毕业设计论文(霍尔传感器电机转速测量系统的设计)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。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订目录摘要 (I)绪论 (II)I 课题研究的目的和意义 (II)II 转速测量在国内外的研究 (II)III 主要研究内容 (II)第一章电机转速测量常用方法 (1)1.1 测频法（“M法”） (1)1.2 测周期法（“T法”） (1)1.3 本设计系统中采用的方法 (2)第二章系统总体方案设计 (3)2.1总体设计方案 (3)第三章硬件电路设计 (4)3.1 单片机最小系统设计 (4)3.1.1 时钟电路 (4)3.1.2 复位电路 (4)3.1.3 电源电路.......................................... 错误！未定义书签。

3.2 霍尔传感器测量电路设计 (5)3.2.1 霍尔传感器原理 (5)3.2.2 开关型霍尔传感器 (5)3.3 信号处理电路设计 (7)3.4 显示电路设计 (8)3.4.1 LCD1602简介 (8)3.4.2 LCD显示电路 (8)3.5 按键电路设计 (9)3.6 蜂鸣器报警电路设计 (10)第四章软件设计 (11)4.1 系统开发环境 (11)4.2 系统开发语言 (11)4.3 软件总体设计 (12)第五章系统调试 (13)5.1 Protues仿真 (13)5.2 系统调试结果 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录1 (18)附录2 ................................................... 错误！未定义书签。

摘要在工程实践中，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。

数字式通常采用光电编码器，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。

本文介绍了电机转速测量常用的方法，给出了基于单片机AT89C51的直流电机转速测量系统的设计方案，完成了电机转速测量系统的设计。

该系统以A44E开关型霍尔传感器作为产生脉冲信号的主要元件，把所得到的计数脉冲转化为电机的转速值，并在LCD液晶显示器上直观的显示电机的转速值。

同时利用矩阵键盘对预先设定的高速值和低速值进行相关设置，超过高速或低于低速值时，实现声报警功能。

其优点硬件是电路简单，软件功能完善，测量速度快、精度高、控制系统可靠，性价比较高等特点。

关键字：MSC-51（单片机）；转速；传感器I前言I课题研究的目的和意义转速是工程中应用非常广泛的一个参数，其测量方法较多，传统的测速方法一般以测速发电机为主要检测元件，得到的是模拟量，这种测量技术已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，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发展，数字系统测量得到普遍应用。

由于单片机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐，单片机对脉冲数字信号的强大处理能力，使得全数字化系统越来越普及，其转速测量系统也可以用全数字化处理，在测量范围和测量精度方面都有极大的提高。

以单片机为核心，设计的数字化转速测量系统，使系统能达到更高的性能，具有较强的应用价值。

它的研究结果可以用于我们的实际生活中，一方面它可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合，如车辆的里程表、车速表等。

另一方面由于该转速测量系统采用全数字结构，因而可以很方便的实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。

总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题。

本课题研究的是电机转速测量系统，对了解电机工作状态，提高电机工作效率有很大的帮助，该课题主要是对电机转速测量系统进行硬件和软件的设计，同时从实际硬件电路出发，分析电路的工作原理，根据设计的具体情况提出修改方案和解决办法。

II转速测量的研究转速是能源设备与动力机械性能测试中的一个重要的特性参量，因为动力机械的许多特性参数是根据它们与转速的函数关系来确定的，例如压缩机的排气量、轴功率、内燃机的输出功率等等，而且动力机械的振动、管道气流脉动、各种工作零件的磨损状态等都与转速密切相关。

III主要研究内容该系统要实现的功能有：1．液晶显示器实时显示所测得的转速值；2．键盘对设定的高低速值进行相关设置；3．实现声光报警功能。

为了实现系统功能，主要研究了以下内容：1．分析转速测量常用的两种方法；2．根据电机转速测量系统的要求选择合适的传感器；3．系统中各硬件模块设计和软件设计；4．系统调试。

第一章 电机转速测量常用方法1.1 测频法（“M 法”）在一定测量时间T 内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数1m 来测量转速，如图2-1所示，设在时间T 内，转轴转过的弧度数为l X ，则转速n由式（2-1）计算得到。

T X lπ260n =式(2-1)转轴转过的弧度数l X 的计算见式（2-2）。

p m X l 12π=式(2-2)图2-1 “M ”法测量转速脉冲将式（2-2）式代入式（2-1），则转速n 的表达式见式（2-3）。

TPm 160n = 式（2-3）式中n ——表示转速单位：（转/分）；T ——表示定时时间单位：（秒）；1m ——表示产生的脉冲个数。

在该方法中，由于定时时间T 和脉冲不能保证严格同步，以及在T 内能否正好测量外部脉冲的完整的周期不确定，所以可能产生1个脉冲的量化误差。

因此，为了提高测量精度，T 要有足够长的时间。

定时时间可根据测量对象预先设置。

设置的时间过长，可以提高精度，而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。

而且在规定的检测时间内对脉冲个数计数，虽然检测时间一定，但检测的起止时间具有随机性，当被测转速较高时，才有较高的测量精度，并且测量准确度随转速的减小而降低，该方法适合于高速测量。

1.2 测周期法（“T 法”）转速可以用两脉冲产生的间隔宽度P T 来决定。

如图2-2所示。

P T 通过定时器测得。

定时器对时基脉冲(频率为c f )进行计数定时，在P T 内计数值若为2m ，则计算公式见式（2-4）。

P PT 60n =式（2-4）即： 260n Pm f c = 式（2-5）式中P ——表示为转轴转一周脉冲发生器产生的脉冲数；c f ——表示硬件产生的基准时钟脉冲频率：单位（Hz ）；n ——表示转速单位：（转/分）；2m ——表示时基脉冲。

图2-2 “T ”法脉宽测量由“T ”法可知，“T ”法测量精度的误差主要有两个方面，一是由两脉冲的上升沿触发时间不一致而产生的；二是由计数和定时起始和关闭不一致而产生的。

因此要求脉冲的上升沿（或下降沿）陡峭以及计数和定时严格同步。

该方法在被测转速较低（相邻两个转速脉冲信号间隔时间较大）时，才有较高的测量精度，其测量准确度随着转速的增大而降低，适于低速测量。

1.3 本设计系统中采用的方法通过分析可知，M 法适合于高速测量，当转速越低，产生的误差会越大。

T 法适合于低速测量，转速增高，误差增大。

由于本系统中所测的电机转速较高，且基于M 法的测量，其电路和程序均较为简单，所以本设计中采用M 法进行测量。

第二章系统总体方案设计2.1总体设计方案本系统的硬件主要由电机，霍尔传感器，信号调理电路，AT89C51单片机，LCD液晶显示器，矩阵键盘，报警系统组成。

电机测速原理是在非磁材料的圆盘边上粘贴两块磁钢，霍尔传感器固定在圆盘外缘，当电机转动时，磁钢经过霍尔传感器正前方，改变了磁通密度，电机每转动一圈，霍尔传感器便输出两个脉冲，随着转盘的不断转动，就不断产生脉冲信号，经放大整形电路后送入单片机处理，转化为计数脉冲，脉冲信号的频率与转动速度成正比，根据单位时间间隔内的脉冲数，就可获得被测电机转速。