论文总字数：18864字

摘 要

本文利用了霍尔效应的电磁理论基本原理以及霍尔传感器进行测速的基本应用，设计了将STC89C52型单片机作为最核心的数据处理部分，以3144霍尔传感器以及LCD1602液晶为主要部件的转速测量装置。并完成了整个转速测量装置的硬件部分建构，进行了霍尔传感器测速部分建构以及1602液晶显示部分的建构等等。完成了转速系统软件设计，通过单片机、液晶显示屏、霍尔传感器以及电机的连接搭配，实现了将电机转速通过液晶屏显示的效果，即达到了转速测量的目的。此外，通过设计合适的单片机程序，利用串口通信完成了与PC端的通信功能，不仅能够通过LCD液晶屏显示目前此刻的旋转速度，也能够通过PC端与单片机端的通讯，实时查询当前转速。

关键词：单片机 霍尔传感器 转速测量 1602液晶显示

Development of Speed Measurement Device Based on Hall Effect

Abstract

In this paper, based on the basic principle of Hall effect and Hall sensor speed measurement, a rotational speed measurement device with STC89C52 as the core, 3144 Hall sensor and LCD1602 liquid crystal as the main components is designed. And completed the hardware circuit design of the speed measurement system, Hall sensor speed measurement circuit design and 1602 LCD display circuit design and so on. The software design of the speed system is completed. Through the connection and collocation of single chip computer, LCD screen, Hall sensor and motor, the effect of displaying the speed of motor through LCD screen is realized, that is to say, the purpose of speed measurement is achieved. In addition, through the design of appropriate MCU program, the communication function with PC is realized by serial communication. It can not only display the current speed through LCD screen, but also query the current speed through the communication between PC and MCU in real time.

Key Words: Single-chip microcomputer; Hall Sensor; Rotational speed measurement; 1602 liquid crystal display

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及目的 1

1.2课题研究方法 2

1.3课题应用 2

第二章 总体方案设计 5

2.1系统总体框架 5

2.2转速测量 5

2.2.1转速信号获取 5

2.2.2霍尔传感器 5

2.3转速处理 6

2.4转速显示 6

2.5转速计算方法 6

第三章 硬件电路设计 8

3.1电源供电模块 8

3.2电机控制模块 8

3.3霍尔测速模块 9

3.3.1霍尔模块电路图 9

3.3.2霍尔效应 9

3.3.3霍尔传感器 9

3.4串口通信模块 10

3.5单片机模块 11

3.4.1单片机介绍 11

3.4.2单片机引脚 12

3.4.3单片机最小系统 13

3.6液晶显示模块 15

3.7硬件电路仿真图 16

第四章 软件程序设计 17

4.1软件设计思想 17

4.2系统程序 18

4.2.1转速显示模块 18

4.2.2串口通信模块 19

4.2.3定时器与中断模块 20

4.2.4主函数模块 21

第五章 系统调试 23

结论 24

参考文献 25

附录 27

第一章 绪论

1.1课题研究背景及目的

现代社会，机械微机领域的发展与革新势头正盛，各种集成电路技术日新月异，尤其是单片机技术，凭借其功用强大、价钱便宜、使用起来方便等明显的特点，不断被应用到各种各样的工程技术中，尤其是在转速测量方面，更是使单片机得到了更加普遍的运用。

再者由于各种机械装置层出不穷，并且逐渐应用到各个领域，因此在工农业生产过程和许多工程实践过程中，我们会遇到许多需要得知某机械或物体的转速的场合。例如在机车系统中，我们需要明确车轮的具体转速才能达到对系统整体运行性能以及安全性能的把握，^[1]以及在农业粮食系统中，我们也需要得知输送皮带机的从动滚筒的具体转速，才能判断是否达到预期的粮食输送效果。这就需要重点研究测速方法或测速系统的设计与选择。^[2]

传统的转速测量措施大多是普通的模拟式测速，这种措施所利用的检测元件大都比较大型且复杂，这种措施使其产生的信号是模拟形式的，基于这种方法设计出来的测速系统构造上比较混杂，性能单调且比较困难的是它的调试，^[3]无法追赶科学技术的越来越快的前进脚步，所以基于这一必要性，以及为了顺应当今科学技术的发展要求以及为了提高转速的测量范围和测量精度，现将转速测量的广泛需求以及单片机的广泛应用结合起来，打破传统的模拟式的转速测量方法，运用单片机强有力的数据处理这一特性对信号进行处理，再借由C51单片机，设计出比较简易且较精确的转速测量装置。这种系统一方面能够作为工程控制系统当中的一部分，比如数控机床的电机转速检测。另一方面能够完成远距离的操作控制，借此使自动化水平得到一定的进步。

在众多转速测量方法中，将霍尔元件作为检测元件的测速方法是比较常用的方式之一。自从我国从七十年代初进行霍尔器件钻研以来，已经经历了数十年的研究开发，并且生产出各种功能的霍尔器件，基于此兴盛起来的霍尔传感器更是拥有灵敏度高、体积小、稳定性好等特点。^[4]因此，基于霍尔传感器的显著优点、单片机的广泛应用以及转速测量的广泛需求，以霍尔传感器和单片机为主要部件的转速测量装置具有重要的研究意义。

1.2课题研究方法

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