基于霍尔传感器的非接触式转速测量

毕业设计报告

设计题目： 基于霍尔传感器的非接触式转速测量

设计作者： 林贵宝

专业班级/学号： 汽车电子技术

合作者1： 专业班级/学号：

合作者2： 专业班级/学号：

指导教师： 郑老师

设计时间： 2011-4-21

基于霍尔传感器的 电机转速测量系统设计

——软件设计

摘要

电动机作为机械化、电气化和自动化的原动机，广泛应用于国民经济建设、国防建设、科学技术研究和人民物质文明生活的各个领域。电机是生产过程中应用十分广泛的装置，对其转速进行准确测量就显得十分必要。

本文介绍了霍尔传感器测速的原理，设计了基于单片机STC12C5A60S2的直流电机转速测量系统。完成了电机转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机轴同轴连接，机轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路部分输出幅度为5V的脉冲。控制定时器计数时间，即可实现对电机转速的测量。在显示电路设计中，通过OCM12864-3实现在LCD上直观地显示电机的转速值、传感器的功耗。并对电机转速测量系统的硬件电路、显示电路进行了调试。与硬件配合，实现了显示、警告功能。仿真实验表明所设计的硬件电路及软件程序是正确的，满足设计要求。

关键词：电机转速测量；霍尔传感器；单片机；STC12C5A60S2；OCM12864-3

目 录

1 绪 论 .......................................................... 1

1.1 设计任务 ....................................................... 1 1.1.1 题目来源 ................................................... 1 1.1.2 设计内容 ................................................... 1 1.1.3 相关背景 ................................................... 2 1.2 方案分析论证 ................................................... 2 1.2.1 霍尔测速模块论证与选择 ....................................... 2 1.2.2 单片机模块论证与选择 ......................................... 2 1.2.3 显示模块论证与选择 .......................................... 3

2 基于霍尔传感器的电机转速测量系统硬件设计 .................. 3

2.1 电机转速测量系统的硬件电路设计 ................................... 3 2.1.1 总体硬件设计 ................................................ 3 2.1.2 系统电路设计 ................................................ 5 2.2 霍尔传感器测量电路设计 .......................................... 6 2.2.1 霍尔元件 ................................................... 6 2.2.2 霍尔传感器测量原理 .......................................... 7 2.2.3 转速测量方法 ................................................ 8 2.3 单片机STC12C5A60S2 ............................................. 8 2.3.1 STC12C5A60S2芯片 ............................................ 9 2.3.2 定时器 ..................................................... 9 2.3.3 外部中断 ...................................................10 2.2.4 AD转换 .....................................................11 2.4 显示电路设计 ...................................................12 2.4.1 OCM12864简介 ...............................................12 2.4.2 OCM12864-3的基本参数及引脚功能 ...............................13 2.4.3 显示模式 ...................................................15 2.5 系统软件设计 ...................................................16

2.5.1 设计思想 ...................................................16 2.5.2 总体软件流程 ................................................16

3 系统仿真和调试 .................................................19

3.1 Proteus软件 ....................................................19 3.1.1 Proteus简介 ................................................19 3.1.2 用Proteus绘制原理图步骤 .....................................19 3.2 硬件调试 .......................................................20 3.2.1 硬件静态调试 ................................................20 3.2.2 虚拟仿真调试 ................................................21 3.3 软件调试 .......................................................22 3.4 软硬件联调 .....................................................22

4 结 论 .............................................. 24 参考文献 ............................................... 25 致 谢 ................................................ 25 附录一 主要器件列表 ..................................... 28 附录二 硬件实物图....................................... 28 附录三 程序原代码....................................... 32

1 绪 论

1.1 设计任务

1.1.1 题目来源

在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发电机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要分时或者连续测量和显示其转速及瞬时转速。为了能精确地测量转速外，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时转速。转速测量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，得到的信号是电压量，而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。随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的涌现，转速测量普遍采用了以单片机为核心的数字法，智能化微电脑式代替了一般的机械式或模拟量结构。

根据学校毕业设计的要求，设计一个功能满足设计要求、工作稳定、以单片机为核心的基于霍尔传感器的电机转速测量系统。本设计要求做一个单片机最小系统，并使用合适的霍尔传感器，使之具备测转速的功能，能够实现在电机工作时转速的测量，同时选用合适的显示器件，使系统具备实时显示功能，并在电机停止或超出测量范围时发出警告信号。根据题目的要求，设计了以下方案并对各方案进行了论证与分析。本设计包括完整的硬件设计和相应的软件设计。

1.1.2 设计内容

1.选定传感器。霍尔传感器具有灵敏、可靠、体积小巧、无触点、无磨损、使用寿命长、功耗低等优点，综合了电机转速测量系统的要求。

2.设计一个单片机最小系统，掌握单片机接口电路的设计技巧，学会利用单片机的定时器和中断系统对脉冲信号进行测量或计数。

3.实时测量显示，实时测量根据脉冲计数来实现转速测量的方法。要求霍尔传感器转速为60～8000r/min。

1.1.3 相关背景

在直流电机的多年实际运行的过程中，机械测速电机不足之处日益明显，其主要表现为直流测速电机DG中的炭刷磨损及交流测速发电机TG中的轴承磨损，增加了设备的维护工作量，也随着增加了发生故障的可能性；同时机械测速电机在更换炭刷及轴承的检修作业过程 …… 此处隐藏：3671字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……