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传感器脉冲信号处理电路设计

摘 要

介绍了一种基于单片机平台，采用霍尔传感器实施电机转速测量的方法，硬件系统包括脉冲信号产生，脉冲信号处理和显示模块，重点分析，脉冲信号处理电路，采用c语言编程，通过实验检测电路信号。

关键词：霍尔传感器；转速测量；单片机

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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 相关芯片及硬件电路设计 ..................................................................................... 1 2.1系统的主控电路 .................................................................................................. 1 2.2 STC89C52单片机介绍 ....................................................................................... 2 2.2.1 STC89C52芯片管脚介绍 ............................................................................ 3 2.2.2 时钟电路 ...................................................................................................... 4 2.3 单片机复位电路 ................................................................................................. 5 2.4 霍尔传感器电机采样电路 ................................................................................. 5 2.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 ................................................ 6 2.4.2 霍尔传感器测量原理 .................................................................................. 7 2.5 电机驱动电路 ..................................................................................................... 8 2.6 显示电路 ............................................................................................................. 8 3 软件系统设计 ........................................................................................................... 9 3.1 软件流程图 ....................................................................................................... 9 3.2 系统初始化 ....................................................................................................... 10 3.3 定时获取脉冲数据 ........................................................................................... 11 3.4 数据处理及显示 ............................................................................................... 12 3.5 C语言程序 ..................................................................................................... 13 总 结 ........................................................................................................................... 16 致谢 ............................................................................................................................. 17 参考文献 ..................................................................................................................... 18

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1 绪论

1.1 课题描述

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，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，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。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。单片机技术的日新月异，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，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。 1.2 基本工作原理及框图

本课程设计的电机采用直流电机，然后利用霍尔传感A3144对电机的转速进行采样从而输出脉冲信号。主控芯片采用STC89C52单片机，对脉冲个数进行计数并经过数据处理以后得到单位时间内电机转过的转数机电机的转速，再通过显示电路将电机转速显示出来。基本工作原理框图如图1所示。

电机驱动电路 电机转速采样电路 STC89C52单片机主控电路 显示电路

图1基本工作原理框图

2 相关芯片及硬件电路设计

2.1系统的主控电路

图2是该系统的主控单元的电路图。J2、J3、J4、J5是单片机的I/O端口的扩展，预留接口用于调试等。主控芯片采用STC89C52单片机，该系统中采用定时器0作为定时器，定时器的时间为1S。定时器1作为计数器，对P35引脚采集到的脉冲信号进行计数操作，单片机然后对数据进行处理，计算出1S内计数脉冲的个数，即电机转速。然后通过显示电路将电机转速显示出来，从而实现整个系统的功能。

2.2 STC89C52单片机介绍

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图2单片机主控电路

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国芯微电子公司生产的STC89C52单片机是为一个8 位通用的微处理器[2]，采用工业标准的51内核，工作电压为5V，在低端的微控制器领域，这个单片机的性能非常好。采用CHMOS 制作工艺制作，功耗很低。芯片内部集成了一个可反复擦写10万次的只读存储器ROM 和一个升具有256个字节的随机存储器RAM。随机存储器（RAM器件）采用标准MCS-52 指令系统并且兼容MCS-51指令系统。单片机片内部还集成了一个通用的 8 位中央处理器与一个 FLASH 存储单元，还有定时器、串口中断、外部中断等外设资源。AT89C52 单片机这些优点使其得大多数设计者的青睐，为许多嵌入式控制电路提供了一种灵活、实用、经济实惠的设计模式。其引脚图，如下图3所示：

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图3 单片机引脚图

2.2.1 STC89C52芯片管脚介绍

1引脚至8引脚为单片机端口的输入/输出脚。

9引脚：是单片机的复位引脚。当单片机上电以后，时钟电路开始工作，如果复位引脚出现高电平的时间超过两个机器周期以上，单片机将进入复位状态。

10引脚至17引脚是单片机P3端口的输入/输出引脚，P3 口与P2很相似，不同的是P3口有很多第二功能，比如说定时器、外部中断、串口中断、串口通信等功能，在实际应用中，我们对P3 口的第二功能应用的是比较多的。

18、19引脚分别是时钟电路的输出端、输入端，一般通过22pF的瓷片电容接地，为单片机提供时钟新信号，相当于这个系统的心脏。

29引脚一般用于扩展单片机存储器空间。当次引脚输出低电平的时候，选通外部程序存储器。如果输出高电平，则不选择外部存储器，即没有选择存储器扩展功能。单片机上电默认高电平。

30引脚跟29引脚差不多，也是单片机的存储空间不足的时候用于，通过使用外部的存储器，来扩展单片机自身存储空间的不足，从而改善单片机存储空间的问题。

31引脚也是跟程序存储器相关的控制端口，在开发应用中一般很少用到，因为随着