基于霍尔传感器的计数器--大学毕业设计论文

在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。

本次实验是要利用霍尔传感器来测量转速。由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。

目录

一、设计目的---------------------------- 1

二、设计任务与要求- ------------------------- 1

2.1 设计任务-------------------------- 1

2.2 设计要求-------------------------- 1

三、设计步骤及原理分析------------------------ 2

3.1 设计方法-------------------------- 3 3.2 设计步骤-------------------------- 5

3.3 设计原理分析 ------------------------ 7

四、课程设计小结与体会------------------------ 8

五、参考文献- ---------------------------- 9

一、设计目的

利用强磁铁与霍尔元件组成测试转体转速的测量电路，包括计数与显示电

路。

二、设计任务与要求

2.1 设计要求

1. 实现基本功能

2 ．完成3000 字设计报告

3. 画出电路图

4. 发挥部分，设计超速报警，完成信号传输。

2.2 设计任务

利用强磁铁与霍尔原件组成测试专题转速的测量电路，实现转体转速的计数和显示。

2.3 主要技术指标（或研究方法）

测量范围0—6000r/min

精度±5r/min

工作电压5V〜12V

工作电流低于500mA

工作环境温度-60 C〜65 C

三. 设计步骤及原理分析

3.1 设计方法

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。

本课题采是以STC89C52单片机为核心将处理好的信号经过数据处理转换成

所测得的实际十进制信号的系统。系统硬件原理框图如图2-1 ：

图2-1系统框图

2-1所示，系统由传感器、信号处理、显示电路和系统软件等部分系统框图原理如图

组成。传感器采用霍尔传感器，负责将转速转化为脉冲信号。信号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；波形变换和

波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。处理器采用STC89C52单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。

3.2设计步骤

计数脉冲输入

图 3.1 STC89C52

321 霍尔传感器选型

霍尔效应自1879年被美国物理学家爱德文•霍尔发现至今已有100多年的

历史，但直到20世纪50年代，由于微电子学的发展，才被重视和开发，现在，已发展成一个品牌多样的传感器产品族，并得到广泛的应用。

霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，由磁钢、霍耳元件等组成。测量系统的转速传感器选用OH137的霍尔传感器。

3.2.2开关霍尔传感器的性能分析

OH137霍尔开关电路是为了适用客户低成本高性能要求开发生产的系列产品，其应用领域广泛，性能可靠稳定。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。

产品特点：产品一致性好、灵敏度可按照客户要求定制、电路可和各种逻辑电路直接接口可实现功能：无触点开关、位置检测、速度检测、流量检测典型应用领域：直流无刷电机、家用电器、缝纫设备、纺织机械、编码器、安全报警装置等自动化控制领域极限参数：

（T A=25C）

电源电压V cc-............................... 4.5-24V

输出负载电流I O .............. .................... 25mA

工作温度范围T A ............... ................ -40 〜85 C

贮存温度范围T S ................ ................ -55 〜150C

电特性：T A=25C

磁特性：(V cc=4.5 〜24V) 1mT=10GS

323 系统显示电路介绍

74HC595的介绍

74HC595是硅结构的CMOS 器件， 兼容低电压TTL 电路，遵守JEDEC 标

准。74HC595是具有8位移位寄存器（如图2-8工作时序）和一个存储器， 三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。 数据在SCHcp 的上升 沿输入，在STcp 的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起， 则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输 入（Ds ），和一个串行输出（Q7 ）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器 有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能0E 时（为低电平），存储 寄存器的数据输出到总线。8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具 有高阻关断状态。它的管脚分布和各管脚功能如图2-9所示。

Fig.1 Pin DOnJiguratiDa.

图3-9 管脚分布和管脚功能

图3-8 74HC595 工 作时序

SYMBOL PIN

DESCRJPT1ON

Q© 1$h7 parallel data output GND g giound (0V|

0/ 9

seriaf detaoiflputt

MR

W rwter reset (sctiva LOW) 乱

11 shift register dock input ST CP

12 storage rag star dock Input 13 output enable (active LOW}

14 serial daia input

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