基于霍尔传感器的转速测量电路的设计课程设计(编辑修改稿)

基于霍尔传感器的转速测量电路的设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

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第 4 页 课程设计说明书 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，因为随着社会的发展，单片的发展 非常迅速，单片机内部的存储空间是足够用的，所以这些第二功能是很少用到的，并且现在已经有很多更低功耗的单片机，更大的存储器的单片机已经被生产应用，并逐渐占领低端单片机的市场。 39 引脚至 32 引脚是 P0 端口的输出输入引脚，其输出端口漏极开漏，与 P2口结合可作为 16 跟地址总线服用端口。 当作为普通的 I/O 端口的时候，需要上上 10K 的拉电阻，否则 P0 端口不能正常工作。 40 引脚为 VCC，是给芯片供电的引脚，额定电压为 5V，并且该引脚旁边要加上滤波电路，防止电压波动很大的时候烧毁芯片。 20 引脚为 GND，很显然是单片机 的接地引脚，为电路各处的电压提供一个基准值。 P1 口的部分管脚的第二功能如表 4 所示： 表 4 P1 口的部分管脚的第二功能 引脚号 第二功能 T 定时器 2 的复用引脚，或者输出一个时钟脉冲 T2/C2 的控制输入引脚 MOSI 即主出从入，用于 SPI 通信 MISO 即主入从出，用于 SPI 通信 SCK 时钟信号，用于 SPI 通信 P3 口的部分管脚的第二功能如表 5 所示： 表 5 P3 口的部分管脚的第二功能 引脚号 第二功能 引脚号 第二功能 RXD 串口接收 T0 的外部计数器输入 TXD 串口输出 T1 外部计数器输入 外部中断 0 允许外部写入引脚 外部中断 1 允许外部读取引脚 时钟电路 图 5 为单片机的时钟单元电路，晶振采用 12MHz， C1 和 C2 均为 22pF 的第 5 页 课程设计说明书 陶瓷电容。 51 单片机会对时钟电路进行 12 分频，给单片机提供机器时钟。 时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。 单片机就是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的。 12X1C1C2GNDX2X1 图 5 时钟电路 单片机复位电路 图 6 是系统复位电路 [3]， C3 为 10UF 的电解电容， R2 是 10K 的电阻， REST是低位按键。 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。 为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 合过程中引起的抖动而影响复位。 单片机的复位引脚保持高电平 2 个机器周期以上，就会进入复位状态。 VCCR2GNDC3CAPRESTRST 图 6 复位电路 第 6 页 课程设计说明书 霍尔传感器电机采样电路 霍尔传感器分为线型霍尔传感器和开关型霍尔传感器两种。 本系统采用开关型霍尔传感器型号为 A3144。 其内部集成了信号放大电路、整形电路、输出电路。 当霍尔传感器采集到外部脉冲信号以后，通过内部集成小信号放大器电路把信号放大，然后经过一个施密特触发器整形，最后通过一个集电极开漏的三极管输出。 该传感器为开关型霍尔传感器，所以输出为数字信号。 由于集电极开漏，所以在应用的电路中，需要加一个 10K 左右的上拉电阻 R1。 1 引脚为 VCC， 2 引脚为 GND， 3 引脚为信号输出端。 112233J1A3144VCCGNDR1VCCP35 霍尔传感器 A3144 电路 A3144 霍尔开关的工作原理及应用说明 根据霍尔效应，人们用半导体材料制成的元件叫霍尔元件 [4]。 它具有对磁场敏感、结构简单、体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使用寿命长等优点，因此，在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到广泛的应用。 霍尔传感器 A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生产的宽温、开关型霍尔效应传感器，其工作温度范围可达 40℃ ～ 150℃。 它由电压调整电路、反第 7 页 课程设计说明书 相电源保护电路、霍尔元件、温度补偿电路、微信号放大器、施密特触发器和OC 门输出极构成，通过使用上拉电阻可以将其输出接入 CMOS 逻辑电路。 该芯片具有尺寸小、稳定性好、灵敏度高等特点，有两种封装形式，一种是 3 脚贴片微小型封装，后缀为 “LH”；另一种是 3 脚直插式封装，后缀为 “UA”[5]。 A3144E 系列单极高温霍尔效应集成传感器是由稳压电源，霍尔电压发生器，差分放大器，施密特触发器和输出放大器组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压讯号。 它是一种单磁极工作的磁敏电路，适用于矩形或者柱形磁体下工作。 可应用于汽车工业和军事工程中。 霍尔传感器的外形图和与磁场的作用关系如图 所示。 磁场由磁钢提供，所以霍尔传感器和磁钢需要配对使用。 （ a）霍尔元件和磁钢 (b) 管脚图 图 霍尔传感器的外形图 霍尔传感器测量原理 测量电机转速的第一步就是要将电机的转速表示为单片机可以识别的脉冲信号，从而进行脉冲计数。 霍尔器件作为一种转速测量系统的传感器，它有结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便等优点，因此选用霍尔传感器检测脉冲信号，其基本的测量原理如图 所示，当电机转动时，带动传感器运动，产生对应频率的脉冲信号，经过信号处理后输出到计数器或其他的脉冲计数装置，进行转速的测量 [6]。 第 8 页 课程设计说明书 图 霍尔器件测速原理 电机驱动电路 本系统采用型号为 RF300FA 的直流电机，额定供电电压为 ，在本系统中采用 5V 供电。 由于电机直接由电源供电，不是采用单片机单片机端口驱动，所以无需在添加驱动电路，即可适用于系统应用。 J6 是直流电机接口，电位器PR3 为 10K，通过调节电位器可改变通过电机的电流，从而控制电机的转速，实现无极调速。 12J6MOTROVCCPR3GND 图 电机驱动电路 显示电路 第 9 页 课程设计说明书 显示电路采用四位一体数码管，电路设计为横流驱动方式，使数码管亮度均匀。 Q Q Q Q4 均。