【正文】 件主要由電機(jī)，霍爾傳感器，信號調(diào)理電路，AT89C51單片機(jī)，LCD液晶顯示器，矩陣鍵盤，報(bào)警系統(tǒng)組成。該方法在被測轉(zhuǎn)速較低（相鄰兩個轉(zhuǎn)速脈沖信號間隔時(shí)間較大）時(shí)，才有較高的測量精度，其測量準(zhǔn)確度隨著轉(zhuǎn)速的增大而降低，適于低速測量。定時(shí)器對時(shí)基脈沖(頻率為)進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)，在內(nèi)計(jì)數(shù)值若為，則計(jì)算公式見式（24）。而且在規(guī)定的檢測時(shí)間內(nèi)對脈沖個數(shù)計(jì)數(shù)，雖然檢測時(shí)間一定，但檢測的起止時(shí)間具有隨機(jī)性，當(dāng)被測轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才有較高的測量精度，并且測量準(zhǔn)確度隨轉(zhuǎn)速的減小而降低，該方法適合于高速測量。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)能否正好測量外部脈沖的完整的周期不確定，所以可能產(chǎn)生1個脈沖的量化誤差。第1章 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用方法 測頻法（“M法”）在一定測量時(shí)間T內(nèi)，測量脈沖發(fā)生器（替代輸入脈沖）產(chǎn)生的脈沖數(shù)來測量轉(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，則轉(zhuǎn)速n由式（21）計(jì)算得到。本課題研究的是電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)，對了解電機(jī)工作狀態(tài)，提高電機(jī)工作效率有很大的幫助，該課題主要是對電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(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。以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)速測量系統(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。其優(yōu)點(diǎn)硬件是電路簡單，軟件功能完善，測量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)。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)速測量普遍采用以單片機(jī)為核心的數(shù)字式測量方法。 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)2013年1月目 錄 摘要 I 緒論 III 課題研究的目的和意義 IIII 轉(zhuǎn)速測量在國內(nèi)外的研究 IIIII 主要研究內(nèi)容 II第一章 電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用方法 1 測頻法（“M法”） 1 測周期法（“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 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 5 霍爾傳感器測量電路設(shè)計(jì) 5 霍爾傳感器原理 5 開關(guān)型霍爾傳感器 5 信號處理電路設(shè)計(jì) 7 顯示電路設(shè)計(jì) 8 LCD1602簡介 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 26摘 要在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會遇到各種需要測量轉(zhuǎn)速的場合，測量轉(zhuǎn)速的方法分為模擬式和數(shù)字式兩種。本文介紹了電機(jī)轉(zhuǎn)速測量常用的方法，給出了基于單片機(jī)AT89C51的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，完成了電機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：MSC51（單片機(jī)）； 轉(zhuǎn)速； 傳感器I前言I課題研究的目的和意義轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個參數(shù)，其測量方法較多，傳統(tǒng)的測速方法一般以測速發(fā)電機(jī)為主要檢測元件，得到的是模擬量，這種測量技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測量范圍和測量精度上，已不能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的使用。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)速檢測和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn)速檢測來進(jìn)行控制的許多場合，如車輛的里程表、車速表等。II轉(zhuǎn)速測量的研究轉(zhuǎn)速是能源設(shè)備與動力機(jī)械性能測試中的一個重要的特性參量，因?yàn)閯恿C(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，而且動力機(jī)械的振動、管道氣流脈動、各種工作零件的磨損狀態(tài)等都與轉(zhuǎn)速密切相關(guān)。 式(21)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)的計(jì)算見式（22）。因此，為了提高測量精度，T要有足夠長的時(shí)間。 測周期法（“T法”）轉(zhuǎn)速可以用兩脈沖產(chǎn)生的間隔寬度來決定。 式（24）即： 式（25）式中P——表示為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)一周脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖數(shù)；——表示硬件產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖頻率：單位（Hz）；n ——表示轉(zhuǎn)速單位：（轉(zhuǎn)/分）；——表示時(shí)基脈沖。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中采用的方法通過分析可知，M法適合于高速測量，當(dāng)轉(zhuǎn)速越低，產(chǎn)生的誤差會越大。電機(jī)測速原理是在非磁材料的圓盤邊上粘貼兩塊磁鋼，霍爾傳感器固定在圓盤外緣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)，磁鋼經(jīng)過霍爾傳感器正前方，改變了磁通密度，電機(jī)每轉(zhuǎn)動一圈，霍爾傳感器便輸出兩個脈沖，隨著轉(zhuǎn)盤的不斷轉(zhuǎn)動，就不斷產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)放大整形電路后送入單片機(jī)處理，轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)脈沖，脈沖信號的頻率與轉(zhuǎn)動速度成正比，根據(jù)單位時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，就可獲得被測電機(jī)轉(zhuǎn)速。處理器采用AT89C51單片機(jī)，負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 時(shí)鐘電路單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊的工作。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的頻率的高低，振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用30pf的電容，晶振的頻率采用12MHZ,時(shí)鐘電路在本系統(tǒng)中采用并聯(lián)方式，最后連接在單片機(jī)的18腳和19腳，其電路圖見圖31。在時(shí)鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得RST端出現(xiàn)2個機(jī)器周期（24個時(shí)鐘周期）以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。電源電路圖見圖33.圖33 電源電路圖當(dāng)開關(guān)S1按下時(shí)，二極管綠燈亮，此時(shí)電源電路接通，各模塊可以開始正常工作?；魻栯妱軺h=KhIB(其中Kh為霍爾元件靈敏度，它與所用的材料及幾何尺寸有關(guān))。它的性能參數(shù)為：輸入電壓：。工作溫度：4085攝氏度；它內(nèi)部由穩(wěn)壓器A、硅霍爾片B、差分放大器C、施密特觸發(fā)器D和OC門輸出E五部分組成，如圖35所示．從輸入端1輸入電壓Vcc，經(jīng)穩(wěn)壓器A穩(wěn)壓后加在硅霍爾片B的兩端，以提供恒定不變的工作電流．在垂直于霍爾片的感應(yīng)面方向施加磁場，產(chǎn)生霍爾電勢差Vw，該信號經(jīng)差分放大器c放大后送至施密特觸發(fā)器D整形．當(dāng)磁場達(dá)到“工作點(diǎn)”(即Bop)，見圖36，觸發(fā)器D輸出高電壓(相對于地電位)，使三極管E導(dǎo)通，輸出端V。這樣2次高低電位變換，使霍爾傳感器完成了1次開關(guān)動作。該設(shè)計(jì)在信號處理電路中選用LM358進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖38 LM358管腳圖LM358的特性(Features): 電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。 低輸入偏流 輸出電壓擺幅大(0 )二極管DS6作為一個指示信號。字符型LCD1602通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣。工作電流:()；第2腳：VDD接5V正電源。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第16腳：背光源負(fù)極。當(dāng)按鍵數(shù)量較少時(shí)，用獨(dú)立鍵盤較合適。P1的8條I/O口線分為4條行線和4條列線，按鍵開關(guān)的兩端分別接在行線和列線上。蜂鳴器發(fā)聲原理：電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動振動膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。若測得的轉(zhuǎn)速值高于所設(shè)計(jì)的高速值時(shí)，則發(fā)光二極管DS5亮。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20MB以上空閑的硬盤空間、Win9NT、Win2000、WinXP等操作系統(tǒng)。C語言具有良好的模塊化，容易閱讀和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。很多處理器支持C編譯器，這意味著對新的處理器也能很快上手，而不必知道處理器的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這使得用C語言編寫的程序比匯編程序有更好的可移植性。軟件總體框圖見圖42。蜂鳴器程序主要完成報(bào)警功能。此外，Proteus還提供圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來。在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)，模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等。由于在虛擬仿真電路圖中，沒有電機(jī)及傳感器，在Proteus軟件里仿真的效果圖如下所示： 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果調(diào)試結(jié)果，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期各個功能： （1）在LCD液晶顯示器上實(shí)時(shí)顯示測得的轉(zhuǎn)速值。本畢業(yè)課題是電動機(jī)轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的