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1、霍尔测速测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意义。要测速，首先要解决是采样的问题。在使用模拟技术制作测速表时，常用测速发电机的方法，即将测速发电机的转轴与待测轴相连，测速发电机的电压高低反映了转速的高低。使用单片机进行测速，可以使用简单的脉冲计数法。只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。下面以常见的玩具电机作为测速对象，用 CS3020设计信号获取电路，通过电压比较器实现 计数脉冲的输出，既可在单片机实验箱进行转速测量， 也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器， 得到单位时间内的脉冲数， 进行换算即
2、可得电机转速。 这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍 尔传感器测速应用的验证。1脉冲信号的获得霍尔传感器是对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个3端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输岀通常是集电极开 路（0C）门输岀，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输岀。图1 CS3020外形图使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。如
3、果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输岀。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。2硬件电路设计测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在1误差的问题，第一种方法适用
4、于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。图2是测速电路的信号获取部分，在电源输入端并联电容G用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件，采用 CS3020，在霍尔元件输岀端（引脚 3）与地并联电容 G滤 去波形尖峰，再接一个上拉电阻R2，然后将其接入LM324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件输岀电压与电位器RPi比较得岀高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形，以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输岀高电平时不亮，低电平时亮。微型电机M可采用型，通过电位器 Qi分压，实现提高或降低电机转速的目的
5、。C电容使电机的速度不会产生突变，因为电容能存储电荷。电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用输岀电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系）：当+ ”输入端电压高于一”输入端时，电压比较器输岀为高电平；当+ ”输入端电压低于一”输入端时，电压比较器输岀为低电平；比较器还有整形的作用，利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号，不至于丢失信号，能提高测速的精确性和稳定性。+5VCi47卩Rpi101CTT104HGCS3020工 10K3CZ104R2510Q1OUT203步1C4丄104 |LM324图.2测速电路原理图3测速程序测量转速，使用霍尔传感器，被测轴安装有1只磁钢，即转轴每转
6、一周，产生1个脉冲，要求将转速值（转/分）显示在数码管上。用C语言编制的程序如下：/硬件：老版STC实验版/P3-5 口接转速脉冲#in elude /单片机内部专用寄存器定义#defi ne uchar un sig ned char#define uint unsigned int/ /数据类型的宏定义uchar code LK10=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90, ;/数码管09的字型码/ 位选码uchar LK14=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7; uint data z,counter;/ 定义无符号整型全局
7、变量 lk/void init(void)/init定义名为 init 的初始化子函数子函数开始，分别赋值TMOD=0X51;/ 0/GATEC/T M1 M0 GATE C/T M1 M0计数器 T1 定时器 T0TH1=0;TL1=0;/0 0 0 1计数器初始值/定时器 t0 定时 50msTH0=-(50000/256);TL0=-(50000%256);EA=1; / IE=0X00; /EA - ET1 ES ET1 EX1 ET0 EX0ET0=1;TR1=1;TR0=1;TF0=1;/ 1 0 0 0 0 0 1 0/=void delay(uint k)/ 延时程序uint
8、data i,j;for(i=0;ik;i+)for(;j121;j+) ;void display(void) /数码管显示P1=LKz/1000;P2=LK10;delay(10);P1=LK(z/100)%10;P2=LK11;delay(10);P1=LK(z%100)/10;P2=LK12;delay(10);P1=LKz%10;P2=LK13;delay(10);/=void main(void)uint temp1,temp2;init();/ 主程序开始/调用 init 初始化子函数for(;)temp1=TL1;temp2=TH1;counter=(temp28)+temp1
9、; / 读出计数器值并转化为十进制/z=counter;display();/ 无限循环语句结束/主程序结束/=/ uint chushi=60;void timer0(void) interrupt 1 using 1TH0=-(50000/256); /TL0=-(50000%256);/ chushi-;/ if(chushi=0)z=counter /0.5 ; /TH0=0; /TL1=0;定时器 t0 定时 50ms读出速度每 50MS 清一次定时器霍尔测速测速是工农业生产中经常遇到的问题，学会使用单片机技术设计测速仪表具有很重要的意 义。要测速， 首先要解决是采样的问题。 在使用
10、模拟技术制作测速表时， 常用测速发电机的方法， 即将测速发电机的转轴与待测轴相连， 测速发电机的电压高低反映了转速的高低。 使用单片机进 行测速， 可以使用简单的脉冲计数法。 只要转轴每旋转一周，产生一个或固定的多个脉冲，并将 脉冲送入单片机中进行计数，即可获得转速的信息。下面以常见的玩具电机作为测速对象，用 CS3020 设计信号获取电路，通过电压比较器实现 计数脉冲的输出， 既可在单片机实验箱进行转速测量， 也可直接将输出接到频率计或脉冲计数器， 得到单位时间内的脉冲数， 进行换算即可得电机转速。 这样可少用硬件，不需编程，但仅是对霍 尔传感器测速应用的验证。1 脉冲信号的获得霍尔传感器是
11、对磁敏感的传感元件，常用于开关信号采集的有CS3020、CS3040等，这种传感器是一个 3 端器件，外形与三极管相似，只要接上电源、地，即可工作，输出通常是集电极开 路（0C）门输岀，工作电压范围宽，使用非常方便。如图1所示是CS3020的外形图，将有字面对准自己，三根引脚从左向右分别是Vcc，地，输岀。使用霍尔传感器获得脉冲信号，其机械结构也可以做得较为简单，只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢，让霍尔开关靠近磁钢，就有信号输出，转轴旋转时，就会不断地产生脉冲信号输出。 如果在圆周上粘上多粒磁钢，可以实现旋转一周，获得多个脉冲输岀。在粘磁钢时要注意，霍尔传感器对磁场方向敏感，粘之前可以先手动接近
12、一下传感器，如果没有信号输出，可以换一个方向再试。这种传感器不怕灰尘、油污，在工业现场应用广泛。2硬件电路设计测速的方法决定了测速信号的硬件连接，测速实际上就是测频，因此，频率测量的一些原则同样适用于测速。通常可以用计数法、测脉宽法和等精度法来进行测试。所谓计数法，就是给定一个闸门时间，在闸门时间内计数输入的脉冲个数；测脉宽法是利用待测信号的脉宽来控制计数门，对一个高精度的高频计数信号进行计数。由于闸门与被测信号不能同步，因此，这两种方法都存在i误差的问题，第一种方法适用于信号频率高时使用，第二种方法则在信号频率低时使用。等精度法则对高、低频信号都有很好的适应性。图2是测速电路的信号获取部分，
13、在电源输入端并联电容G用来滤去电源尖啸，使霍尔元件稳定工作。HG表示霍尔元件，采用 CS3020，在霍尔元件输岀端（引脚 3）与地并联电容 G滤 去波形尖峰，再接一个上拉电阻R2，然后将其接入 LM324的引脚3。用LM324构成一个电压比较器，将霍尔元件输岀电压与电位器RPi比较得岀高低电平信号给单片机读取。C4用于波形整形，以保证获得良好数字信号。LED便于观察，当比较器输岀高电平时不亮，低电平时亮。微型电机M可采用型，通过电位器 Ri分压，实现提高或降低电机转速的目的。C电容使电机的速度不会产生突变，因为电容能存储电荷。电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用输岀电压的高或低电平，表示两
14、个输入电压的大小关系）：当+ ”输入端电压高于一”输入端时，电压比较器输岀为高电平；当+ ”输入端电压低于一”输入端时，电压比较器输岀为低电平；比较器还有整形的作用，利用这一特点可使单片机获得良好稳定的输出信号，不至于丢失信号，能提高测速的精确性和稳定性。+5V3测速程序1个脉冲，要测量转速，使用霍尔传感器，被测轴安装有i只磁钢，即转轴每转一周，产生求将转速值（转/分）显示在数码管上。用c语言编制的程序如下：/硬件：老版STC实验版/P3-5 口接转速脉冲#in elude /单片机内部专用寄存器定义#defi ne uchar un sig ned char#define uint unsigned int/ /
