基于霍爾傳感器的單片機(jī)測(cè)速裝置設(shè)計(jì)解讀

1、濱江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 基于霍爾傳感器的單片機(jī)測(cè)速裝置設(shè)計(jì)院系電子工程系專業(yè) 電子信息工程學(xué)生姓名學(xué) 號(hào) 20082305927指導(dǎo)教師李鵬職 稱副教授一二 年 五 月 三十一 日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 概述 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 課題背景 5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 本設(shè)計(jì)課題的目的和意義 6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Docu

2、ment 設(shè)計(jì)的要求 6 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 設(shè)計(jì)原理和方案 6 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 霍爾傳感器的介紹 6 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 霍爾效應(yīng) 7 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 霍爾器件 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 霍爾傳感器的分類 8 HYPERLINK l bookmark28 o Curren

3、t Document 霍爾傳感器的特性 9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 霍爾測(cè)速設(shè)計(jì)原理 10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法 10 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 各種轉(zhuǎn)速測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn) 10 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 檢測(cè)部分 11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 處理部分 11 HYPERLINK l boo

4、kmark40 o Current Document 顯示部分 11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 12 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 硬件設(shè)計(jì) 12 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 電源部分 12 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 霍爾測(cè)速裝置 13 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路 15 HYPER

5、LINK l bookmark56 o Current Document 單片機(jī)系統(tǒng) 15 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document ISP 下載接口 16 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document LCD 液晶顯示電路 16 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.6.1 LCD 顯示的基本原理 17 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 17 HYPERLINK l bookm

6、ark66 o Current Document 軟件設(shè)計(jì) 18 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 設(shè)計(jì)仿真 19 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 5.1 Proteus 簡(jiǎn)介 19 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document Multisim 軟件簡(jiǎn)介 21 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document Keil 軟件簡(jiǎn)介 23 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 總

7、結(jié) 24 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 致謝 26附錄一 2829附錄二基于霍爾傳感器的單片機(jī)測(cè)速裝置設(shè)計(jì)趙文婷南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院，南京 210044摘要：本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 HZL201 霍爾齒輪傳感器的單片機(jī)測(cè)速裝置，整個(gè)設(shè)計(jì)由一種測(cè)量轉(zhuǎn)速裝置，轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電 路，通過(guò) 8050 三極管對(duì)信號(hào)整形處理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平，便于 AT89S52 單片機(jī)的計(jì)數(shù)運(yùn)算，并能夠?qū)?轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示在液晶顯示器上。運(yùn)用 Keil 軟件進(jìn)行單片機(jī)的 C 語(yǔ)言編程，并且通過(guò) Proteus 軟件仿真單片機(jī)與顯示結(jié)果， 驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的

8、可行性。該測(cè)速裝置具有線路簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好、成本低、安裝調(diào)試方便和節(jié)省空間等特點(diǎn)，尤其是在測(cè)量空 間有限、軸偏心或傳感器不便安裝的條件下，該測(cè)量方法有明顯的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：霍爾傳感器；速度測(cè)量；單片機(jī)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述課題背景在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機(jī)中，用來(lái)檢測(cè)手機(jī)蓋翻 開或是滑動(dòng)的器件就是霍爾傳感器；再如，在電腦鍵盤上，實(shí)現(xiàn)光標(biāo)移動(dòng)的滾動(dòng)鍵就是由霍爾傳感器組成 的；還有，在汽車變速箱、電動(dòng)門窗等需要電機(jī)的部件中也有霍爾傳感器的應(yīng)用。我們?cè)诿刻斓纳钪卸?在與霍爾傳感器打交道。傳統(tǒng)式的轉(zhuǎn)速測(cè)量通常是采用測(cè)速發(fā)電機(jī)為檢測(cè)元件，這種方法是模擬式的，因此其得到的信

9、號(hào)是電 壓信號(hào)，其抗干擾能力差，靈活性差。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在的轉(zhuǎn)速測(cè)量普遍采用了以單片機(jī)為核心的數(shù)字化測(cè)量，其通常采用 光電編碼器，霍爾元件等為檢測(cè)元件。轉(zhuǎn)速是工程中應(yīng)用非常廣泛的一個(gè)參數(shù)，其測(cè)量方法較多，而模擬量的采集和模擬處理一直是轉(zhuǎn)速測(cè) 量的主要方法，這種測(cè)量方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代科技發(fā)展的要求，在測(cè)量范圍和測(cè)量精度上，已不能滿足大 多數(shù)系統(tǒng)的使用。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)測(cè)量得到普遍應(yīng)用，特別是單片 機(jī)對(duì)脈沖數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)大處理能力，使得全數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)越來(lái)越普及，其轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)也可以用全數(shù)字化 處理。在測(cè)量范圍和測(cè)量精度方面都有極大的提高。因此，本課題的目

10、的是：對(duì)各種測(cè)量轉(zhuǎn)速的基本方法 予以分析，針對(duì)不同的應(yīng)用環(huán)境，利用 80C51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)一種全數(shù)字化測(cè)速系統(tǒng)，從提高測(cè)量精度的 角度出發(fā)，分析討論其產(chǎn)生誤差的可能原因，為今后的實(shí)際使用提供借鑒。并從實(shí)際硬件電路出發(fā)，分析 電路工作原理和軟件流程，根據(jù)仿真情況提出修改方案和解決辦法。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為中心， 設(shè)計(jì)的全數(shù)字化測(cè)量轉(zhuǎn)速系統(tǒng)， 在工業(yè)控制和民用電器中都有較高使用價(jià)值。 其可以應(yīng)用于工業(yè)控制中的某一部分，如數(shù)控車床的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)和控制、水泵流量控制以及需要利用轉(zhuǎn) 速檢測(cè)來(lái)進(jìn)行控制的許多場(chǎng)合。 如車輛的里程表、 車速表等。 其次該轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)由于采用全數(shù)字化結(jié)構(gòu)， 因而可以很方便的和工

11、業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，實(shí)行遠(yuǎn)程管理和控制，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化水平。并且，幾 乎不需做很大改變直接就能作為單獨(dú)的使用產(chǎn)品。總之，轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的研究是一件非常有意義的課題。本設(shè)計(jì)課題的目的和意義在工程實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)遇到各種需要測(cè)量轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、機(jī)床主軸等 旋轉(zhuǎn)設(shè)備的試驗(yàn)、運(yùn)轉(zhuǎn)和控制中，常需要分時(shí)或連續(xù)測(cè)量和顯示其轉(zhuǎn)速及瞬時(shí)轉(zhuǎn)速。要測(cè)速，首先要解決 是采樣問(wèn)題。 在使用模技術(shù)制作測(cè)速表時(shí)， 常用測(cè)速發(fā)電機(jī)的方法， 即將測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與待測(cè)軸相連， 測(cè)速發(fā)電機(jī)的電壓高低反映了轉(zhuǎn)速的高低。為了能精確地測(cè)量轉(zhuǎn)速外，還要保證測(cè)量的實(shí)時(shí)性，要求能測(cè) 得瞬時(shí)轉(zhuǎn)速方法。因此轉(zhuǎn)速的測(cè)試具

12、有重要的意義。這次設(shè)計(jì)內(nèi)容包含知識(shí)全面，對(duì)傳感器測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法及原理設(shè)計(jì)有相關(guān)介紹，在測(cè)量系統(tǒng)中 能學(xué)到關(guān)于測(cè)量轉(zhuǎn)速的傳感器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，單片機(jī)部分的內(nèi)容，顯示部分等各個(gè)模塊的聯(lián)通與調(diào) 試。全面了解單片機(jī)和信號(hào)放大的具體內(nèi)容。進(jìn)一步鍛煉我們?cè)谛盘?hào)采集，處理，顯示發(fā)面的實(shí)際工作能 力。在眾多的數(shù)字式轉(zhuǎn)速傳感器中， 因霍爾傳感器具有無(wú)觸點(diǎn)、 長(zhǎng)壽命、 高可靠性、 無(wú)火花、 無(wú)自激振蕩、 溫度性能好、抗污染能力強(qiáng)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、體積小、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，所以選用霍爾效應(yīng)接近式傳感器 作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器。該傳感器是開關(guān)元件，直接輸出為脈沖頻率信號(hào)，但是由于存在 電磁噪聲干擾，

13、必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，從而提高采集準(zhǔn)確度和抗干擾能力。處理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的方 波信號(hào)，將該信號(hào)傳輸?shù)?AT89S52 單片機(jī)上，再經(jīng)過(guò)相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，就可以通過(guò) LCD 顯示電路顯示出 電機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)的要求（1）霍爾傳感器能夠接受到齒輪信號(hào)盤發(fā)出的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)；（ 2）霍爾傳感器產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理電路能夠產(chǎn)生給單片機(jī)處理的TTL 電平；（3）能夠精確的在液晶顯示屏上顯示齒輪的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)原理和方案霍爾傳感器的介紹霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)制作的一種磁場(chǎng)傳感器?；魻栃?yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是霍爾 （Edwin H. Hall ，18551938）于 1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。

14、后來(lái)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體、導(dǎo)電流體等也有這種效應(yīng)，而半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)比金屬?gòu)?qiáng)得多，利用這種現(xiàn)象制成的各種霍爾組件，廣泛地應(yīng)用于工 業(yè)自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)及信息處理等方面。霍爾效應(yīng)是研究半導(dǎo)體材料性能的基本方法。通過(guò)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的霍爾系數(shù)，能夠判斷半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率等重要參數(shù)?；魻柶骷且环N采用半導(dǎo)體材料制成的磁電轉(zhuǎn)換器件。如果在輸入端通入控制電流IC，當(dāng)有一磁場(chǎng) B 穿過(guò)該器件感磁面，則在輸出端出現(xiàn)霍爾電勢(shì) UH 。在磁場(chǎng)力作用下，在金屬或通電半導(dǎo)體中將產(chǎn) 生霍爾效應(yīng)，其輸出電壓與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。基于霍爾效應(yīng)的霍耳傳感器常用于測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，其測(cè)量范 圍從 10Oe 到幾千

15、奧斯特。盡管人們?cè)缭?1879 年就知道了霍爾效應(yīng)，但直到 20 世紀(jì) 60 年代末期，隨著固 態(tài)電子技術(shù)的發(fā)展，霍爾效應(yīng)才開始被人們所應(yīng)用?；魻栃?yīng)在半導(dǎo)體薄片兩端通以控制電流， 于電流和磁場(chǎng)的方向上，將產(chǎn)生電勢(shì)差為 理圖所示。并在薄片的垂直方向施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 則在垂直圖 2.1 霍爾效應(yīng)原理圖UH 的霍爾電壓。這一現(xiàn)象便是霍爾效應(yīng)，如圖2.1 霍爾效應(yīng)原固體材料中的載流子在外加磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)槭艿铰鍋銎澚Φ淖饔枚管壽E發(fā)生偏移，并在材料兩 側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場(chǎng)，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場(chǎng)斥力相平衡，從而在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差即霍爾電壓。

16、正交電場(chǎng)和電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的 乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場(chǎng)和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。大量的研究揭示：參加材料導(dǎo)電過(guò)程的不 僅有帶負(fù)電的電子，還有帶正電的空穴?；魻柶骷魻柶骷譃椋夯魻栐突魻柤呻娐穬纱箢悺Ｇ罢呤且粋€(gè)簡(jiǎn)單的霍爾片，使用時(shí)常常需要將獲得的霍爾電壓進(jìn)行放大。后者將霍爾片和它的信號(hào)處 理電路集成在同一個(gè)芯片上。根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。 霍爾元件的組成：由霍爾片、四根引線和殼體組成， 如圖 2.2 霍爾元件的組成及型號(hào)命名方法所示。型號(hào)命名方法：如： Z鍺S砷化銦T銻化銦霍爾元件是一種四端元件圖 2.2 霍爾元件的組成及型號(hào)命名 它具有對(duì)磁場(chǎng)敏感、結(jié)

17、構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、頻率響應(yīng)寬、輸出電壓變化大和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此， 在測(cè)量、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。霍爾元件的特性有霍爾系數(shù)（又稱霍爾常數(shù)） RH ，霍爾靈敏度 KH （又稱霍爾乘積靈敏度） ，霍爾額 定激勵(lì)電流，霍爾最大允許激勵(lì)電流，霍爾輸入、輸出電阻，霍爾元件的電阻溫度系數(shù)，霍爾不等位電勢(shì) （又稱霍爾偏移零點(diǎn)） ，霍爾輸出電壓，霍爾電壓輸出比率，霍爾寄生直流電勢(shì)，霍爾電勢(shì)溫度系數(shù)等。由于霍爾元件產(chǎn)生的電勢(shì)差很小，故通常將霍爾元件與放大器電路、溫度補(bǔ)償電路及穩(wěn)壓電源電路等 集成在一個(gè)芯片上，稱之為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鞯姆诸惏凑栈魻柶骷墓δ芸蓪⒒魻杺鞲衅鞣譃榫€性型霍

18、爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種：1）線性型霍爾傳感器 線性型霍爾傳感器是由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。2）開關(guān)型霍爾傳感器開關(guān)型霍爾傳感器是由穩(wěn)壓器、 霍爾元件、 差分放大器， 斯密特觸發(fā)器和輸出級(jí)組成， 它輸出數(shù)字量。 霍爾傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理而制成的電流和電壓傳感器。根據(jù)對(duì)霍爾電勢(shì)處理的方式不同，霍爾 傳感器又可分為以下兩類：1）第一類是直接將霍爾電勢(shì)做適當(dāng)放大處理以后提供給檢測(cè)儀器或控制設(shè)備，就是所謂的直接檢測(cè) 式霍爾電流傳感器。這種傳感器耐壓等級(jí)高，成本低，性能穩(wěn)定，但精度受溫度變化影響大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特 性很不理想。我公司采用電路補(bǔ)償，圓滿解決以上問(wèn)題。2）第

19、二類是磁場(chǎng)平衡式霍爾傳感器，它采用了單或雙霍爾元件，并工作在零磁通狀態(tài)，且有以下特點(diǎn)：1）測(cè)量范圍寬，可測(cè)量各種電流，如直流、交流、脈沖電流等。（ 2）電氣隔離性能好。（3）測(cè)量精度高，線性度好。（4）抗外界電磁和溫度等因素的干擾能力強(qiáng)。（5）電流上升率大，響應(yīng)速度快。（ 6 ）過(guò)載能力強(qiáng)。（7）體積小，重量輕，安裝簡(jiǎn)單、方便。 目前的產(chǎn)品中以磁場(chǎng)平衡式霍爾傳感器為主?；魻杺鞲衅鞯奶匦?）線性型霍爾傳感器的特性圖 2.3 線性型霍爾傳感器的特性輸出電壓與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度呈線性關(guān)系，如圖 2.3 線性型霍爾傳感器的特性所示，可見(jiàn)，在B1 B2 的磁感應(yīng)強(qiáng)度范圍內(nèi)有較好的線性度，磁感應(yīng)強(qiáng)度超出此范圍時(shí)

20、則呈現(xiàn)飽和狀態(tài)。（2）開關(guān)型霍爾傳感器的特性如圖 2.4開關(guān)型霍爾傳感器的特性所示， 其中 BOP 為工作點(diǎn)“開”的磁感應(yīng)強(qiáng)度， BRP 為釋放點(diǎn)“關(guān)” 的磁感應(yīng)強(qiáng)度。onoffBop圖 2.4 開關(guān)型霍爾傳感器的特性Bop 以下時(shí)，當(dāng)外加的磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出低電平，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度降到動(dòng)作點(diǎn) 傳感器輸出電平不變，一直要降到釋放點(diǎn) Brp 時(shí)，傳感器才由低電平躍變?yōu)楦唠娖健?Bop 與 Brp 之間的滯 后使開關(guān)動(dòng)作更為可靠。另外還有一種“鎖鍵型” （或稱“鎖存型” ）開關(guān)型霍爾傳感器，其特性如圖3.5 鎖鍵型霍爾傳感器特性所示。Vnoffon圖 2.5 鎖鍵型霍爾傳感器

21、特性當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)動(dòng)作點(diǎn) Bop 時(shí)，傳感器輸出由高電平躍變?yōu)榈碗娖?，而在外磁?chǎng)撤消后，其輸出狀 態(tài)保持不變（即鎖存狀態(tài)） ，必須施加反向磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到 Brp 時(shí)，才能使電平產(chǎn)生變化?；魻枩y(cè)速設(shè)計(jì)原理轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法有以下幾種：1）定時(shí)計(jì)數(shù)法（測(cè)頻率法） 。其主要原理如下：在一定的時(shí)間間隔 T1 內(nèi)，計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù) N，則被測(cè)信號(hào)的頻率 f 可表示為：式（ 2.2.1fN T1m，2）定數(shù)計(jì)時(shí)法（測(cè)周期法） 。其主要原理如下：在被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖數(shù)為則被測(cè)信號(hào)的頻率 fx 可以采用下列表達(dá)式計(jì)算：fx fc （式中 fc 為時(shí)鐘頻率） m式（ 2.2

22、.2各種轉(zhuǎn)速測(cè)量的優(yōu)缺點(diǎn)（1）測(cè)頻率法測(cè)頻法在測(cè)量上有量化 ，低速時(shí)測(cè)量誤差較大，其誤差可采用下列表達(dá)式計(jì)算：11 100%式（ 2.2.3 ）1N顯然信號(hào)頻率較低時(shí)，即 N 較小，則有較大的誤差。（2）測(cè)周期法測(cè)周期法在測(cè)量上也有 時(shí)間單位誤差，高速測(cè)量有較大的誤差，其誤差可采用下列表達(dá)式計(jì)算：12 100%式（ 2.2.4 ）m顯然當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率較高時(shí)，對(duì)于一定的時(shí)鐘頻率，則m越小，顯然誤差較大。檢測(cè)部分轉(zhuǎn)速測(cè)量對(duì)于檢測(cè)部分要求較高，一般而言特別是數(shù)字化測(cè)量時(shí)，檢測(cè)部分可采用光電式傳感器（一 般是光柵傳感器） ，霍爾傳感器以及光電編碼器等，對(duì)于本次設(shè)計(jì)而言，采用霍爾傳感器，此霍爾傳感器 H

23、ZL201 的優(yōu)點(diǎn)是主要有三個(gè)： 一是霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號(hào)不會(huì)受到轉(zhuǎn)速值的影響； 二是霍爾轉(zhuǎn)速傳感 器的頻率相應(yīng)高；三是霍爾轉(zhuǎn)速傳感器對(duì)電磁波的抗干擾能力強(qiáng)。因此霍爾轉(zhuǎn)速傳感器多應(yīng)用在控制系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速檢測(cè)中。同時(shí)，霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的穩(wěn)定性好，抗外界干擾能力強(qiáng)，如抗錯(cuò)誤的干擾信號(hào)等，因此不 易因環(huán)境的因素而產(chǎn)生誤差。 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量頻率范圍寬， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電磁感應(yīng)式無(wú)源傳感器。 另外， 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在防護(hù)措施有效的情況下，可以不受電子、電氣環(huán)境影響?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的測(cè)量結(jié)果精 確穩(wěn)定，輸出信號(hào)可靠，可以放油、防潮，并且能在溫度較高的環(huán)境中工作，普通霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的工作 溫度可以達(dá)到 10

24、0。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的安裝簡(jiǎn)單，使用方便，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。注意檢測(cè)部分主要除了霍爾傳感元件外，還應(yīng)包括測(cè)速齒輪，磁性轉(zhuǎn)盤等。處理部分主要是單片機(jī)處理器，考慮到在工業(yè)環(huán)境中存在許多干擾，因此對(duì)單片機(jī)的基本要求是抗干擾強(qiáng)。 這里主要介紹一下軟件抗干擾技術(shù)。（1）軟件“看門狗”的應(yīng)用選用某個(gè)定時(shí)器作“看門狗” ，“看門狗”啟動(dòng)后應(yīng)及時(shí)復(fù)位。（2）指令冗余技術(shù)可采用 NOP指令，這會(huì)有效地降低程序計(jì)數(shù)器發(fā)生的錯(cuò)誤（3）軟件陷阱技術(shù) 采用以下軟件陷阱指令格式 NOPNOPNOPLJMP 0000H顯示部分主要采用 LCD 液晶顯示電路，字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD

25、，目前常用 16*1，16*2 ，20*2 和 40*2 行等的模塊。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16*2 ，即可以顯示 兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案按照霍爾傳感器轉(zhuǎn)速裝置設(shè)計(jì)方案， 總設(shè)計(jì)電路框圖如圖 2.6 所示。 HZL201霍爾齒輪傳感器接受齒輪 信號(hào)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化為近似方波脈沖信號(hào)。由于要使用單片機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)數(shù)，霍爾傳感器輸出的方波 脈沖信號(hào)必須轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn) TTL 電平，所以在信號(hào)處理流程圖中加入了信號(hào)處理電路。通過(guò)這個(gè)電路就能將 霍爾傳感器輸出的電壓信號(hào)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的 TTL 電平，之后要做的工作就是將該轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示在LCD上，通過(guò)

26、一系列的處理，就能實(shí)時(shí)地反應(yīng)轉(zhuǎn)速信號(hào)的變化。齒輪信號(hào)接收信號(hào)霍 爾 傳 感 器電壓信號(hào)TTL 電平信號(hào)信號(hào)處理電路圖 2.6 霍爾測(cè)速總設(shè)計(jì)電路框圖單片機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)LCD液晶顯示硬件設(shè)計(jì)硬件電路主要分為電源部分、霍爾測(cè)速裝置 （轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路）單片機(jī)系統(tǒng)、 ISP 下載接口和 LCD液晶顯示電路五部分。電源部分本設(shè)計(jì)的電源部分分別有 LM7805和 LM7815兩部分組成。 由于霍爾轉(zhuǎn)速傳感器所需電源電壓為520V，若加入 5V 電源，其輸出高電平就大于等于 4V，這樣提供單片機(jī)的電壓就不足 5V，使其運(yùn)作可能會(huì)產(chǎn)生不 良的效果，所以本設(shè)計(jì)采用給霍爾傳感器和單片機(jī)分別供電的電源系統(tǒng)如圖 3.1

27、 所示。圖 3.1 電源電路圖用 LM78/LM79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào) 整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號(hào)中的 lm78 或 lm79 后面 的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 lm7806 表示輸出電壓為正 6V，lm7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。最大輸出電流 1.5A， LM78XX系列輸出電壓分別為 5V； 6V； 8V； 9V； 10V； 12V； 15V； 18V； 24V。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上

28、安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用） 。當(dāng)穩(wěn)壓 管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。當(dāng)制作中需要一個(gè)能輸出 1.5A 以上電流的穩(wěn)壓電源，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái)，使其最 大輸出電流為 N 個(gè) 1.5A ，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品， 以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的 連鎖燒毀?；魻枩y(cè)速裝置霍爾測(cè)速裝置主要包括測(cè)速齒輪以及轉(zhuǎn)速變換裝置，下面詳細(xì)介紹一下各個(gè)裝置的原理以及結(jié)構(gòu)圖。 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的主要工作原理是霍爾效應(yīng)，也就是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬部件通過(guò)霍爾傳感器的磁場(chǎng)時(shí)會(huì)引 起電勢(shì)

29、的變化，通過(guò)對(duì)電勢(shì)的測(cè)量就可以得到被測(cè)量對(duì)象的轉(zhuǎn)速值?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的主要組成部分是傳 感頭和齒圈，而傳感頭又是由霍爾元件、永磁體和電子電路組成的。（ 1）齒輪信號(hào)盤和轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置安裝圖。測(cè)速齒輪信號(hào)盤如圖3.2 所示，信號(hào)盤可用一般的黑色鋼板制成。它就是轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)所用的轉(zhuǎn)盤，盤上共有 24 個(gè)齒。中心孔用來(lái)在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上定位，從而信號(hào)盤 與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器固定在支架上，垂直于信號(hào)盤。其安裝圖如圖 3.3 所示。當(dāng)信號(hào)盤隨電機(jī) 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)盤的每個(gè)齒經(jīng)過(guò)探頭正前方時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)，探頭就輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)。對(duì)該信號(hào)盤 而言，每 24 個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)電機(jī)的 1 個(gè)工作循環(huán)。因此，脈沖信號(hào)的

30、頻率大小就反映了信號(hào)盤轉(zhuǎn)速的高低， 可由單片機(jī)進(jìn)行測(cè)量并換算為轉(zhuǎn)速。圖 3.2 測(cè)速齒輪信號(hào)盤圖圖 3.3 轉(zhuǎn)速變換裝置圖（2）霍爾傳感器的選擇文中選用的是國(guó)產(chǎn)的 HZL201 霍爾齒輪傳感器，如圖 3.4 所示。該霍爾傳感器是一種用于測(cè)量速度、角度、轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)度等的新型傳感器。由傳感黑色金屬齒輪或齒條的齒數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓脈沖信號(hào)來(lái)測(cè)量物體的 速度、轉(zhuǎn)速等參量。該傳感器紅色端接電源正極，黑色端接地，黃色端為輸出端。而它的特點(diǎn)在于傳感黑 色金屬目標(biāo)、輸出幅度與齒輪轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，低速性能優(yōu)異，工作頻率高達(dá)20 kHz，抗電磁干擾，經(jīng)過(guò)三防抗振處理，有電源極性反向保護(hù)，安裝維修方便?；倦妳?shù)如表 3.1 所

31、示。圖 3.4 HZL201 霍爾齒輪傳感器此霍爾齒輪傳感器應(yīng)用在汽車凸輪軸和曲軸速度/位置檢測(cè)，汽車和工業(yè)用速度表，汽車的抗滑/牽引控制，鏈條傳送帶速度和距離檢測(cè)， “運(yùn)動(dòng)停止”檢測(cè)器，計(jì)數(shù)器中。其連接和調(diào)節(jié)方式有：傳感器安裝時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向與畫線平行以便得到最佳敏度。適當(dāng)調(diào)節(jié)工作距離，可使傳感器可靠 工作?？蔁o(wú)特殊說(shuō)明，傳感器輸出均采用集電極開路輸出方式。紅線：電源正極 黃線：輸出 黑線：地所測(cè)齒輪的齒間距應(yīng)大于 3mm ，如間距小于 3mm 可提供齒輪樣本定制。表 3.1 霍爾齒輪傳感器電參數(shù)型號(hào)HZL2系列參數(shù)符號(hào)HZL201HZL260HZL202HZL204HZL2*A型B型C型D

32、型可定制電源電壓VC520V電源電流IC15mA輸出低電平VOL0.4V輸出高電平VOH（ VCC1）V工作距離d11.5mm工作頻率f020KHZ工作溫度TE： -40 +85 L ： -40 +150 （3）霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的工作原理霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在測(cè)量機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速時(shí)，被測(cè)量機(jī)械的金屬齒輪、齒條等運(yùn)動(dòng)部件會(huì)經(jīng)過(guò)傳感器的 前端，引起磁場(chǎng)的相應(yīng)變化，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件穿過(guò)霍爾元件產(chǎn)生磁力線較為分散的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)相對(duì)較弱，而 穿過(guò)產(chǎn)生磁力線較為幾種的區(qū)域時(shí)，磁場(chǎng)就相對(duì)較強(qiáng)。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器就是通過(guò)磁力線密度的變化，在磁力線穿過(guò)傳感器上的感應(yīng)元件時(shí)，產(chǎn)生霍爾電勢(shì)。 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢(shì)后，

33、會(huì)將其轉(zhuǎn)換為交變電信號(hào)，最后傳感器的內(nèi)置電路會(huì)將信 號(hào)調(diào)整和放大，輸出矩形脈沖信號(hào)。轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路以及總設(shè)計(jì)流程圖，首先設(shè)計(jì)了信號(hào)處理電路，傳感器輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)為方波 脈沖信號(hào)，它的高電平低于 15V 高于 14V，而低電平接近 0。可見(jiàn)該脈沖信號(hào)的電壓幅值與單片機(jī)接口不 匹配，因此該電路又選用了一個(gè)由三極管（8050）組成的整形電路處理轉(zhuǎn)速信號(hào)使其滿足單片機(jī)的接收要求。當(dāng)輸出為高電平信號(hào)時(shí)，三極管Q1 的基- 射級(jí)處于正向偏置狀態(tài)，故集 -射極處于正向通路狀態(tài)，其輸出電壓約為 0；當(dāng)輸出為低電平信號(hào)時(shí)，三極管 Q1的基 - 射級(jí)處于反向偏置狀態(tài)， 故集-射極處于斷路狀

34、態(tài)，其輸出電壓約為 +5 V。轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路如圖 3.5 所示，經(jīng)處理后的方波脈沖信號(hào)滿足單片機(jī)的接收 要求。圖 3.5 轉(zhuǎn)速信號(hào)處理電路圖單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)采用 AT89S52，采用 12MHZ的晶振頻率。單片機(jī)的 P3.5 口接被處理后的被測(cè)信號(hào)， P2 口接液 晶顯示器的數(shù)據(jù)輸入端， P1.0 ，P1.1 ，P1.2 通過(guò)外接控制電路接液晶顯示器的控制端。單片機(jī)系統(tǒng)的電路 如圖 3.6 所示。圖 3.6 單片機(jī)系統(tǒng)電路圖ISP 下載接口ISP 的接口連接如圖 3.7 所示。其中 SCK、MISO、RST、MOSI分別接對(duì)應(yīng)于單片機(jī) P1.7 、P1.6、 RST、 P1.5 管腳。 NC

35、管腳可接地也可懸空。圖 3.7 ISP 下載接口LCD 液晶顯示電路顯示電路由 1602 液晶組成， RS為數(shù)據(jù)或命令選擇端。 RW為讀寫控制端， E 為使能端。 其電路如圖 3.8 所示。其中 D0D7分別對(duì)應(yīng)單片機(jī)的 P2.0P2.7 引腳。 RS命令選擇端接單片機(jī) P1.0 引腳； RW讀寫控制端 接單片機(jī) P1.1 引腳； E 使能端接單片機(jī) P1.2 引腳。3.6.1 LCD 顯示的基本原理液晶顯示器各種圖形的顯示原理如下：線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由 MN個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD顯示屏有 64 行，每行有 128 列，每8 列對(duì)應(yīng) 1 字節(jié)的 8 位，即每行由 16 字節(jié)，共

36、168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416 個(gè)顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的 000H 00FH的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線； 當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H， （00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8 段亮線和 8條暗線組成的虛線。字符的顯示：用 LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由68 或 88

37、點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的 8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為 “1”，其它的為 “0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就 比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。漢字的顯示： 一般采用圖形的方式， 事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼 （一般用字模提取軟件） ， 每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 1、 3、5右邊為 2、4、 6根據(jù)在 LCD上開始顯示 的行列號(hào)及每行

38、的列數(shù)可找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)直到32B 顯示完就可以 LCD上得到一個(gè)完整漢字。1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能1602LCD 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖 3.9 所示。圖 3.9 1602LCD 尺寸差別圖（1）LCD主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 :16 2 個(gè)字符； 芯片工作電壓 :4.5 5.5V ； 工作電流 :2.0mA（5.0V） ； 模塊最佳工作電壓 :5.0V ； 字符尺寸 :2.

39、95 4.35（WH）mm。（2）引腳功能說(shuō)明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無(wú)背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說(shuō)明如表3.2 所示。表 3.2 1602LCD 引腳接口說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/ 命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/ 寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極軟件設(shè)計(jì)霍爾測(cè)速的軟件設(shè)計(jì)主要由主程序、液晶顯示程序組成。主程序首先對(duì)系統(tǒng)環(huán)境初始化，設(shè)置T0，T1 的工作方式，采用軟件啟動(dòng)方式，當(dāng)TR0、TR

40、1同時(shí)為 1時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)方式為方式 1（ 16位），TH0=（65536-50000）/256 ；TL0=（65536-50000）%256 ；T0每次溢 出中斷一次，計(jì)時(shí) 50ms,所以總共溢出中斷 20次，定時(shí) 1s，T1 此時(shí)計(jì)算所有脈沖的個(gè)數(shù)，這樣就可以準(zhǔn)確的找出 1s時(shí)間內(nèi)，所計(jì)數(shù)脈沖的總數(shù) n。由于經(jīng)過(guò) 24個(gè)脈沖后是一個(gè)工作循環(huán)，所以 n/24 ，其值就為 轉(zhuǎn)速值。其示意圖如圖 4.1 所示，主程序流程圖如圖 4.2 所示。圖 4.1 計(jì)數(shù)工作示意圖開始圖 4.2 程序流程圖設(shè)計(jì)仿真5.1 Proteus 簡(jiǎn)介Proteus 嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)是英國(guó) Labcenter

41、 公司開發(fā)的，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的51、 PIC、 AVR、Motorola hcll嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它是一種可視化的支持多種型號(hào)單片機(jī)（如等），并且支持與當(dāng)前流行的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境（Keil 、 MPLAB、IAR）連接調(diào)試的軟硬件仿真系統(tǒng)。 Proteus除了具有和其他 EDA工具一樣的原理圖、 PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真功能外，針對(duì)微控制系統(tǒng)與外設(shè) 的混合電路的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真也做到了一體化和互動(dòng)效果，是目前電子設(shè)計(jì)愛(ài)好者廣 泛使用的電子線路設(shè)計(jì)與仿真軟件 Proteus 和 Multisim 功能的聯(lián)合和進(jìn)一步發(fā)展。Proteus 軟件已有近 20

42、年的歷史， 在全球擁有龐大的企業(yè)用戶群， 是目前唯一能夠?qū)Ω鞣N處理器進(jìn)行 實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的 EDA工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有目標(biāo)原型時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試與驗(yàn)證。由 于 Proteus 軟件包括逼真的協(xié)同仿真功能，得到了包括劍橋大學(xué)在內(nèi)的眾多大學(xué)用戶作為電子學(xué)或嵌入式 系統(tǒng)的課程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和水平考試平臺(tái)。目前， Proteus 在國(guó)內(nèi)單片機(jī)開發(fā)者及單片機(jī)愛(ài)好者之中已開始 普及，有很多開發(fā)者已經(jīng)開始用此開發(fā)環(huán)境進(jìn)行仿真。本設(shè)計(jì)中，通過(guò)信號(hào)處理后，能夠產(chǎn)生一定的頻率的波形。通過(guò) proteus 軟件進(jìn)行頻率的仿真。輸入 7.97KHZ 的信號(hào)如圖 5.1 所示。圖 5.1 輸入信號(hào) 7.97

43、K然后將程序輸入 keil 軟件中，生成 .hex 文件，加載到單片機(jī)上，進(jìn)行仿真。按開始按鈕，然后連接 在 P1.3 接口的按鍵，單片機(jī)就進(jìn)行運(yùn)作， LCD液晶顯示上就會(huì)顯示“ zhuanshu ”“ 0000332r/s ”。通過(guò)程序 中 m=（t1count*65536+TH1*256+TL1）/24 的計(jì)算，進(jìn)一步確定仿真正確。單片機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)仿真如圖 5.2 所示。圖 5.2 單片機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)仿真圖Multisim 軟件簡(jiǎn)介Multisim 是美國(guó)國(guó)家儀器（ NI）有限公司推出的以 Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬 / 數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬

44、件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真 分析能力。工程師們可以使用 Multisim 交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。 Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無(wú)需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合電子學(xué)教育。 通過(guò) Multisim 和虛擬儀器技術(shù)， PCB設(shè)計(jì)工程師和電子學(xué)教育工作者可以完 成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測(cè)試這樣一個(gè)完整的綜合設(shè)計(jì)流程。本設(shè)計(jì)中運(yùn)用 Multisim 仿真了霍爾齒輪傳感器進(jìn)行信號(hào)處理電路的仿真和電源部分的仿真。1）霍爾齒輪傳感器進(jìn)行信號(hào)處理的電路仿真。如圖 5.3 所示，輸

45、入信號(hào)為 15v 的矩形波。圖 5.3 輸入 15V 信號(hào)矩形波圖仿真結(jié)果，能夠產(chǎn)生 TTL 電平，高電平為 5V，低電平為 0V。如圖 5.4 所示。圖 5.4 產(chǎn)生 TTL 電平圖2）電源部分的仿真。電源部分分別有 LM7805和 LM7815組成，分別為霍爾傳感器和單片機(jī)進(jìn)行供電。如圖5.5 所示為電源 的設(shè)計(jì)圖的仿真。圖 5.5 電源部分的仿真圖本電路設(shè)計(jì)穩(wěn)定，輸出結(jié)果如圖 5.6 所示。圖 5.6 電源仿真結(jié)果圖Keil 軟件簡(jiǎn)介Keil C51是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可

46、維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。 Keil 提供了包括 C編譯器、 宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境 （uVision ）將這些部分組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 WIN98、 NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果 你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用C 語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。本設(shè)計(jì)通過(guò) Keil 軟件仿真的結(jié)果如圖 5.7 所示。圖 5.7 軟件仿真圖總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一步。從最初

47、的選題，開題到研究、論證直 到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改論文，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一 次檢驗(yàn)和充實(shí)。通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了霍爾齒輪傳感器HZL201 和單片機(jī)以及 LCD液晶顯示器的用途及工作原理，熟悉了基于霍爾傳感器及單片機(jī)的測(cè)速設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱 身。畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多， 比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 分析數(shù)據(jù)， 提高了自己的求證能力， 比如說(shuō)， 運(yùn)用 Multism 軟件進(jìn)行霍爾傳感器的放大整形的仿真，能夠產(chǎn)生TTL 電

48、平。將 Keil 與 Proteus 結(jié)合，進(jìn)行軟件的仿真與單片機(jī)的仿真， 掌握了運(yùn)用 .hex 文件進(jìn)行單片機(jī)仿真的過(guò)程。 懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得 是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的 不了解，對(duì)模電的學(xué)習(xí)還不夠深入，只了解單片機(jī)的仿真，而疏忽了 Multism 軟件的仿真。通過(guò)向同學(xué)的 請(qǐng)教與學(xué)習(xí)，才完成了信號(hào)處理這部分的仿真。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)所學(xué)的知識(shí)的一次大檢閱，使我明 白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己

49、成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。參考文獻(xiàn)成輝傳感器的理論與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及其應(yīng)用 M 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1999百度百科霍爾傳感器 HYPERLINK /view/614188.htm /view/614188.htm 2012 年 5 月 10 日訪問(wèn)李澤勇，王文生閉環(huán)霍爾電流傳感器在車用電源系統(tǒng)中的應(yīng)用 J電子技術(shù)應(yīng)用， 2004謝文和傳感器及其應(yīng)用 M 北京：高等教育出版社， 2003余成波傳感器及自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) M 北京：高等教育出版社， 2005謝志萍傳感器及測(cè)試技術(shù) M 北京：電子工業(yè)出版社， 2004李群芳，肖看編著單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用 -嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)北京：清華大出版社 200

50、5侯國(guó)章測(cè)試與傳感技術(shù) M 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000孟立凡，藍(lán)金輝傳感器原理與應(yīng)用 M 北京：電子工業(yè)出版社， 2007張洪潤(rùn)傳感器應(yīng)用技術(shù) 300 例上冊(cè) M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2008張洪潤(rùn)傳感器技術(shù)大全下冊(cè) M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2007馬全權(quán)，李慶輝，強(qiáng)盛一種高精度實(shí)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量新方法齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào) 2002何立民 MCS-51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)北京：北京航空航天大學(xué)出版社 1990陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng) M. 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社， 2003 ：103-107.宋躍輝，宋楊，周毅，等基于單片機(jī)的齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)J信息技術(shù)，

51、2007(11) ：110-112Tierney, J., Rader, C.M., and Gold, B.“A Digital Frequency Synthesizer,”IEEE Transactions onElectroacoustics AU-19:1, March 1971Goldberg, Bar-Giora, Digital Techniques in Frequency Synthesis, New York:McGraw-Hill, 1996QU Jin-yu. Measure of Engine Speed Based on C8051F Chip,Tractor &

52、 Farm Transporter, 2007 年 06 期致謝本科兩年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達(dá) 我由衷的謝意。感謝我的家人對(duì)我本科兩年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院給 了我在本科兩年深造的機(jī)會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝南京信息工程大學(xué)濱江學(xué)院的老師和同學(xué)們兩 年來(lái)的關(guān)心和鼓勵(lì)。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)中的認(rèn)真熱情，生活上 的熱心主動(dòng)，所有這些都讓我的本科兩年充滿了感動(dòng)。這次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)我得到了李鵬老師和很多同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師李鵬老師對(duì)我的關(guān)心 和支持尤為重要。這幾個(gè)月以

53、來(lái)，李鵬老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想給我以無(wú)微不至 的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李鵬老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。同時(shí)，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了廖建輝、 郭義芳等同學(xué)的熱情幫助。感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)?助的伙伴們，在此，我再一次真誠(chéng)地向幫助過(guò)我的老師和同學(xué)表示感謝！Based on the Holzer sensor chip speed measuring device designZhao WentingBinjiang College of Nanjing University of Information Science and T

54、echnology, Nanjing 210044ABSTRACTThis paper describes the design of a MCU(Micro Controller Unit) based on HZL201Holzer gear sensor measuring device, the whole design is composed of a rotating speed measuring device, a rotating speed signal processing circuit, through the 8050transistors on plastic p

55、rocessing signal, pulse signal will be converted to standard TTL level, for AT89S52single-chip counting operation, and will be able to speed signal is displayed in the liquid crystal display. Using Keil software for the MCU C language programming, and through the Proteus simulation software of MCU a

56、nd display results, verify the feasibility of this design. The speed measuring device has simple circuit, good real-time performance, low cost, convenient installation and space saving characteristics, especially in the measurement space is limited, the shaft eccentric or sensor inconvenient installation conditions, the method has obvious advantages. Key words : Holzer sensor; veloc