汽車轉(zhuǎn)速傳感器 課程設(shè)計(jì)：682【畢設(shè)課設(shè)】基于單片機(jī)霍爾傳感器的電機(jī)測(cè)速系統(tǒng)
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1.本設(shè)計(jì)采用STC89C51/52（與AT89S51/52、AT89C51/52通用，可任選）單片機(jī)作為主控制器
2.采用霍爾傳感器非接觸式測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速
3.LCD1602液晶顯示當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速單位為轉(zhuǎn)/分（RPM）。和顯示當(dāng)前的pwm占空比0~100%。
4.電機(jī)的速度可以通過(guò)按鍵調(diào)整，也可以開(kāi)始暫停，正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。
注意：磁鐵和霍爾元件最近距離在2mm左右，太近可能會(huì)在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)碰到霍爾元件，太遠(yuǎn)霍爾元件可能會(huì)檢測(cè)不到磁鐵。
使用說(shuō)明：
液晶屏第一行顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速，第二行顯示占空比，占空比數(shù)值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快。
系統(tǒng)一共有6個(gè)按鍵，單片機(jī)附近的獨(dú)立按鍵是系統(tǒng)的復(fù)位按鍵，按下單片機(jī)會(huì)復(fù)位。
下面一排是控制按鍵：
1鍵：加速鍵，可以短按，占空比加1，也可長(zhǎng)按，占空比連續(xù)加；
2鍵：減速鍵，可以短按，占空比減1，也可長(zhǎng)按，占空比連續(xù)減；
3鍵：正轉(zhuǎn)切換鍵，按下后電機(jī)正轉(zhuǎn)；
4鍵：反轉(zhuǎn)切換鍵，按下后電機(jī)反轉(zhuǎn)；
5鍵：開(kāi)始暫停鍵，按一下開(kāi)始，再按一下暫停。
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汽車轉(zhuǎn)速傳感器 課程設(shè)計(jì)：基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量)報(bào)告方案.doc
成績(jī)?cè)u(píng)定：
傳感器技術(shù)
課程設(shè)計(jì)
題 目 基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速測(cè)量
摘 要
轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)重要的工作參數(shù)之一,也是其它參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)。針對(duì)工業(yè)上常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了以單片機(jī)STC89C51為控制核心的轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。系統(tǒng)利用霍爾傳感器作為轉(zhuǎn)速檢測(cè)元件，并利用設(shè)計(jì)的調(diào)理電路對(duì)霍爾轉(zhuǎn)速傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行濾波和整形,將得到的標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行處理。實(shí)際測(cè)試表明,該系統(tǒng)能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量要求。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速測(cè)量，霍爾傳感器，信號(hào)處理，數(shù)據(jù)處理
目 錄
一 、設(shè)計(jì)目的 1
二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1
2.1設(shè)計(jì)任務(wù) 1
2.2設(shè)計(jì)要求 1
三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析 1
3.1設(shè)計(jì)方法 2
3.2設(shè)計(jì)步驟 2
3.3設(shè)計(jì)原理分析 16
四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì) 16
五、參考文獻(xiàn) 16
一 、設(shè)計(jì)目的
學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步禁言，掌握模擬電路的設(shè)計(jì)的基本方法，設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)物調(diào)試能力。
學(xué)會(huì)霍爾傳感器的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試。
進(jìn)一步了解霍爾傳感器的組成框圖和各個(gè)單元的工作原理以及相互之間的聯(lián)系。
培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決問(wèn)題的能力。
提高自己對(duì)文獻(xiàn)資料的搜索和信息處理能力。
二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)
查閱傳感器有關(guān)方面的相關(guān)資料，了解此方面的發(fā)展?fàn)顩r。
2、掌握所用器件的特性。
3、采用合理的設(shè)計(jì)方案。
4、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。
5、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。
2.2設(shè)計(jì)要求
1.掌握霍爾傳感器的使用方法
2.熟悉使用單片機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速
三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析
3.1設(shè)計(jì)方法
系統(tǒng)由傳感器、信號(hào)預(yù)處理電路、處理器、顯示器和系統(tǒng)軟件等部分組成。傳感器部分采用霍爾傳感器，負(fù)責(zé)將電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)。信號(hào)預(yù)處理電路包含待測(cè)信號(hào)放大、波形變換、波形整形電路等部分，其中放大器實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)信號(hào)的放大,降低對(duì)待測(cè)信號(hào)的幅度要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)小信號(hào)的測(cè)量；波形變換和波形整形電路實(shí)現(xiàn)把正負(fù)交變的信號(hào)波形變換成可被單片機(jī)接受的TTL/CMOS兼容信號(hào)。 處理器采用STC89C51單片機(jī)，顯示器采用8位LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：
圖1
系統(tǒng)軟件主要包括測(cè)量初始化模塊、信號(hào)頻率測(cè)量模塊、浮點(diǎn)數(shù)算術(shù)運(yùn)算模塊、浮點(diǎn)數(shù)到BCD碼轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、按鍵功能模塊、定時(shí)器中斷服務(wù)模塊。系統(tǒng)軟件框圖如圖2所示。
圖2
3.2設(shè)計(jì)步驟
1 單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)選用 STC89C51 作為轉(zhuǎn)速信號(hào)的處理核心。STC89C51 包含 2 個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4K×8 位片內(nèi) FLASH 程序存儲(chǔ)器、4個(gè)8位并行I/O口。16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)信號(hào)的頻率測(cè)量。8位并行口P0、P2用于把測(cè)量結(jié)果送到顯示電路。4K×8 位片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器用于放置系統(tǒng)軟件。STC89C51與具有更大程序存儲(chǔ)器的芯片管腳兼容,如:89C52(8K×8 位)或 89C55(32K×8 位),為系統(tǒng)軟件升級(jí)打下堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。STC89C51最大的優(yōu)點(diǎn)是：可直接通過(guò)計(jì)算機(jī)串口線下載程序,而無(wú)需專用下載線和編程器。
STC89C51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。其基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1，包括：
·一個(gè)8位CPU；
·4KB ROM；
·128字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；
·21個(gè)特殊功能寄存器SFR；
· 4個(gè)8位并行I/O口，其中P0、P2為地址/數(shù)據(jù)線，可尋址64KB ROM或64KB RAM；
·一個(gè)可編程全雙工串行口；
·具有5個(gè)中斷源，兩個(gè)優(yōu)先級(jí)，嵌套中斷結(jié)構(gòu)；
·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；
·一個(gè)片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路；
計(jì)數(shù)脈沖輸入
T0 T1
P0 P1 P2 P3 TXD RXD
中斷輸入
圖3 STC89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖
STC89C51系列單片機(jī)中HMOS工藝制造的芯片采用雙列直插(DIP)方式封裝,有40個(gè)引腳。STC89C51單片機(jī)40條引腳說(shuō)明如下:
(1)電源引腳。V正常運(yùn)行和編程校驗(yàn)(8051/8751)時(shí)為5V電源,V為接地端。
（2）I/O總線。P- P（P0口），P- P（P1口），P- P（
汽車轉(zhuǎn)速傳感器 課程設(shè)計(jì)：電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)課設(shè)
第二章 設(shè)計(jì)方案
2.1方案簡(jiǎn)介
方案為基于紅外傳感器和51單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使用C++進(jìn)行編程，系統(tǒng)一共含有6個(gè)模塊，輸入模塊，顯示模塊，測(cè)速模塊，51單片機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，電源。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖2.1。
第三章 硬件模塊介紹
3.1 STC12C5A60S2單片機(jī)
STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。為增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無(wú)內(nèi)部EEPROM)。 2個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘。具有PWM(2路)/PCA(可編程計(jì)數(shù)器陣列,2路)，可實(shí)現(xiàn)八位PWM輸出。
3.2 矩陣鍵盤
在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少I/O口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成4*4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9鍵）。
3.3 L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)
L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測(cè)電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動(dòng)一臺(tái)兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)。
3.4 RS385直流電機(jī)
RS385直流電機(jī)具有，升溫慢，壽命長(zhǎng)，效率高，抗干擾，耐損耗的特點(diǎn)。可用于家用電器，通信，教育等領(lǐng)域。是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的小型直流電機(jī)。
3.5 紅外對(duì)射槽型測(cè)速傳感器模塊
紅外對(duì)射槽型測(cè)速傳感器模塊廣泛用于電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)，脈沖計(jì)數(shù),位置限位等。
該模塊使用進(jìn)口槽型光耦傳感器，槽寬度10mm，有輸出狀態(tài)指示燈，輸出高電平燈滅，輸出低電平燈亮，使用寬電壓LM393 比較器輸出，信號(hào)干凈，波形好，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，超過(guò)15mA，設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝。
3.6 LCD1602顯示模塊
LCD1602工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符。（16列2行）它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。
3.7 220v轉(zhuǎn)12V直流開(kāi)關(guān)電源
開(kāi)關(guān)電源是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過(guò)不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開(kāi)關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，而開(kāi)關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。
開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器，電子冰箱，液晶顯示器，LED燈具，通訊設(shè)備，視聽(tīng)產(chǎn)品，安防監(jiān)控，LED燈帶，電腦機(jī)箱，數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
第四章 軟件設(shè)計(jì)
4.1 系統(tǒng)流程
單片機(jī)一開(kāi)機(jī)，進(jìn)行PWM，定時(shí)器，顯示初始。當(dāng)進(jìn)入T0定時(shí)器中斷時(shí)，重新賦值T0,。進(jìn)行中斷處理。先檢測(cè)鍵盤輸入，若檢測(cè)到輸入，則修改設(shè)定值。若沒(méi)有，則執(zhí)行下一步。設(shè)定值與輸出值相減，得到余差del，余差再進(jìn)行增量式PI運(yùn)算，得到輸出值。將余差賦值給上一個(gè)余差del_old。最后進(jìn)行LCD顯示。跳出中斷。
4.2 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器
STC12系列定時(shí)器與51系列一樣。先對(duì)定時(shí)器，計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。初始化代碼如圖4.2所示。
進(jìn)行初始化后，每進(jìn)行1ms，單片機(jī)將進(jìn)入一次中斷。每進(jìn)入中斷，tt加1，當(dāng)tt等于500時(shí)，也就是當(dāng)進(jìn)行了0.5s的定時(shí)后，執(zhí)行中斷里的程序。程序包括鍵盤檢測(cè)，PI運(yùn)算，PWM輸出，LCD顯示。代碼如圖4.3所示。
4.3 鍵盤檢測(cè)
鍵盤檢測(cè)使用矩陣鍵盤常見(jiàn)的掃描法。先行后列行線為輸出線，列線為輸入線。一開(kāi)始單片機(jī)將行線全部輸出低電平，此時(shí)讀入列線數(shù)據(jù)，若列線全為高電平則沒(méi)有鍵按下，當(dāng)列線有出現(xiàn)低電平時(shí)調(diào)用延時(shí)程序以此來(lái)去除按鍵抖動(dòng)。延時(shí)完成后再判斷是否有低電平，如果此時(shí)讀入列線數(shù)據(jù)還是有低電平，則說(shuō)明確實(shí)有鍵按下。最后一步確定鍵值。代碼如圖4.4所示。
4.4 PI運(yùn)算
PI運(yùn)算采用增量式PID運(yùn)算。增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量Δu(k)。采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制量Δu(k)對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量，而不是對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置，因此要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須具有對(duì)控制量增量的累積功能，才能完成對(duì)被控對(duì)象的控制操作。
采用增量式是因?yàn)樗闶街胁恍枰奂印？刂圃隽喀(k)的確定僅與最近3次的采樣值有關(guān)，容易通過(guò)加權(quán)處理獲得比較好的控制效果；計(jì)算機(jī)每次只輸出控制增量，即對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的變化量，故機(jī)器發(fā)生故障時(shí)影響范圍小、不會(huì)嚴(yán)重影響生產(chǎn)過(guò)程。代碼如圖4.5.
4.5 PWM輸出
STC12系列有PCA模塊PWM輸出。PCA模塊包含兩個(gè)捕獲/比較匹配 模塊，可以實(shí)現(xiàn)上升沿/下降沿捕獲，及捕獲中斷，或者比較匹配中斷，或者PWM，或者最普通的定時(shí)/計(jì)數(shù)器。在這里我們采用的是8位PWM輸出。PCA模塊的工作模式如圖4.6所示。PWM模式的頻率選擇如圖4.7所示。
利用PCA模塊，進(jìn)行輸出8位PWM輸出的代碼如圖4.8所示。
4.6 LCD顯示
LCD1602通常為14引腳，16引腳多了兩根背光正負(fù)極，正極A（15腳）與負(fù)極K（16腳）。16引腳的引腳圖如圖4.9。
LCD1602的初始化為設(shè)置顯示模式，光標(biāo)與閃爍的開(kāi)關(guān)與位置設(shè)置，清屏操作。初始化后可進(jìn)行代碼送入或字符送入。當(dāng)初始化未完成時(shí)，是無(wú)法進(jìn)行代碼如字符送入的。需等待初始化完成后才可執(zhí)行。代碼如圖4.10所示。
#include
sbit RS=P0^6;
sbit RW=P0^5;
sbit EN=P0^4;
sbit R2=P1^4;
sbit R1=P1^5;
sbit C1=P1^6;
sbit C2=P1^7;
sbit GS=P0^0;
sbit PWMS=P1^2;
int set_speed,act_speed;
int tt=0;
int tho,hun,ten,unit,tho2,hun2,ten2,unit2;
int i;
float KI =0.007;
float KP = 0.005;
int delta=0;
int pwm_now=256;
char set_str[4],act_str[4],PWM[4];
char info_1[]=“set:”;
char info_2[]=“act:”;
char info_3[]=“PWM:”;
void LCD1602_WriteCMD(char cmd);
void LCD1602_WriteDATA(char Data);
void LCD1602_init();
int pi(int del);
int setpwm(int pwm);
void control();
void delay(int k) //延時(shí)k ms
{
int m,n;
for(m=0;m<k;m++) {="" for(n="0;n<120;n++);" }="" int="" scan(int="" spe)="" 1.4="" r1="" 1.5="" r2="" 1.6="" c1="" 1.7="" c2="" kten,khun,speout;="" 定義百位，十位，輸出轉(zhuǎn)速="" khun="spe/100;" 把百位提取出來(lái)="" kten="(spe%100)/10;" 把十位提取出來(lái)="" void="" scon_t0_init()="" 定時(shí)器，計(jì)數(shù)器初始化="" tmod="0x51;" t0t1工作模式，t0為16位定時(shí)器模式，t1為16位計(jì)數(shù)器模式="" spe_to_arr(int="" spe,char="" *arr)="" arr[0]="0x30+spe/1000;" arr[1]="‘0’+spe%1000/100;" arr[2]="‘0’+spe%100/10;" arr[3]="‘0’+spe%10;" lcd_display()="" lcd1602_writecmd(0x80);="" 第一行顯示="" for(i="0;i<strlen(info_1);i++)" lcd1602_writedata(info_1[i]);="" lcd1602_writedata(set_str[i]);="" lcd1602_writecmd(0x8a);="" lcd1602_writedata(pwm[i]);="" t0_us(void)="" interrupt="" 1="" t0定時(shí)器中斷="" th0="0xFC;" 重新賦值t0定時(shí)="" tl0="0x18;" pwm_init()="" pwm初始化="" 占空比="(1-CCAPnH/256)*100%" ccapnh="(1" -="" 占空比)*256="" (1-0.875)*256="32" =="" 20h="" pwm頻率="系統(tǒng)時(shí)鐘頻率/12/256" 12="" 256="7.2K" cmod="0x80;" 頻率="系統(tǒng)時(shí)鐘/12" ccapm0="0x42;" 8位pwm工作模式="" pwm_output(int="" k)="" pwm輸出="" ccap0h="k;//賦值占空比" ccap0l="k;" lcd1602_writecmd(char="" cmd)="" 往lcd1602送入代碼="" en="0;" p2="cmd;" 送入代碼="" rs="0;" rw="0;" 設(shè)置為代碼輸入="" delay(50);="" 上跳沿使能="" lcd1602_writedata(char="" data)="" 往lcd1602送字符="" 送入字符="" 設(shè)置為數(shù)字輸入="" lcd1602_init()="" lcd1602初始化="" lcd1602_writecmd(0x38);="" 置功能，4位總線，雙行顯示，顯示5x7的點(diǎn)陣字符="" lcd1602_writecmd(0x0f);="" 顯示開(kāi)關(guān)控制,開(kāi)顯示,="" 有光標(biāo),閃爍="" lcd1602_writecmd(0x06);="" 光標(biāo)和顯示位置設(shè)置,="" 光標(biāo)移動(dòng)方向右移,屏幕上所有文字不動(dòng)="" lcd1602_writecmd(0x01);="" 清顯示，指令碼01h，光標(biāo)復(fù)位到地址00h位置="" control()="" pi運(yùn)算="" delta="set_speed" act_speed;="" 余差="" pwm_now="pi(delta);" 增量式pi計(jì)算="" pwm_output(pwm_now);="" pi(int="" del)="" static="" delta_old="0;" ea="0;" setpwm(int="" pwm)="" pwm約束="" if(pwm=""
void main(void)
{
PWMS=0;
set_speed =2000;
act_speed =0000;
}
汽車轉(zhuǎn)速傳感器 課程設(shè)計(jì)：霍爾傳感器課程設(shè)計(jì)---霍爾元件小車測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc
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吉林建筑工程學(xué)院
電氣與電子信息工程學(xué)院
傳感器及檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告
設(shè)計(jì)題目： 霍爾元件小車測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí)： 電子信息科學(xué)與技術(shù)081班
學(xué)生姓名： 趙越
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師： 王 超 吳鶴君
設(shè)計(jì)時(shí)間： 2011.12.12－2011.12.23
教師評(píng)語(yǔ)：
教師評(píng)語(yǔ)：
成績(jī) 評(píng)閱教師 日期
目 錄
TOC o "1-3" h z 緒 論 1
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1
1.2 方案分析論證 1
2 基于霍爾傳感器的電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2
2.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 2
2.2 霍爾傳感器測(cè)量電路設(shè)計(jì) 4
2.3 單片機(jī)AT89C51 8
2.4 顯示電路設(shè)計(jì) 11
2.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14
3 系統(tǒng)仿真和調(diào)試 16
3.1 Proteus軟件 16
3.2 硬件調(diào)試 17
3.3 軟件調(diào)試 19
3.4 軟硬件聯(lián)調(diào) 19
4 結(jié) 論 21
參考文獻(xiàn) 22
附錄 硬件實(shí)物圖 23
1 緒 論
1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)
1.1
通過(guò)《傳感器及檢測(cè)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)，掌握傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)原則及相應(yīng)的硬件調(diào)試的方法。進(jìn)一步理解傳感器及檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
1.1.2課程設(shè)計(jì)題目：
霍爾元件小車測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1.3 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：
霍爾元件測(cè)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)
霍爾傳感器一般由霍爾元件和磁鋼組成，當(dāng)霍爾元件和磁鋼相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)，根據(jù)磁鋼和脈沖數(shù)量就可以計(jì)算轉(zhuǎn)速，進(jìn)而求出車速。
現(xiàn)要求設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)，在小車的適當(dāng)位置安裝霍爾元件及磁鋼，使之具有以下功能：
1）LED數(shù)碼管顯示小車的行駛距離（單位：cm）。
2）具有小車前進(jìn)和后退檢測(cè)功能，并用指示燈顯示。
3）記錄小車的行駛時(shí)間，并實(shí)時(shí)計(jì)算小車的行駛速度。
4）距離測(cè)量誤差＜2cm。
5）其它。
1.2 方案分析論證
1.2.1 霍爾測(cè)速模塊論證與選擇
方案一：采用型號(hào)為A3144的霍爾片作為霍爾測(cè)速模塊的核心，該霍爾片體積小，安裝靈活，價(jià)格合理，可用于測(cè)速，可與普通的磁鋼片配合工作。 方案二：采用型號(hào)為CHV-20L的霍爾元器件作為霍爾測(cè)速模塊的核心,該霍爾器件額定電流為100mA,輸出電壓為5V,電源為12～15V。體積較大，價(jià)格昂貴。
因此選擇方案一。
1.2.2 單片機(jī)模塊論證與選擇
方案一：采用型號(hào)為AT89C51的單片機(jī)作為主 控制器，使用霍爾傳感器進(jìn)行測(cè)量的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。AT89C51是帶4K字節(jié)閃爍可編程擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。它將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，為許多控制提供了靈活性高且價(jià)格低廉的方案[3]。
方案二：采用單片機(jī)C8051F060作為主 控制器，使用霍爾 傳感器進(jìn)行測(cè)量的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量系統(tǒng)。C8051F060系列單片機(jī)是美國(guó)CYGNAL公司推出的一種與51系列單片機(jī)內(nèi)核兼容的單片機(jī)[4]。C8051F060作為新一代8051單片機(jī)，具有功能強(qiáng)大、體積小、工作穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。
因此選擇方案一。
1.2.3 顯示模塊論證與選擇
方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描,LED數(shù)碼管價(jià)格適中,亮度高，顯示數(shù)字合適,但是連接復(fù)雜，耗電流大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。
方案二：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示簡(jiǎn)單文字比較適合,如果顯示數(shù)字則浪費(fèi)資源,而且價(jià)格也相對(duì)較高。
方案三：采用LCD液晶顯示屏,液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大,可顯示大量文字,圖形,顯示多樣,清晰可見(jiàn),并且連接很方便 ,所以在此設(shè)計(jì)中采用了LCD液晶顯示屏。
因此選擇方案三。
1.2.4 報(bào)警模塊論證與選擇
方案一：采用蜂鳴器與發(fā)光二極管作為聲光報(bào)警主要器件。該方案不論在硬件焊接方面還是在編寫(xiě)軟件方面都簡(jiǎn)單方便，而且成本低廉。
方案二：采用語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)作為聲光報(bào)警的核心。該方案更具人性化、智能化，但是就該設(shè)計(jì)要求而言，方案過(guò)于復(fù)雜，相對(duì)成本過(guò)高，工作量偏大。
因此選擇方案一。
1.2.5 電源模塊論證與選擇
方案一：采用交流220V/50Hz電源轉(zhuǎn)換為直流5V電源作為電源模塊。該方案
