霍尔传感器组成的转速测量电路Word格式.docx
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2.1系统组成
(一)系统组成及工作原理
1.1测速器件
在测量电机转速时我们从采用了电磁感应式传感器。
当电机转动时,带动传感器。
这种传感器可以将转速信号转变成一个对应频率的脉冲信号输出,经过信号处理后输出到计数器。
脉冲信号的频率与电机的转速是一种线性的正比关系,因此对电机转速的测量,实质上是对脉冲信号的频率的测量。
利用STC89C51单片机的输入捕捉功能,可得到相邻的两个上升沿的时间差T,即转速N=2∏/T(rad/s。
1.2信号处理部分
信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分,其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求,实现对小信号的测量;
通过比较器使霍尔元件传感器产生的模拟信号转换成电压信号。
1.3处理器计数部分
利用STC89C51单片机的输入捕捉功能,可得到相邻的两个上升沿的时间差,从而计算出转速。
1.4显示部分
通过晶体管显示测得的转速。
(二)转速测量系统组成框图
系统由霍尔元件传感器、信号预处理电路、处理器、显示器等部分组成。
传感器部分采用霍尔传感器,负责将电机的转速转化为脉冲信号。
处理器采用STC89C51单片机,显示器采用8位LED数码管动态显示。
系统组成框图如图所示。
转速测量系统组成框图
(三)系统原理设计
VCC
电机
单片机
传感器
支架
信号盘GND
整形电路
转速测量系统安装图
2.2霍尔传感器的原理
霍尔效应
如图1所示,在半导体薄片两端通以控制电流I,并在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的匀强磁场,则在垂直于电流和磁场的方向上,将产生电势差为UH的霍尔电压,
它们之间的关系为
。
式中d为薄片的厚度,k称为霍尔系数,它的大小与薄片的材料有关。
上述效应称为霍尔效应,它是德国物理学家霍尔于1879年研究载流导体在磁场中受力的性质时发现的。
霍尔传感器就是利用霍尔效应制作的传感器。
3霍尔传感器测速系统的单元电路
3.1由OH713组成的测速电路图
3.2霍尔传感器OH713
OH713电路内部由反向电压保护器、电压调整器,霍尔电压发生器,差分放大器,史密特触发器和集电极开路输出级组成,能将变化的磁场讯号转换成数字电压输出。
极限参数:
(TA=25℃)
电源电压VCC·
·
4.5-24V
输出负载电流IO·
25mA
工作温度范围TA·
-40~85℃
Pin2.GND
贮存温度范围TS·
-55~150℃
4霍尔传感器的硬件电路设计
4.1整个测速原理图
4.2各个硬件所对应的功能
①P1口是显示部分,将单片机内部的信号经过数码管显示出来;
②P3.0开始按钮;
③P3.1重新测试按钮;
5基于霍尔传感器测速系统的软件设计
5.1软件流程图
开始
显示
越限?
限?
?
计数停止
计时12S
开始计数
计算器初始
显示器初始
开始测速?
报警
N
Y
N
停止测速
Y
5.2程序设计
#include
#defineDP1
sbitstart=P3^0;
sbitreset=P3^1;
sbitalarm=P0^7;
sbitwei=P2^1;
sbitduan=P2^0;
unsignedcharlocation[]={0xff,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};
unsignedchartable[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
unsignedcharTemp[4];
/*************************************
延时函数ms个ms
*************************************/
voiddelay(unsignedms
{unsignedx,y;
for(x=ms;
x>
0;
x--
for(y=110;
y>
y--;
}
//************************************
//单个字符显示函数
voidchar_print(inte,intj
{
wei=0;
duan=0;
D=location[e];
wei=1;
D=j;
duan=1;
//*******************************************
//分离函数,将分离出来的各位数字保存到数组中去
voiddisplay(unsignedintx
Temp[0]=table[x%10];
Temp[1]=table[x/10%10];
Temp[2]=table[x/100%10];
Temp[3]=table[x/1000%10];
/***********************************
定时器初始化
***********************************/
voidinit_timer(void
{EA=0;
//禁止所有中断
TCON=0x0;
//关闭T0定时器;
T1计数器;
TMOD=0x51;
//都处于方式1,
TH0=0x15;
//定时0.06s
TL0=0xa0;
/*********************************
显示初始化
**********************************/
voidinit_display(
{wei=0;
D=0x3f;
delay(2;
D=0x7;
//***********************************
//定时函数12s
voidtime(void
{intn;
//
for(n=200;
n>
=0;
n--
{init_timer(;
TR0=1;
while(!
TF0{;
TR0=0;
TF0=0;
voidmain(void
{unsignedintcount;
intflag;
P1=0xff;
while(1
{alarm=1;
//这个和硬件有关
flag=0;
TH1=0x0;
//计数器初值
TL1=0x0;
init_display(;
init_timer(;
{while(!
flag
{if(start==0flag=1;
//启动按钮;
需要定义
elsecontinue;
//参数恢复
TR1=1;
//开始计数
time(;
count=(TH1<
<
8||(TL1;
count*=5;
//转化为每分钟的转速
display(count;
if(count>
6000
{intg;
for(g=50;
g>
g--
{alarm=~alarm;
//提前定义,与硬件有关;
delay(20;
else
{while(reset//提前定义,停止位
{char_print(1,Temp[0];
char_print(2,Temp[1];
char_print(3,Temp[2];
char_print(4,Temp[3];
}
break;
6实验总结
一、要学会搜集和查阅资料。
对我们接触的许多东西,我们可能没有学过的,甚至没有见到过的,我们要学会从各种渠道去搜集关于这个方面的知识,去学习它,知道可以应用它。
二、如何完成一个任务。
对于我们接触到一个任务时,我们要学会对这个任务进行转化,转化到我们所熟悉的知识上来。
三、对于我们在做设计发现的问题要冷静思考,不要盲目进行。
有一些问题当你好好思考一下时,就会发现一个很好解决问题的方法。
7参考文献
[1]黄贤武,郑筱霞,传感器原理与应用,成都:
电子科技大学出
版社,1995.
[2]张洪润,张凡亚,邓洪敏,传感器原理及应用,北京:
清华大学出版社,2008.
[3]谭浩强,C程序设计教程,北京:
清华大学出版社,2005.
[4]高峰,单片微机应用系统设计及实用技术,北京:
机械工业出版社,2004.
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