基于单片机的霍尔转速表设计

基于单片机的霍尔测速报警系统的设计摘要转速作为工程中应用的一个非常广泛的参数，它的测量方法有很多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围以及测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。

随着大规模及超大规模集成电路技术的迅速发展，数字系统测量得到普遍应用，特别是单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字测量系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理。

本设计属于码盘转速测量系统，用来测量来自于外部的不同的转速值。

实现转速的实时测量和显示。

本系统以AT89C51单片机为核心，旋转编码器实时轴转速测量，同时用八位串行段码式LCD数码管显示模块显示。

旋转编码器输出电压为4.25V，8位二进制自然码送入单片机处理后经过计算处理，再查表转换为10进制数，送LCD模块显示。

本文从转速测量原理入手，详细阐述了转速测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。

本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。

关键词：转速测量, 旋转编码器，单片机, LCD显示模块ABSTRACTSpeed is a very wide range of engineering applications one parameter , the measurement method more, and collection and processing of analog simulation has been the main method of speed measurement , this measurement method can not meet the requirements of modern technology , the measurement range and the measurement accuracy, can not meet with most systems. With the scale and development of VLSI technology, digital systems have been widely used to measure , especially for single-chip digital signal processing power pulse , so that the increasing popularity of digital measuring system , the speed measurement system can also be used the whole digital processing .The design for the code wheel speed measurement system for measuring the speed of different value from the outside. Achieve real-time measurement speed display . Specific applications AT80C51 microcontroller as the core , rotary encoder shaft speed real-time measurement , while eight serial code segment LCD display module displays . Rotary encoder output 4.25V, 8 -bit binary code into the microcontroller processing natural treatment has been calculated , and then converted to a decimal number look-up table , sending the LCD module .In this paper, starting from the speed measurement principle , elaborated on the work process speed measurement systems, and hardware design , display effect. This article has absorbed the idea of hardware and software to achieve the requirements of the subject function.Keywords: speed measurement, rotary encoder, microcontroller, LCD display module1绪论1.1转速测量技术简介转速测量是利用相关精密仪器测量运动物体的角位移的一种测量方法，常用的测量仪器为测量角位移的数字编码器和光电轴编码器，因其具有分辨率强、测量精度高和工作可靠等特点，被广泛用于测速系统中。

摘要在当今工业生产过程中，越来越多的场合需要测量电机的转速，转速已成为电机最重要的工作参数之一。

测量转速的方法有许多，最常用的两种方法为：光电式传感器测转速，霍尔式传感器测转速。

本文将着重介绍基于单片机的霍尔式传感器测量转速。

关键词：霍尔传感器，单片机，转速。

目录1引言 (2)2设计要求 (2)3方案论证 (2)3.1测量方法的选型 (3)3.2核心处理模块的方案 (3)3.2.1控制芯片的选型 (3)3.2.2采用51单片机测量的方案论证 (4)3.2.3软件系统设计方案 (4)3.3电机转速测量模块的方案 (5)3.4电机转速控制方案 (5)3.5显示模块方案 (6)4系统设计 (6)4.1单片机模块 (6)4.1.1 51单片机介绍 (6)4.1.2系统的复位电路 (8)4.1.3系统时钟电路设计 (8)4.1.4 IO口管脚分配 (9)4.2电机转速控制 (9)4.3显示模块 (10)4.3.1 LCD1602介绍和指令 (10)4.3.2LCD1602的工作时序 (13)4.4霍尔传感器模块 (13)5.软件系统设计 (14)5.2程序模块 (15)5.2.1数据采集处理部分和PWM输出部分 (15)5.2.2 LCD1602显示部分 (16)参考文献 (17)原理图 (18)1.引言转速是电动机极为重要的一个状态参数，在很多运动系统的测控中，都需要对电机的转速进行测量，速度测量的精度直接影响系统的控制情况,它是关系测控效果的一个重要因素。

不论是直流调速系统还是交流调速系统,只有转速的高精度检测才能得到高精度的控制系统。

本系统以AT89C51单片机为控制核心，用霍尔传感器作为测量小型直流电机转速的检测元件，经过单片机实时数据处理，用LCD1602显示小型直流电机的转速。

本系统可对转速0—3000r/min 进行高精度测量。

且还可扩展更宽的测量范围。

2.设计要求基于霍尔传感器的电机转速测量系统设计，测量范围：0-3000转/分，测量精度：±3转/分，实时显示。

单片机课程设计课题：转速表设计电气与电子工程系系别：电气工程及其自动化专业：名：XXX 姓号：000000000 学杨帆指导老师：XXXXXXXXXX日月年20xxxxxx一、设计目的利用单片机控制实现对转动物体速度的测量二、设计要求可采用接触或非接触式，实现对转动物体（如电动机轴）转速的测量，要求显示精度为三位半；发挥部分:可区别转向。

三、总体设计我们设计的转速表主要用传感器测量转速，用到的传感器为霍尔效应式。

霍尔传感器获取小马达旋转的信号，通过对脉冲进行计数并送给AT89C52单片机处理，单片机输出转速信号由数字显示器件直接显示，单位为r/min。

3.1总体框图图1 电路的总体原理框图如上图1，89C52由复位电路和时钟电路控制和调整，电源供电后，霍尔传感器接收到电机旋转信号，将信号送入单片机处理，单片机将结果输出到ＬＣＤ显示。

3.2工作原理我们设计的转速表主要用传感器测量转速，用到的传感器为霍尔效应式，采用UGN3144霍尔传感器。

传感器部分，负责将被测量量的转速转化为脉冲信号，可以直接把信号送入到单输出的是数字信号，因为采用的是集成霍尔开关元件，霍尔传感器获取小马达旋转的信号，STC89C52。

片机进行处理。

单片机采用的是单片机处理，单片机输出转速信号由数字通过对脉冲进行计数并送给AT89C52 液晶显示。

数字显示器件采用的是显示器件直接显示，单位为r/min1602LCD电路元件介绍3.3霍尔元件因霍尔器件对垂直于霍尔片表面的磁感使用霍尔器件可做成各种式的探头，应强度敏感，因而可测小马达转速。

霍尔元件的尺寸极小，测量十分方便。

我们2封装，引脚端1为电源正端，引脚端UGN3144使用霍尔元件，它采用SOT89。

本电路选择把霍尔元件的第三。

如下图23为接地，引脚端为输出（OC形式）用来接收霍尔元件的中断引脚，引脚，即INT0/P3.212OUT脚接到89C52的第响应。

图2 UGN3144的封装结构1602字符型LCD图3 1602LCD尺寸图主程序流程图3.44 主程序流程图图设计思路：然后进行磁感应测因为霍尔传感器的工作原理是与小电机产生近距离接触，速，故我们要判断霍尔传感器得到的信号是否是有效的。

毕业设计说明书基于单片机的转速表设计与实现毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

基于MCS-51单片机的里程表的设计前言汽车是现代生活中不可或缺的一种重要交通工具，传统的指针式的里程表伴随着汽车的诞生就一直为人们接受，不过，新生事物不会因传统的存在而停止它前进的步伐，数码科技在今天已渗透到工业，农业，民用等产品的点点滴滴。

新概念的车速里程表最直观的变化就是用大屏幕的液晶取代指针式表盘，直接用数字显示时速，里程，以及其他一些诸如油耗、时钟、环境温度等参数。

直观的呈现给使用者。

由于单片机体积小，可以把它做到产品的内部，取代老式机械零件，缩小产品体积，增强功能，实现智能化。

因此广泛的被用在智能产品中。

Intel公司的MCS-51系列单片机在近年来广泛流行，即介绍一种基于MCS-51单片机的里程表的设计与实现。

本课题设计先对里程表设计中所需设备作了详细介绍，对设计中存在的问题进行了说明；对硬件和软件部分的设计和实现作了认真的分析；给出了系统的建模过程及相应的系统模型，在Lab2000p仿真实验系统上进行了仿真，并对仿真结果进行了分析。

1 系统概述本系统由信号采集处理模块、单片机8031、系统化LCD显示模块、系统软件组成。

其中信号采集处理模块以霍尔传感器为核心器件，将不同的转速信号转换成相应的脉冲信号，并送到单片机的T1引脚；对单片机进行设置，使内部的定时器/计数器timer0工作在定时状态，timer1工作在计数状态，利用内部定时器T0对脉冲输入引脚T1进行控制，这样就能精确地检测到设定时间内加到T1引脚的脉冲数，一个脉冲即代表着车子前进一个轮长，对脉冲数进行处理就可得到里程和速度的数据；将数据送到LCD显示模块进行显示。

该系统原理框图如图所示。

系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块、液晶模块的写数据／命令子模块、频率测量模块、速度里程计算模块、速度和里程显示数据LCD字库显示模块等。

图1-1 系统原理框图2 基本原理与设计方案2.1 元器件简介2.1.1 霍尔传感器简介霍耳效应：1879年E.H. 霍尔发现，如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电压(v)，该磁场的方向垂直于所施加电压的方向，那么则在既与磁场垂直又和所施加电流)，人们将这个电压叫做霍尔电压，产生这种现方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH象被称为霍尔效应。

摘要：针对传统的汽车转速里程表需要用眼睛去看的弊端，设计出以stc89c52为主控芯片的语音式电子转速里程表系统。

该系统使用spi串行总线方式通信，霍尔传感器采集车辆在行驶过程中所得到的信号，液晶屏显示汽车行驶的速度和总里程数，并用isd4004语音播报速度，用蜂鸣器和led灯构成超速声光报警器。

具有精确度高、显示清楚醒目、语音报数清晰、稳定可靠等特点。

具有一定的实际应用价值。

关键词：电子转速表；语音播报；单片机中图分类号：tp399 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2016）19-0253-02汽车转速里程表是用来标示汽车运行过程中的瞬时速度和记载汽车行驶的总里程。

传统的汽车里程表是用钢丝软轴驱动的机械装置来标示速度和记录里程，行驶过程中车速的不断提高或者道路环境的影响，钢丝软轴在高速旋转过程中受到钢丝交变应力的影响易出现断裂的现象[1]，钢丝软轴能否正常工作对于传统的汽车里程表是一个不小的挑战。

另一方面易产生形变过大和迟滞现象。

对于不同车型，软轴长度和弯曲程度也影响装置的安装位置。

对比于单片机作为主控芯片的电子式转速里程表，传统汽车里程表没有优势可言；另一方面，传统转速里程表没有语音提示功能，需要眼睛去看才能知道当前行驶的速度和离限制速度的区间大小，有了语音提示，可以一键播报当前速度，并且带有超速提醒。

1 系统的总体设计系统以stc89c52单片机为控制核心，lcd1602作为显示器，isd4004语音模块播报的电子式转速里程表装置，并且还有掉电信息不丢失，数据信息能够擦除重写。

单片机采用的是stc公司生产的型号stc89c52的单片机，目前为止最实用和最实惠的单片机芯片。

stc89c52的工作频率是0～40mhz，本装置用的是单片机的内部振荡器和石英晶体作为振荡源，振荡频率设定为12mhz。

通过单片机编程液晶显示模块lcd1602显示累计里程和本次里程[2]。

系统组成框图见图1。

传感器原理及应用期末课程设计题目基于霍尔传感器的转速测量电路设计院（系）电子电气工程学院班级清华大学——电子信息摘要：转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。

针对工业上常见的发动机设计了以单片机STC89C51为控制核心的转速测量系统。

系统利用霍尔传感器作为转速检测元件，并利用设计的调理电路对霍尔转速传感器输出的信号进行滤波和整形,将得到的标准方波信号送给单片机进行处理。

实际测试表明,该系统能满足发动机转速测量要求。

关键词：转速测量，霍尔传感器，信号处理，数据处理Abstract: The rotate speed is one of the important parameters for the engine, and it is also the important factor that calculates other parameters. The rotate speed measurement system for the common engine is designed with the single chip STC89C51. The signal of the rotate speed is sampled by the Hall sensor, and it is transformed into square wave which will be sent to single chip computer. The result of the experiment shows that the measurement system is able to satisfy the requirement of the engine rotate speed measurement.Key words: rotate speed measurement, Hall sensor, signal processing, data processing目录1 前言 (3)2 系统概述 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 处理方法 (5)2.3 系统工作原理 (6)3 系统硬件电路设计 (7)3.1 单片机主控电路设计 (7)3.2 脉冲产生电路设计 (9)3.3 按键电路设计 (10)3.4 数据显示电路设计 (11)3.5 稳压电源设计 (13)3.6 串行通信模块设计 (14)4 系统软件设计 (16)5 制作调试 (18)5.1 硬件调试 (18)5.2 软件调试 (19)6 测试结果分析 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录A (23)1 前言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，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。