【正文】 題目：基于 LABVIEW 的霍爾測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) Title: The speed system design based on LABVIEW and Hall 院系名稱： 物理與通信電子學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué)生學(xué)號(hào)： 專 業(yè)： 電子信息工程 指導(dǎo)老師： 完成時(shí)間： 2020年 4月 I 摘 要 轉(zhuǎn)速是工業(yè)控制里面非常重要的一項(xiàng)參數(shù)。本文設(shè)計(jì)了一種基于 Labview 的霍爾測(cè)速系統(tǒng)。系統(tǒng)以 AT89S52 為控制核心，利用霍爾傳感器作為轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件，將得到的脈沖信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)對(duì)信號(hào)處理后顯示出實(shí)時(shí)速度，同時(shí)將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給 Labview 編寫的上位機(jī)軟件界面，上位機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示與保存。 關(guān)鍵詞： Labview；串行通信；單片機(jī)；霍爾傳感器。 II Abstract Speed is very important in industrial control inside a parameter. This paper presents a system based on Labview Hall velocity. AT89S52 as the control system to the core, the use of Hall sensors as a speed detection device, will be sent to the pulse signal processing single chip, single chip for signal processing and display the realtime speed, while the speed of data sent through the serial port PC written Labview Software interface, the host puter for display and preservation on speed. Key words: Labview。 serial munication。 microcontroller。 Hall sensor. III 目 錄 摘 要 ........................................... I Abstract .......................................... II 1 引言 ............................................. 1 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 .................................... 1 3 總體方案設(shè)計(jì) ...................................... 1 4 方案論證 ......................................... 2 電機(jī)的選擇 .................................... 2 顯示模塊的選擇 ................................. 3 5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 ...................................... 3 傳感器模塊 .................................... 3 霍爾傳感器介紹 ............................. 3 傳感器電路設(shè)計(jì) ............................. 5 單片機(jī)模塊 .................................... 5 單片機(jī)介紹 ................................. 5 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) ............................. 6 數(shù)據(jù)顯示模塊 .................................. 8 串口通信模塊 .................................. 9 電機(jī)的調(diào)速模塊 ................................ 10 6 霍爾測(cè)速的軟件設(shè)計(jì) ............................... 11 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) ................................ 11 上位機(jī) Labview 整體程序框圖 ................. 11 VISA 配置串口 .............................. 12 串口讀數(shù)據(jù)原理 ............................ 13 串口數(shù)據(jù)傳換 .............................. 14 串口數(shù)據(jù)接收處理程序圖 .................... 14 轉(zhuǎn)速的顯示程序 ............................ 15 Excel 文件生成程序 ......................... 15 串口數(shù)據(jù)保存 .............................. 16 上位機(jī)界面 ................................ 17 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) ................................ 17 6 霍爾測(cè)速的軟件仿真 ............................... 18 7 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的調(diào)試結(jié)果與數(shù)據(jù)分析 ..................... 19 上位機(jī) LABVIEW界面圖與保存的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù) ............ 20 轉(zhuǎn)速分析 ..................................... 22 8 結(jié)束語 .......................................... 24 參考文獻(xiàn) .......................................... 26 附錄一：電路圖 ..................................... 27 附錄二： labview 整體程序圖 ......................... 28 附錄三：單片機(jī)程序程序 ............................. 29 1 1 引言 工農(nóng)工業(yè)生產(chǎn)和工程實(shí) 踐中經(jīng)常需要對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)控，傳統(tǒng)的測(cè)量方法都是在測(cè)量和顯示在同一個(gè)地方，不方便遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、大規(guī)模集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，儀器系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)緊密結(jié)合，使得傳統(tǒng)儀器的概念得以突破，出現(xiàn)了一種全新的儀器概念 虛擬儀器。虛擬儀器的核心是應(yīng)用計(jì)算機(jī)上的虛擬儀器軟件系統(tǒng)進(jìn)行仿真。圖形化軟件開發(fā)環(huán)境 Labview 是目前實(shí)現(xiàn)虛擬化儀器軟件設(shè)計(jì)最流行的工具之一，其廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可并接受，被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)已成為測(cè)試測(cè)量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺(tái) [1]。使用 Labview 結(jié)合傳統(tǒng)儀器系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測(cè)和控制，將大大提高工業(yè)控制的效率和操作的靈活性，而且 Labview 采用的是圖形化的界面，將大大提高儀器的實(shí)用性，所以設(shè)計(jì)一個(gè)基于 Labview 的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)就非常有必要了。 2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 基于 LABVIEW的霍爾測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基本要求： （ 1）霍爾測(cè)速范圍 20300轉(zhuǎn) /秒 （ 2）上位機(jī)界面顯示速度值 3 總體方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊，傳感器 2 模塊、單片機(jī)、顯示模塊、串口模塊和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)模塊等部分組成。首先電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)并調(diào) 節(jié)速度，然后傳感器負(fù)責(zé)將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)；處理器采用 AT89S52 單片機(jī)，負(fù)責(zé)將脈沖計(jì)數(shù)，并計(jì)算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)送到上位機(jī)和數(shù)碼管顯示出來；顯示器將單片機(jī)所傳送的轉(zhuǎn)速顯示出來；上位機(jī)軟件負(fù)責(zé)將串口傳輸來的轉(zhuǎn)速顯示到 PC機(jī)上，并保存數(shù)據(jù)。系統(tǒng)框圖如圖 1 所示： 圖 1 系統(tǒng)框圖 4 方案論證 電機(jī)的選擇 方案一：使用直流電機(jī)。直流電機(jī)用程序更好控制，電路也會(huì)相對(duì)簡單。調(diào)速性能好，調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、制動(dòng) [2]。 方案二：采用步進(jìn)電機(jī)。直流電機(jī)在上電的時(shí)候很難控制其速度，容易出現(xiàn)電機(jī)不能快速停止的情況。用步進(jìn)電機(jī)再加上程序控制基本上可克服上述困難。 由于本設(shè)計(jì)主要是對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量，為了方便控制轉(zhuǎn)速，而且直流電機(jī)的價(jià)格也比較低廉，所以本設(shè)計(jì)使用直流電機(jī)。 單片機(jī) 串口模塊 顯示模塊 電機(jī) 傳感器 上位機(jī) 3 顯示模塊的選擇 方案一：采用液晶顯示，液晶顯示器（ LCD） [3]為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或