论文总字数：11990字

摘 要

电机转速的控制在许多场合有广泛的应用，而控制电机转速的基础是电机转速的准确测量。本文设计了一款基于STC89C52单片机的电机转速测量系统。该系统主要是由霍尔传感器、LM393电压比较器、LCD1602液晶显示屏以及蜂鸣器等部分组成。在该系统中，电机转速通过霍尔传感器转换为周期性正弦波信号，通过LM393电压比较器把该信号转换为矩形脉冲信号；该信号经过单片机来计数、计时并计算出转速，通过LCD1602液晶显示模块显示。当电机转速过快时，蜂鸣器便会报警。本系统具有硬件结构简单、测速范围广、测量灵敏度高、性价比高等优点，可以用来测量绝大多数中高速或对转速要求不高的低转速电机。

关键词电机转速测量，STC89C52单片机，霍尔传感器，LCD1602

Abstract : Motor speed control has wide application in many occasions, and the Motor speed control is based on motor speed accurate measurement. The article introduces a system to measure the motor speed is based on STC89C52 microcontroller. The system mainly consists of hall sensor, LM393 voltage comparator, LCD1602 LCD screen ,buzzer and other parts. In this system, the motor speed by hall sensor can be converted into Periodic sinusoidal signal., the signal is converted into a Rectangular pulse signal through LM393; The signal via single chip microcomputer to counting, timing and calculate the rotational speed, display it by LCD1602 liquid crystal display module. This system has simple hardware structure, wide speed range, high sensitivity, high cost performance, etc,and can be used to measure most of the high speed or low speed motor.

Keywordmotor speed measurement Hall sensor STC89C52 LCD1602



目 录

1 前言 6

1.1背景与意义 6

1.2课题主要内容 6

2总体设计 6

2.1 转速测量方案 6

2.2 方案对比 7

2.3 元器件选型 7

3 硬件设计 9

3.1 主硬件系统设计 9

3.2各模块硬件设计 10

4程序设计 12

4.1主程序流程图 12

4.2 子程序流程图 13

5 调试与仿真 16

总 结 19

致 谢 20

参 考 文 献 21

附 录 22

1 前言

1.1背景与意义

在工业生产实践中，在许多场合都需要测量转速，例如在电动机等旋转设备的测试、调控中，需要做到精确的测量其转速。转速的测量方法一般来说，主要是有模拟式以及数字式这两种。模拟式方法主要是以模拟电路作为其基础，同时还结合了运算放大电路、非线性电路以及少量的数字电路。其控制系统的硬件部分十分复杂，若对其系统进行调试的话，将会是十分麻烦的。由于单片机的开发技术已经得到了飞速的发展，所以单片机的性能也就随之得到了很大的提升，而且单片机的价格也变得越来越便宜。所以转速测量已经开始大规模的采用单片机作为其控制核心的数字式测量方法。采用该方法，可以通过相应的软件技术完成多种控制功能与算法。采用单片机构成相应的控制中心，不仅可以大幅度的降低所需的成本，还使工作的效率得到很大的提高。

1.2课题主要内容

本次设计的任务是要设计出一个能够准确并且稳定地测出电机转速的测量系统。该系统以单片机作为控制核心，以霍尔传感器为基础。系统设计主要是由完整的硬件设计以及相应的软件设计所组成的。通过软硬件设计，使其实现电机转速的准确测量和实时显示功能。具体流程是：在单片机的控制下，电机转速将通过霍尔传感器转换为周期性正弦波信号，通过LM393把该信号转换为矩形脉冲信号；该信号经过单片机来计数以及计时最终将会计算出转速，由LCD1602液晶显示模块显示出相应的转速。该系统可用于在工业生产中测量大多数中高速或对转速要求不高的低转速电机。

其具体的性能指标如下：

测速范围：0~70000r/s；

精度：1.0%。

2总体设计

2.1 转速测量方案

转速测量有两种方案：

方案一：传感器采用光电传感器，测电机转数的方法或原理就是利用光电传感器的原理，把光电开关产生的数字信号运算出来，然后通过数码管显示出所测量电机的转数。转轴每旋转一周就会产生一个或者多个的脉冲信号，脉冲信号是可以在单片机中进行相应的计数和运算，而脉冲信号就是因为电机旋转所产生的，运算之后就能够得到转数的信息。

方案二：采用STC89C52单片机作为控制核心，以霍尔传感器为基础。在电机转轴上固定一块圆形板，在板的边缘固定一块永磁体。当电机转动时，永磁体间隔性靠近霍尔传感器。通过霍尔传感器以及LM393电压比较器将电机转速转换为可触发中断的信号。将该信号发送至单片机进行计数、计时并算出转速。最后由显示器显示出来。

图2-1 霍尔传感器检测信号图

2.2 方案对比

对于方案一来说光电传感器必须被遮挡才能有反应，有时会因为被灰尘或其他物质遮盖，导致其误测。而霍尔传感器其灵敏性、可靠性、无触点的特性，不会因为某些意外导致大的误差。所以总的来说方案二更适合，所以选择方案二。

2.3 元器件选型

在本设计中需要用到单片机、传感器、电压比较器、显示器、报警器等重要元器件。

2.3.1传感器选型

传感器采用的是霍尔传感器。霍尔传感器工作的原理主要是以霍尔效应作为基础。半导体、导电流体等都具有霍尔效应。判断半导体材料的好坏的很多重要的参数，比如导电类型、载流子浓度等参数，都是需要通过霍尔系数来判定的。

一个霍尔元件通常是拥有四个引出端子，其中的两根是输入端，另外的两根是输出端。出现霍尔电流的原因就是因为两个输出端组成了相应的外回路。通常来说，外部0点电压源是可以给出偏置电流的设定;在这当中，恒流源是可以取代0点电压源。前提是精度要求高的话。

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