637机械工程测试技术文档格式.docx

1、完成了车速测量系统的硬件电路设计、霍尔传感器测量电路的设计、显示电路的设计。测量转速的霍尔传感器和车轴同轴连接，车轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为12V的脉冲。经光电隔离器后成为输出幅度为5V转数计数器的计数脉冲。控制定时器计数时间，即可实现对车速的测量。在显示电路设计中，通过1602实现在LCD上直观地显示车轮的转速值。与软件配合，实现了显示、报警功能。关键词：车速测量；霍尔传感器；单片机；89C51；LCD一、绪论11.1 设计内容21.2 设计要求2二、霍尔传感器测量车速系统硬件设计32.1 车速测量系统的硬件电路设计32.1.1 总体硬件设计32.1.2

2、系统电路设计42.2 霍尔传感器测量电路设计52.2.1 霍尔元件52.2.2 霍尔传感器测量原理62.2.3 转速测量方法62.2.4 反相器74LS1472.2.5 光电耦合器72.2.6 蜂鸣器92.3 单片机AT89C5192.3.1 AT89C51芯片102.3.2 定时器102.3.3 外部中断112.4 显示电路设计112.4.1 1602字符型LCD简介112.4.2 1602LCD的基本参数及引脚功能11三、霍尔传感器测量车速系统软件设计1133.1 设计思想1133.2 总体软件流程113四、设计中的问题及解决方法144.1 出现的问题144.2 解决方法 14附录完整电路

3、图15参考文献16一、绪论1.1 设计内容霍尔传感器一般由霍尔元件和磁钢组成，当霍尔元件和磁钢相对运动时，就会产生脉冲信号，根据磁钢和脉冲数量就可以计算转速，进而求出车速。现要求设计一个测量系统，在小车的适当位置安装霍尔元件及磁钢，使之具有以下功能：1）LED数码管显示小车的行驶距离、T法（测周期法和MPT法（频率周期法，该系统采用了M法（测频法。由于转速是以单位时间内转数来衡量，在变换过程中多数是有规律的重复运动。根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在车轮转轴上的转盘边沿，转盘随侧轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出

4、脉冲信号，其频率和转速成正比。脉冲信号的周期与车轮的转速有以下关系：n= （2-1式中：n为车轮转速；P为车轮转一圈的脉冲数；T为输出方波信号周期。根据式（2-1即可计算出小车的转速。霍尔器件是由半导体材料制成的一种薄片，在垂直于平面方向上施加外磁场B，在沿平面方向两端加外电场，则使电子在磁场中运动，结果在器件的两个侧面之间产生霍尔电势。其大小和外磁场及电流大小成比例。霍尔开关传感器由于其体积小，无触点，动态特性好，使用寿命长等特点，故在测量转动物体旋转速度领域得到了广泛应用。2.2.4反相器74LS1474LS14是一个6反相器，引脚定义如图2-5所示：A端为输入端，Y端为输出端，一片芯片一

5、共6路，即1，3，5，9，11，13为输入端，2，4，6，8，10，12为输出端，输出结果与输入结果反相。即如果输入端为高电平，那么输出为低电平。如果输入低电平，输出为高电平。图2-5反相器引脚图2.2.5光电耦合器光电耦合器，是近几年发展起来的一种半导体光电器件，由于它具有体积小、寿命长、抗干扰能力强、工作温度宽及无触点输入与输出在电气上完全隔离等特点，被广泛地应用在电子技术领域及工业自动控制领域中，它可以代替继电器、变压器、斩波器等，而用于隔离电路、开关电路、数模转换、逻辑电路、过流保护、长线传输、高压控制及电平匹配等。光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电光电转换器件。它由发光源和受光

6、器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。光电耦合器件简称光耦）是把发光器件如发光二极管）和光敏器件又称为单片微控制器，其基本结构是将微型计算机的基本功能部件：中央处理器CPU）、存储器、输入口、输出口、定时器/计数器、中断系统等全部集中在一个半导体芯片上。单片机结构上的设计，在硬件、指令系统及I/O能力等方面都有独到之处，具有较强而有效的控制功能。虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从其逻辑功能上来看，都具有微机系统的含义。另一方面，单片机毕竟是一个芯片，只有外加所需的输入、输出设备，才可以构成实用的单片机应用系统11。2.3.1 AT89C51芯片AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高