【正文】 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系 應(yīng)用電子技術(shù)（電子產(chǎn)品營(yíng)銷）專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 (霍爾傳感器 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ) 學(xué)生姓名：高敏君 指導(dǎo)教師 : 徐 進(jìn) 2020 年 1 月 目 錄 摘要 ....................................................................... I 緒論 ...................................................................... II I 課題研究的目的和意義 ................................................... II II 轉(zhuǎn)速測(cè)量在國(guó)內(nèi)外的研究 ................................................ II III 主要研究?jī)?nèi)容 ......................................................... II 第一章 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用方法 ................................................. 1 測(cè)頻法（“ M 法”） ..................................................... 1 測(cè)周期法（“ T 法”） ................................................... 1 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用的方法 ................................................ 2 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) ..................................................... 3 總體設(shè)計(jì)方案 ........................................................... 3 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) ......................................................... 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................... 4 時(shí)鐘電路 ........................................................... 4 復(fù)位電路 ........................................................... 4 電源電路 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì) ................................................ 5 霍爾傳感器原理 ..................................................... 5 開關(guān)型霍爾傳感器 ................................................... 5 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) ...................................................... 7 顯示 電路設(shè)計(jì) .......................................................... 8 LCD1602 簡(jiǎn)介 ....................................................... 8 LCD 顯示電路 ....................................................... 8 按鍵電路設(shè)計(jì) .......................................................... 9 蜂鳴器報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................................... 10 第四章 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 11 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 ......................................................... 11 系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言 ......................................................... 11 軟件總體設(shè)計(jì) ......................................................... 12 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................ 13 Protues 仿真 .......................................................... 13 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 ......................................................... 14 結(jié)論 ....................................................................... 15 致謝 ....................................................................... 16 參考文獻(xiàn) ................................................................... 17 附錄 ....................................................................... 18 附錄 1 ................................................................... 18 附錄 2 .................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 I 摘 要 在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合，測(cè)量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式采用測(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)元件，得到的信號(hào)是模擬量。數(shù)字式通常采用光電編碼器，霍爾元件等為檢測(cè)元件 ，得到的信號(hào)是脈沖信號(hào)。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，特別是高性能價(jià)格比的單片機(jī)的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測(cè)量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測(cè)量方法。 本文介紹了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用的方法，給出了基于單片機(jī) AT89C51 的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)以 A44E 開關(guān)型霍爾傳感器作為產(chǎn)生脈沖信號(hào)的主要元件，把所得到的計(jì)數(shù)脈沖轉(zhuǎn)化為電機(jī)的轉(zhuǎn)速值，并在 LCD 液晶顯示器上直觀的顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。同時(shí)利用矩陣鍵盤對(duì)預(yù)先設(shè)定的高速值和低速值進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，超過高速或低于低速值時(shí)，實(shí)現(xiàn)聲報(bào)警功能。 其優(yōu)點(diǎn)硬 件是電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。 關(guān)鍵字： MSC51（單片機(jī)）； 轉(zhuǎn)速； 傳感器 II 前言 I 課題研究的目的和意義 轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，傳統(tǒng)的測(cè)速方法一般以測(cè)速發(fā)電機(jī)為主要檢測(cè)元件，得到的是模擬量，這種測(cè)量技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用。由于單片機(jī)在測(cè)量轉(zhuǎn)速方面具有體積小、性能強(qiáng)、成本低的特點(diǎn)，越來越受到企業(yè) 用戶的青睞，單片機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字化系統(tǒng)越來越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化處理，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。 以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，使系統(tǒng)能達(dá)到更高的性能，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。它的研究結(jié)果可以用于我們的實(shí)際生活中，一方面它可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測(cè)來進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合，如車輛的里程表、車速表等。另一方面由于該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一 步提高現(xiàn)代化水平?？傊?，轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。 本課題研究的是電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)了解電機(jī)工作狀態(tài)，提高電機(jī)工作效率有很大的幫助，該課題主要是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)，同時(shí)從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析電路的工作原理，根據(jù)設(shè)計(jì)的具體情況提出修改方案和解決辦法。 II 轉(zhuǎn)速測(cè)量的研究 轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動(dòng)力機(jī)械性能測(cè)試中的一個(gè)重要的特性參量，因?yàn)閯?dòng)力機(jī)械的許多特性參數(shù)是根據(jù)它們與轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系來確定的，例如壓縮機(jī)的排氣量、軸功率、內(nèi)燃機(jī)的輸出功率等等，而且動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)、管道氣流脈動(dòng)、 各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。 III主要研究?jī)?nèi)容 該系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有： 1．液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示所測(cè)得的轉(zhuǎn)速值； 2．鍵盤對(duì)設(shè)定的高低速值進(jìn)行相關(guān)設(shè)置； 3．實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，主要研究了以下內(nèi)容： 1．分析轉(zhuǎn)速測(cè)量常用的兩種方法； 2．根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的要求選擇合適的傳感器； 3．系統(tǒng)中各硬件模塊設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)； 4．系統(tǒng)調(diào)試。 1 第一章 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量常用方法 測(cè)頻法（“ M 法”） 在一定測(cè)量時(shí)間 T 內(nèi)，測(cè)量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù) 1m 來測(cè)量轉(zhuǎn)速，如圖 21 所示，設(shè)在時(shí)間 T 內(nèi)，轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)為 lX ，則轉(zhuǎn)速 n 由式（ 21）計(jì)算得到。 TXl?260n? 式 (21) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù) lX 的計(jì)算見式（ 22）。 pmXl 12?? 式 (22) 圖 21 “ M”法測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖 將式（ 22）式代入式（ 21），則轉(zhuǎn)速 n的表達(dá)式見式（ 23）。 TPm160n? 式（ 23） 式中 n—— 表示轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn) /分）； T—— 表示定時(shí)時(shí)間單位：（秒）； 1m —— 表示產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)。 在該方法中，由于定時(shí)時(shí)間 T和脈沖不能保證嚴(yán)格同步，以及在 T 內(nèi)能否正好測(cè)量外部脈沖的完整的