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一种霍尔集成传感器实践应用电路设计 摘要 人们对大自然的探索无非就是对大自然量的认识，只有准确的掌握住了量才能对事物加以质的揭示和自如的控制，而量又包括重量、体积、速度、时间等等。其中速度这个量在我们的日常生活、生产工作中可谓息息相关，比如我们驾驶的汽车，我们要时时掌握行驶的速度；再比如我们工厂中机器的转速，只有在确定可控的情况下才能使用。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。 本设计就是采用了以霍尔传感器为转动采集部件，单片机为数据处理中心，数码管为显示器件的转速测量电路。其中以霍尔传感器将被测量的转速转化为电信号，然后用74LS14施密特反相器、光电耦合器对信号加以整形，接着输入单片机并对信号进行计数，最后单片机控制数码管显示输出。 关键字：MSC-51（单片机）， 转速， 霍尔传感器，74LS14 目录 1 绪论 1 1.1课题描述 1 1.2 基本工作原理及框图 1 2 相关元件介绍 3 2.1 单片机AT89C51 3 2.2 霍尔传感器AH41 6 2.3 光电耦合器 8 2.4 数码管 10 3 基于霍尔传感器测速电路的总体设计 11 3.1 基于霍尔传感器测速电路的硬件设计部分分析 11 3.2 基于霍尔传感器测速电路的软件设计部分分析 13 3.3元器件选择 14 总结 15 致谢 16 参考文献 17 附录 18 附录1：程序源代码 18 附录2：元器件清单 23 1 绪论 1.1课题描述 随着社会的发展，人类对美好生活的追求，人们对生活物质的需求越来越大，要求越来越高。所以为不断满足人们的这种“贪欲”，科学技术就必须不断地加以提高，科学技术的提高的本质与基础就是对自然科学中所涉及的量更加精确准确的认识和掌握。对量的精确准确的认识和掌握的手段方法就是，对量进行测量。对于量的测量有些很容易，只要加以直接的测量就可，而有些量的测量却不是那么容易。在工程科学来说量的测量不仅仅限于发现量的变化，以及粗略的量变化特性，工程科学必须是严谨的，也只有严谨的工程科学才能创造、发现出完美的真理，因此，我们对量的测量就必须在可测的基础上要求精测。 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。 鉴于以上情况及要求，我们采用了以单片机为核心，霍尔传感器为转速采集器件，数码管为显示输出部件，设计了此种性价比高，测量精确的转速测量电路。本设计在加以优化可进行大批量生产，基于本设计的产品可以安全应用于各种转速的测量。 1.2 基本工作原理及框图 图1.1 总体设计框图 其测量过程是测量转速的霍尔传感器和被测量转轴同轴连接，转轴每转一周，产生一定量的脉冲个数，由霍尔器件电路输出。经过电耦合器后，即经过隔离整形电路后，成为转数计数器的计数脉冲。同时霍尔传感器电路输出幅度为12V的脉冲经光电耦合后降为5V，保持同单片机AT89C51逻辑电平相一致，控制计数时间，即可实现计数器的计数值对应机轴的转速值。然后由单片机向数码管输出相应显示值，对测量结果显示输出。 2 相关元件介绍 2.1AT89C51 单片机我们采用AT89C51(其引脚图如图2.1)，相较于INTEL公司的8051它本身带有一定的优点。AT89C51是一种带4K字节闪烁（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图2.1 AT89C51引脚图 （1）主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定128*8位内部RAM 32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源