衰减，且可进一步降低输出噪音并改善低电流精确度。
此外，ACS71 2的响应时间比一般的器件缩短了两倍以上，非常适合保护及高速应用。
特性曲线与典型应用表2 ACS712的特性曲线上表为ACS712 3OA 输出电压与检测电流关系的特性曲线，在检测范围±30A内，传感器的输出电压和检测电流成正比，几乎不受温度的影响。
1. 2. 3 ACS712在原理图中的运用图5 ACS712在原理图中的运用如图5所示，被测电流通过ACS712芯片时，该芯片利用霍尔效应，将被测电流转换成0~5V DC模拟信号。
1.3 数据采集电路由于AT89C51片内没有A／D转换，根据系统设计要求，需要在片外扩展A／D转换接口。
本设计选用ADC0804转换器.ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。
以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。
第一次寻找结果：10000000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）第二次寻找结果：11000000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）第三次寻找结果：11000000 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0）第四次寻找结果：11010000 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）第五次寻找结果：11010000 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0）第六次寻找结果：11010100 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）第七次寻找结果：11010110 （若假设值≤输入值，则寻找位=假设位=1）第八次寻找结果：11010110 （若假设值>输入值，则寻找位=该假设位=0）这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表的是模拟输入电压Vin +.1.3.1 ADC0804的管脚图：图6 ADC0804的引脚图各个管脚的作用：D0-D7：八位数字量输出端；CLK：为芯片工作提供工作脉冲，时钟电路如图所示，时钟频率计算方式是：fCK=1/(1.1×R×C）CS：片选信号；WR：写信号输入端；RD：读信号输入端；INTR：转换完毕中断提供端；其他管脚连接如图，是供电和提供参考电压的管脚输入端芯片参数:工作电压：+5V，即VCC=+5V。
模拟输入电压范围：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。
分辨率：8位，即分辨率为1/2=1/256，转换值介于0～255之间。
转换时间：100us（fCK=640KHz时）。
转换误差：±1LSB。
参考电压：2.5V，即Vref=2.5V。
1.3.2 ADC0804外围电路以及与单片机的的链接图图6 ADC0804外围电路图调整变阻器HAUBLAN20K，使辅助参考端VREF脚得到2．5 V标准参考电压。
在CLKIN、CLKOUT端设计RC振荡电路，由于ADC0804频率限制在100～1 460 kHz，通过对频率公式F=1／(1．1RC)的计算，选择电阻R=20 k，电容C=200 pF，即可得到符合设计要求的频率。
图7 ADC0804与单片机的的链接图如图7所示，ADC0804的DB0～DB7分别接单片机的P0．0～PO．7，AGND、DGND、CS、VIN- 端接地，RD、WR端分别接单片机的RD、WR端，中断请求端INTR接单片机的P2．0口，VIN+ 端接采集信号输入。
1．4单片机的最小系统本设计采用AT89C51单片机作为电路控制的核心。
AT89C51是一种低功耗／低电压、功能强、灵活性高且价格合理的8位单片机。
片内有128 B的RAM数据存储器，4 KB的ROM．程序存储器，4个I／0口，1个串口，2个定时／计数器，5个中断源，无内置看门狗，也无A／D转换。
根据系统设计要求，需要在片外扩展A／D转换接口。
AT89C51单片机片内的4 KB ROM只读存储器为FLASH存储器。
该存储器采用CMOS工艺框中动态显示，将采集到的数据保存到数据库文件方便和快捷、系统界面友好、性能稳定和可扩展性强中，并通过以太网络传输数据，实现远程测控功能等优点，具有较高的实际应用价值。
和ATEMEL公司的高密度非易失性存储器技术，与工业标准的MCS一51指令集和输出管脚相兼容，可通过专用编程器即擦即写，允许擦写次数可达100000次。
1.4.1管脚说明图 8 AT89C51 引脚图VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3 P3口备选功能表P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。