【正文】 霍爾傳感器的應(yīng)用 .......................................................................... 21 AH41 霍爾開關(guān) ................................................................................ 21 發(fā)送模塊 ................................................................................................. 22 本章小結(jié) ................................................................................................. 25 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................. 26 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)級(jí)思路過程 ......................................................... 26 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路 ...................................................................... 26 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序 ...................................................................... 27 二 十進(jìn)制轉(zhuǎn)換程序 ........................................................................ 27 程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 30 本章小結(jié) ................................................................................................. 31 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................. 32 硬件調(diào)試 ................................................................................................. 32 軟件調(diào)試 ................................................................................................ 32 綜合調(diào)試 ................................................................................................. 34 故障分析與解決方案 ............................................................................. 34 本章小結(jié) ................................................................................................. 35 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 結(jié)論 .................................................................................................................... 36 致謝 .................................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 38 附錄 .................................................................................................................... 39 附錄 1 電路原理圖 ....................................................................................... 39 附錄 2 元器件清單 ....................................................................................... 40 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 第 1章 緒論 課題背景 轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測量方法較多，而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測量的主要方法，這種測量方法已不能適應(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。其次該轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)由于采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，因而可以很方便的和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。 有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN。 單片機(jī)測控系統(tǒng) 單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。對(duì)于模擬量的采集，則應(yīng)。 直流電機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，易于在寬廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速，所以長期以來在要求調(diào)速指標(biāo)較高的場合獲得了廣泛應(yīng)用。 4． 由變換器構(gòu)成直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可有效克服以往的直流調(diào)速中的諧波大、功率因數(shù)低的問題，是一種節(jié)能的調(diào)速方案。這兩種測速方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，“ M”法一般用于高速測量在轉(zhuǎn)速較低時(shí)，測量誤差較大，而且，檢測裝置對(duì)轉(zhuǎn)速分辨能力也變差；而“ T”法一般用于低速測量，速度越低測量精度越高，但在測量高轉(zhuǎn)速時(shí)，誤差較大；結(jié)合這兩種測量方法就可以地出第三種測量方法，即‘ M/T’法結(jié)合這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，一方面象“ M”法那樣在對(duì)傳感器發(fā)出的脈沖計(jì)數(shù) 的同時(shí)，也象“ T”法那樣計(jì)取脈沖的時(shí)間，通過計(jì)算即可得出轉(zhuǎn)速值。 系統(tǒng)主要完成以下功能： 測量系統(tǒng)： ； ； 5位 LED 上，精度為 %； ； 9針 RS232 即可； 通信部分： Visual Basic 編制 RS— 232 通信軟件； ； 適時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄，用時(shí)間曲線表示； 根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能以及要求，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的轉(zhuǎn)速測量主要是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，定時(shí)器記數(shù)功能、以及 LED 驅(qū)動(dòng)、電平轉(zhuǎn)換及 PC 機(jī)之間的通信。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 圖 21 系統(tǒng)硬件電路 硬件電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求，在選擇的機(jī)型的基礎(chǔ)上，具體確定系統(tǒng)中所要使用的元器件，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的原理框圖、電路原理圖。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C 單片 機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn) ； 10./EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 MCS51 單片機(jī)允許的時(shí)鐘頻率是因型號(hào)而異 的典型值為 12MHZ。 圖 24 CMOS 型單片機(jī)時(shí)鐘電路框圖 復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要 復(fù)位，使中央處理器 CPU 和系統(tǒng)中的其它部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 10MHZ時(shí)約為 1ms， 1MHZ 時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠的復(fù)位， RST 在上電應(yīng)保持 20ms 以上的高電平。 1 位顯示器由八 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管 ag 控制七個(gè)筆畫（段）的亮或暗，另一個(gè)控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的開頭有些失真，但控制簡單，使用方便。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需 8 位口（稱為掃描口），控制各位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口）?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。 集成 霍爾傳感器是利用硅集成電路工藝將霍爾元件和測量線路集成在一起的一種傳感器。若不垂直，則應(yīng)求出其垂直分量來計(jì)算被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度值。 AH41 霍爾開關(guān) AH41 霍爾開關(guān)電路最適于響應(yīng)變化斜率陡峭的磁場并在磁通密度較弱的場合使用，適用于單極或多對(duì)磁環(huán)工作，它由反向電壓保護(hù)器、電壓調(diào)整器、霍爾電壓發(fā)生器、信號(hào)放大器、史密特觸發(fā)器和集電極開路的輸出級(jí)組成。 RS232C 最大傳輸距離為 15m，最高傳輸速率約 20kbps，信號(hào)的邏輯 0電平為 +3V～ +15V。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 第 3章 軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)級(jí)思路過程 單片機(jī)測量轉(zhuǎn)速可以 分為若干模塊，然后在主程序中調(diào)用各個(gè)模塊， 流程圖如下圖所示。 單片機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算程序 由于本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能是將霍爾傳感器的信號(hào)送到單片機(jī)的外部中斷口，再對(duì)周期方波進(jìn)行內(nèi)部計(jì)數(shù)，調(diào)用計(jì)算程序把轉(zhuǎn)速測出來。 本文設(shè)計(jì)的測速系統(tǒng)，是軟硬結(jié)合的系統(tǒng)，核心部分是主體硬件，而運(yùn)行在單片機(jī)上的軟件程序則是完成控制硬件運(yùn)行、測速計(jì)算以及 顯示控制等工作的主體。 特別是數(shù)碼管的連接部分，有 PROTEL制作的 PCB確保要和原理圖上的圖一致，有些在電路板上沒法連接的線路，要用短接線把接好，對(duì)照著原理圖部分，一部分一部分地用萬用表測量，注意焊點(diǎn)之間，確保焊點(diǎn)沒有短接在一起，同時(shí)注意焊點(diǎn)的美觀，確保沒有開 路以及短路的現(xiàn)象出現(xiàn)。只需要接仿真機(jī)上編寫一個(gè)小程序讓 5位 LED全亮，或者讓它們其中的某位點(diǎn)亮，也可以顯示不同的數(shù)字，根據(jù)要求給 P0口， P2口分別賦值。用戶可自定義各種語言的關(guān)鍵詞 .軟件完全支持源語句級(jí)在線調(diào)試。但是，如果調(diào)用一函數(shù)，則進(jìn)入函數(shù)中，再執(zhí)行函數(shù)的第一條源語句行前停止。 LCA51 軟件提供了以下幾種方法對(duì)變量進(jìn)行查看。用戶可以在輸入框中輸入十六進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)據(jù)。在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上還要貼上一粒磁鋼，利用霍爾效應(yīng)產(chǎn)生方波。 象，由此可以推測，在傳感器輸入的信號(hào)不是理想的方波，而且電平值不夠大，所以在霍爾傳感器信號(hào)輸出端接濾波電容以及一個(gè) 10K的上拉電阻就可以解決問題了。 ，由于經(jīng)驗(yàn)不足，沒有考慮。在波形頻率改變而轉(zhuǎn)速不改變由于在調(diào)用顯示程序時(shí)候在調(diào)用之后在顯示這里死循環(huán)，不能適時(shí)進(jìn)行計(jì)算了。 PC機(jī)與單片機(jī)之間的通信成功。 LCA51 軟件提供一系列更改變量數(shù)值的方法，以便用戶能檢查程序?qū)φ麄€(gè)變量值 范圍的反應(yīng)，而無需為設(shè)置每個(gè)值而重新加載調(diào)試。如果用戶按熱鍵F4，調(diào)試程序繼續(xù)執(zhí)行程序代碼，直到它到達(dá)光標(biāo)行處或調(diào)試程序遇到另一個(gè)斷點(diǎn)。跟蹤應(yīng)用程序使用戶能夠在運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)，看到 PC 指針在應(yīng)用源代碼程序中的確切位置，LCA51 提供以下方法對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行跟蹤。 LCA51 軟件全面支持匯編語言， C51 語言， PL/M51 語言的編譯 /連接、調(diào)試。電路上電檢查 7407是否接上電源和地讓其正常工作。 在上電前，我們必須確保電路中不存在斷路或短路情況，這一工作是整個(gè)調(diào)試工作的第一步，也是非常重要的一個(gè)步驟。 顯示 部分程序分為兩部分：十進(jìn)制 BCD 轉(zhuǎn)換成非壓縮 BCD 碼；查表程序顯示數(shù)據(jù)。三字節(jié)組成除數(shù)，上面的常數(shù)為四字節(jié)，所以計(jì)算程序?qū)嶋H上就是調(diào)用一個(gè)四字節(jié)除三字節(jié)商為兩字節(jié)（最高轉(zhuǎn)速 36000r/min 足夠）的程序。 HIN232CPE 芯片引腳排列和外部元件連接線路如圖 213所示。 該必發(fā)器的數(shù)據(jù)傳輸速率最好設(shè)在 9600b/s 為宜，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在封裝好的霍爾電路中，霍爾片的深度在產(chǎn)品手冊(cè)中會(huì)給出。 開關(guān)型集成霍爾傳感器是把霍爾元件的輸出經(jīng)過處理后輸出一個(gè)高電平或低電平的數(shù)字信號(hào)。 按被檢測的對(duì)象的性質(zhì)可將它們分為：直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。霍爾元件是一種磁傳感器。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流