霍尔传感器测速论文

传感器综合设计实训

(论文)说明书

题目：霍尔传感器应用设计

院（系）：信息与通信学院

专业：电子信息工程

学生姓名：

学号：

指导教师：王守华归发弟

童有为李秀东胡机秀

2012 年 07月 04日

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；LCD

Abstract

Motors, 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

引言 (1)

1 课题设计目的和要求 (1)

2.1 霍尔测速模块论证与选择 (2)

2.2 系统的组成框图 (2)

3 硬件设计 (2)

3.1 霍尔传感器硬件设计 (2)

3.1.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (3)

3.1.2 霍尔传感器测量原理 (4)

3.2 AT89S51芯片介绍 (5)

3.2.1 AT89S51芯片主要性能特点 (5)

3.2.2AT89S51芯片管脚介绍 (5)

3.3 液晶显示部分 (7)

3.4 电路检测部分 (8)

3.5 L298N驱动电机部分 (8)

4 软件设计 (9)

4.1程序设计流程图 (9)

4.2 应用程序设计 (10)

5 霍尔传感器测速设计原理框图及PCB图 (11)

6 实训总结 (13)

谢辞 (15)

参考文献 (16)

附录 (17)

引言

霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，并已得到广泛的应用。霍尔器件是一种磁传感器。用它们可以检测磁场及其变化，可在各种与磁场有关的场合中使用。霍尔器件以霍尔效应为其工作基础。霍尔器件具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高（可达1MHZ），耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。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）。采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℃。按照霍尔器件的功能可将它们分为: 霍尔线性器件和霍尔开关器件。前者输出模拟量，后者输出数字量。

文章介绍了霍尔传感器的工作原理，阐述了霍尔传感器测速系统的工作过程，利用脉冲计数法实现了对转速的测量，通过LCD直观地显示电机的转速值。结合硬件电路设计，采用模块化方法进行了软件设计。编制了电机转速的测量设计了测量模块、转速模块、报警模块、显示模块等的C51程序，并通过PROTEUSE软件进行了仿真。仿真结果表明所设计的软件程序是正确的。

1 课题设计目的和要求

课题设计目的如下：

（1）掌握单片机的原理以及技术应用，传感器应用电路的设计方法。

（2）熟悉集成元件的选择和集成电路芯片的功能及使用方法。

（3）熟悉仿真软件的使用。

（4）掌握接线方法和腐蚀焊接技术。

课程题设计要求如下：

（1）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。

（2）设计一个单片机最小系统，掌握单片机接口电路的设计技巧，学会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。

（3）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。

2 设计方案论证