【正文】 。 當(dāng) EA 為低電平時，只執(zhí)行外部程序儲存器，因此本次的畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)注意 EA 不能接地 也不能懸空 。 當(dāng) PC 的值超過內(nèi)部程序儲存器的范圍時，自動轉(zhuǎn)向外部程序儲存器。 具體的復(fù)位電路在下面的章節(jié)中會有詳細(xì)的介紹。 ： 單片機的 復(fù)位輸入 端 。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表 31 所示 。 本系統(tǒng)只用到 P2 口的 雙向 I/O 口 來控制液晶顯示器 LCD1602的讀寫控制。 需要注意的是，由于輸出驅(qū)動為漏極開路形式，需要接 10K 歐姆的上拉電阻。 AT89S52 單片機的 P0 口既可以作為普通 I/O 口 ，又可以作為地址 /數(shù)據(jù)總線口。 口： P0 口為一個 8 位漏 極 開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 圖 39 AT89S52 單片機 引腳圖 在本次設(shè)計中用到的 AT89S52 單片機 的 主要 管腳 進(jìn)行詳細(xì)地 說明： ：供電電壓 。 這為基于霍爾傳感器的電動機 轉(zhuǎn)速側(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計 提供了一種很好的方案。 AT89S52 型 單片機是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存貯器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS 八位微處理器，俗稱單片機。 圖 38 74LS04 反向器內(nèi)部原理圖 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 11 邏輯 控制 電路 單片機工作原理 本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機 作為邏輯控制單元 ， 根據(jù)系統(tǒng)功能要求以及單片機 的內(nèi)部電路工作原理 對 邏輯控制 模塊進(jìn)行設(shè)計， 使 AT89S52 單片機 能實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確測量并送給 LCD1602 顯示。 由于霍爾傳感器需要和電動機接在同一個電路板上，而光電耦合器和 74LS04 反向器 都連接在霍爾傳感器的后面，故它們可以和電動機放在同一塊電路板上。 74LS04 反向器 內(nèi)部有 6 組反向器，內(nèi)部原理如圖 38 所示。 光電耦合器如圖 36， 接線時霍爾傳感器的輸出端接光電耦合器的輸入 端 ， 光電耦合器的輸出端接單片機的外部中斷 0 入口（ ） 。 由以上的電路分析得出光電耦合器能夠 實電 光 電 之間的 轉(zhuǎn)換 ，實現(xiàn)了輸入和輸出間的隔離 。 光敏 光敏三極管 受到光照后產(chǎn)生電流，發(fā)射結(jié) CE 開始 導(dǎo)通；當(dāng)輸入端 不加 信號 時 ，發(fā)光二極 管 不亮，光敏三極管 處于 截止?fàn)顟B(tài) ， 發(fā)射結(jié) CE 不 能導(dǎo) 通。 轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 9 圖 35 霍爾傳感器 測速裝置的安裝示意圖 隔離電路 為了能 讓單片機對外部脈沖進(jìn)行精確計數(shù)，本系統(tǒng)采用了光電耦合器對霍爾傳感器的輸入脈沖進(jìn)行隔離。 鑒于電動機轉(zhuǎn)動時會有很大的震動干擾，故電動機安裝在萬能板上，顯示和數(shù)據(jù)處理單元 單獨 放在另一個電路板上 兩塊電路板之間用杜邦線連接 。銅制的柱形支架可 以再淘寶網(wǎng)上或鄭州市中州商場購買。 圖 33 霍爾傳感器 接線 電路圖 圖 34 霍爾元件 的 實際 管腳圖 根據(jù) 霍爾傳感器 的測速原理來設(shè)計本系統(tǒng)的測速裝置， 本系統(tǒng)采用一個圓柱形的永久性磁鐵作為磁場源。 霍爾傳感器的 接線 電路 如圖 33 所示， 霍爾傳感器 實物 如圖 34 所示 ,。 A3144 型霍爾傳感器由穩(wěn)壓電路、電壓發(fā)生電路、差分放大電路和輸出放大電路等電路組成 ，其輸入 端的信號為 磁感應(yīng)強度 ，輸出 端為高低電平的數(shù)字信號。 霍爾傳感器 A3144 具有尺寸小、穩(wěn)定性好、靈敏度高等特點。 本次系統(tǒng)設(shè)計 采用 圓柱形的 永久 性小 磁鋼來轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 8 產(chǎn)生工作磁場。 當(dāng) 磁感應(yīng)強度 的方向與霍爾元件的 霍爾片表面 垂直時產(chǎn)生霍爾電動勢最大，故在安裝時應(yīng)保持磁鐵的磁力線與霍爾器件的表面垂直。 霍爾傳感器測速裝置的 設(shè)計 霍爾傳感器的使用十分簡單，只需要將霍爾元件的感應(yīng)磁場的一面與被測的物體的磁感應(yīng)強的方向垂直放置就行。 開關(guān)型集成霍爾傳感器 是在普通的霍爾元件的輸出端添加了一系列的抗干擾電路、穩(wěn)壓電路等使得普通的霍爾傳 感器的性能得到了很大的提高，并保證輸出的是高低電平的數(shù)字信號。 本系統(tǒng)的設(shè)計使用的是 開關(guān)型 集成霍爾傳感器 ， 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。 當(dāng) 所施加的磁場為 周期性變化的 磁場 時 ， 那么 霍爾電動勢 則 為同頻率的 時變 電動勢。此時的霍爾電動勢 可用下面的公式表示： = Bcosθ （ 32） 由 公式（ 32）得知 ，霍爾電動勢與電流 I、磁感應(yīng)強度 B 成正比 。 霍爾電動勢 可用下面的公式表示： = IB （ 31） 式中 — 霍爾元件的靈敏度。 此時， 就能夠在半導(dǎo)體薄片的對應(yīng)面之間形成 電動勢 ，這種電動勢 被稱為 霍爾電動勢。 電子積累越多，也越大，而羅倫磁力保持不變。霍爾元件內(nèi)部的 電子（運動方向與電流方向相反）受到羅倫磁力 的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，該側(cè)形成電子的堆積，從而在薄片對應(yīng)方向產(chǎn)生電場 E。 霍爾傳感器的工作原理 可以用 N 型半導(dǎo)體霍爾元件 的 例 子 來說明。在導(dǎo)電薄片的兩側(cè)對稱的用雜質(zhì)擴散法制作出霍爾 電動勢引出端，因此它是四段元件。用霍爾元件做成的傳感器 也被 稱 為霍爾傳感器（ Hall Transducer），霍爾 效應(yīng) 示意圖如圖 32 所示 。 系統(tǒng)總的電路原理圖如圖 31。 砷化鎵、硅、銻化銦等材料的霍爾元件 也在工廠中被大量的制造出來。 二十世紀(jì)中期 以后， 第三次信息革命爆發(fā)。這個象限 就是我們現(xiàn)在所講的 霍爾效應(yīng)。 H在下面的章節(jié)中 會對本系統(tǒng) 軟件的具體設(shè)計 作詳細(xì) 的 介紹。調(diào)用 數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換子程序 ，然后送液晶顯示器 LCD1602 顯示 。 系統(tǒng) 轉(zhuǎn)速部分 的 軟件設(shè)計思路： AT89S52 單片機的 外部中斷 （ ） 口接收霍爾 傳感器的 脈沖 信號 ，故軟件的設(shè)計主要是對 外部中斷 （ ） 口 的脈沖信號進(jìn)行處理 。電動機的 轉(zhuǎn)速測量裝置 利用 霍爾效應(yīng)產(chǎn)生一系列的 周期脈沖 ，向 AT89S52 單片機的的外部中斷 （ ） 口 發(fā)送一 系列的 中斷 信號， 對定時器 T0 的 TH0、 TL0 設(shè)定初值 并使 定時器 T0 工作在內(nèi)部定時 狀態(tài) 。 系統(tǒng)的總體設(shè)計如圖 21。 AT89S52 單片機通過 外部中斷 接收來自 霍爾 傳感器的脈沖信號， P0 口 P2 口接 液晶 LCD1602 的 顯示。 利用ProtelDXP 軟件 并嚴(yán)格依 照 系統(tǒng)的 總體設(shè)計 任務(wù)書 對硬件電路進(jìn)行 設(shè)計， 并 選出適合的單片機型號 ， 確定 出 系統(tǒng)中 具體需 要使用的元器件 型號 和 個數(shù) ， 列出元器件清單 。 該系統(tǒng)利用霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號，通過定時算法程序，將轉(zhuǎn)速結(jié)果實時顯示出來。 軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思路， 共分為 主程序模塊、 中斷 模塊 、定時 模塊 和顯示 模塊 。 本次的 系統(tǒng) 設(shè)計 主要 分為三個部分，硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)的仿真調(diào)試。通過對比各種傳感器的優(yōu)缺點、性價比，選出最轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn) 2 優(yōu)方案，實現(xiàn)了對電動機轉(zhuǎn)速的可靠檢測。故本次設(shè)計采用基于霍爾傳感器的電動機測速方案。 基于霍爾傳感器的電動機轉(zhuǎn)速測量 系統(tǒng)硬件電路 比較 簡單 ， 而 且硬件電路的調(diào)試和檢測 也比較容易 。 C。 基于 霍爾 傳感器 的 電動機 轉(zhuǎn)速 測量 裝置 ，測量 精度比較高、頻率比較快、成本 比較 低且使用起來簡單方便。在一些間隙較小、光澤度相同或光澤度對比不明顯的被測物體上面是會產(chǎn)生較大的誤差。 光電式測速裝置的工作原理是 利用光電試傳感器 檢測齒輪的齒數(shù)來計算電動機的轉(zhuǎn)速的，是一種間接的測速方法。這種測速裝置在高速度的電機測量系統(tǒng)有一定的利用價值。 當(dāng) 電動機的轉(zhuǎn)速變慢時，電磁測速裝置的轉(zhuǎn)速也將同時變慢，使得旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部線圈磁通量的變化率急速下降。但在惡劣的電磁環(huán)境中仍有很大的使用價值。不能很好地實現(xiàn)智能化的實時測速。 目前工業(yè)現(xiàn)場的電機測速轉(zhuǎn)置有測速發(fā)電機 系統(tǒng)、磁電式測速系統(tǒng) 、光電試測速 系統(tǒng) 等。而工業(yè)生產(chǎn)的動 力部分使用了大量的電動機 ，信息化、智能化的控制方案 對 電動機轉(zhuǎn)速的精度要求越來越高。 該設(shè)計的 優(yōu)點 是 硬件 電路簡單 、 軟件 模塊較成熟、測量 的 速度 比較 快、 測量的 精度 比較 高、 整個 系統(tǒng) 穩(wěn)定 可靠 、 性價 也 比較高等特點 。 通過對比各種傳感器的優(yōu)缺點、 性價比，選出最優(yōu)方案，實現(xiàn)了對電動機 轉(zhuǎn)速的可靠檢測。 本課題主要是針對轉(zhuǎn)速測量系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計。 目 錄 中文摘要 .............................................................................................................................. I 英文摘要 ............................................................................................................................. II 1 緒論 ................................................................................................................................. 1 2 系統(tǒng)總體設(shè)計 ............................................................................................................. 3 硬件電路的總體設(shè)計 ..................................................................................... 3 軟件的總體設(shè)計 ............................................................................................... 3 3 硬件設(shè)計 ........................