智能化课程设计电机测速报告_文档格式.doc

1、关键词: 电机测速仪，霍尔传感器，单片机 Abstract：This paper introduces the design of electrical velocimetry and its basic features. This course is designed to single-chip measurement of the Hall element and motor speed, requires students to single-chip Hall element and a considerable understanding of the profound. Thr

2、ough the curriculum design, not only to master the usage of the Hall element, Institute of Single-chip programming, hardware circuit and connected to the welding circuit boards have to be skilled. Curriculum design major students of the actual practical ability to enable students to produce some of

3、the features do-it-yourself simple application of the single-chip system for the application of classroom knowledge and the combination of a comprehensive master MCU,Into jobs for the future and lay a solid foundation.This courses mission is to enable students to work on single-chip application of t

4、he principles and have an in-depth understanding; a deep understanding of the concept of SCM and the basic elements; single-chip microcomputer system hardware and software to master the basic methods of design; to track the latest single-chip design philosophy; the practice of the basic single-chip

5、project development process; to carry out single-chip for in-depth study of relevant research projects to lay a good foundation.Keyword: electrical velocimetry，Hall sensor，single-chip目录1前言12方案比较22.1 方案一22.2 方案二22.3 方案论证与选择34单元模块电路方案设计43.1 速度检测部分431.1 传感检测43.2单片机最小系统43.2.1 主控器STC89C5253.2.2 时钟电路73.2.

6、3 复位电路73.3 下载部分83.31 RS-232接口与单片机串行通信基本原理83.3.2 RS-232串行通信接口电路83.4 数码显示部分93.4.1 LED结构与原理103.4.2LED显示器显示方式114特殊器件补充介绍和选择134.1 开关型霍尔传感器介绍134.1.1 开关型霍尔传感器工作原理134.1.2 开关型霍尔传感器的应用134.2 MAX232介绍145. 软件设计166. 调试187. 设计总结197.1 系统功能和结论197.2 总结和体会198. 参考文献209 附录2191 附录1：设计总电路图219.2 附录2：软件代码22II1前言在工程实践中，经常会遇到

7、各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、机床主轴等旋转设备的试验运转和控制中，常需要分时或连续测量、显示其转速及瞬时速度。为了能精确地测量转速，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。本文提出一种基于89C52单片机实施电机转速测量的方法，利用霍尔传感器采集脉冲信号，通过定时计数算法程序，将转速结果实时显示出来。 随着科技的飞速发展，计算机应用技术日益渗透到社会生产生活的各个领域，而单片机的应用则起到了举足轻重的作用。单片机又称单片微控制器，就是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它完整地包含了计算机内部的CPU（运算器、控制器）、程序存储器（相当于计算机的硬盘）、数据存储器（相当于计算

8、机的内存）、输入输出端口等。虽然它的运算速度无法和计算机相比，但在一些实际的控制应用场合已经足够使用了。对于高等院校电子类和计算机类的学生，学习单片机是很重要的，而进行应用单片机的课程设计更是重中之重，将所学理论知识应用到实际，使更加全面的了解和掌握单片机的应用。在本次设计中也用到了一些常用的数字电子单元元件，如霍尔传感器，霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，具有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，。在实际的使用中，一般需要一个铁质的测速齿轮，齿厚大于2 mm即可，将之固定在待测转速的轴上。本设计综合多种考虑，最终呈现以下内容。2方案比较2.1 方案一此方案包括传感器、处理器和

9、显示3个部分。其方框图如图2.1所示。 在该方案中传感器是由红外发光二极管，和红外光敏三极管构成。测速的过程为：在电机的转轴上安装一个圆盘，并在圆盘的边缘处开一个孔让二极管发出的红外光刚好可以通过。在圆盘的上下方分别安装好发光二极管和光敏三极管，当电机转动时就可以通过圆盘来改变光敏三极管接收的光线，从而产生点位信号的变化，这样就构成了一个收发检测系统，可以检测电机的转速。运用的原理和光电耦合器是相同的。电机光敏三极管 信号转换LED显示单片机处理光敏二极管图2.1方案一方框图2.2 方案二此方案也由传感器、处理器和显示3个部分几部分组成，但所选择的传感器类型不同,其方框图如图2.2所示。此方案

10、的测速系统主要是由开关型霍尔传感器A3144E以及磁钢构成，由它们来检测电机的转速。工作方式为：将磁钢安装在电机的转轴上，而霍尔传感器则放在转轴的旁边，霍尔传感器连接在电路中，当磁钢随转轴经过霍尔传感器时，由开关型霍尔传感器的工作原理知，此时将输出一个低电平信号；而当磁钢离开霍尔传感器后，又将输出一个高电平。这样通过高低电平的转换，将其送入单片机后就可以测量它的转速。霍尔传感器 信号转换 LED图2.2方案二方框图2.3 方案论证与选择两个方案的主体电路相同，只是传感的的选择不同。而选择开关型霍尔传感器则具有多种优点：1.精度高：在工作温度区内精度优于1%。2.过载能力强：当原边电流超负荷，模

11、块达到饱和，可自动保护，即使过载电流是额定值的倍时，模块也不会损坏。3.模块的高灵敏度，使之能够区分在“高分量”上的弱信号，例如：在几百安的直流分量上区分出几毫安的交流分量。4.还可以通过使用多块磁钢来倍频，以增加测量的精度。鉴于以上考虑，最终选定方案二为本次课程设计方案。3单元模块电路方案设计3.1 速度检测部分31.1 传感检测速度检测部分是由开关型霍尔传感器和磁钢组成。其电路图如图3.1所示。测量电机转速的第一步就是要将电机地转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，具有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，当电机转动时，带动

12、传感器，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量。所谓磁钢，就是磁钢就是一种有磁性的钢铁。在传感检测电路中将磁钢安装在电机的转轴上，而霍尔传感器则放在转轴的旁边，霍尔传感器连接在电路中，当磁钢随转轴经过霍尔传感器时，由开关型霍尔传感器的工作原理知，此时将输出一个低电平信号；其电路如下图3.1图3.1 传感器部分3.2单片机最小系统单片机最小系统设计:本设计单片机最小系统如图3.2所示，由主控器STC89C52、时钟电路和复位电路三部分组成。单片机STC89C52作为核心控制器控制着整个系统的工作，而时钟电路负责产生单片机工作所必需的时钟信号，复位电

13、路使得单片机能够正常、有序、稳定地工作。图3.2 单片机最小系统3.2.1 主控器STC89C52本系统采用单片机STC8952作为主控制器，使用霍尔传感器测量电机的转速，最终在LED上显示测试结果。此外，还可以根据需要调整制电机的转速，硬件组成由图3.3所示。单片机（Micro Controller Unit），又称为微控制器,是指在一块芯片上集成了中央处理器CPU、随机存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器、中断控制器以及串行和并行I/0 接口等部件，构成一个完整的微型计算机。目前，新型单片机内还有A/D（D/A）转换器、高速输入输出部件、DMA 通道、浮点运算等特殊功能部件。由于

14、它的结构和指令功能都是按工业控制要求设计的，特别适用于工业控制及其数据处理场合。STC89C52是拥有256字节的RAM，8K的片内ROM，3个16位定时器，6个中断源的微处理器,也就是俗称的单片机。89系列单片机的内核是8031，所以其指令与Intel 8051 系列单片机完全兼容，并且具有以下优点：（1）内部含有Flash 存储器（STC89C52 有8k）。因此在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。（2）插座与80C51兼容。89系列单片机的引脚和80C51是一样的，当用89