代码收藏家 基于单片机和霍尔传感器的电机测速系统
**单片机设计介绍，基于单片机霍尔传感器的电机测速系统
文章目录
一 概要 二、功能设计 设计思路 三、 软件设计 原理图 五、 程序 六、 文章目录
一 概要
基于单片机和霍尔传感器的电机测速系统是一种高效、精确的测速方案，广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。以下是该系统的概要介绍：
一、系统概述
该系统以单片机为核心控制器，结合霍尔传感器技术，实现对电机转速的实时、准确测量。霍尔传感器利用霍尔效应，通过测量磁场变化来检测电机的转动状态，并将信号转换为电信号输出。单片机接收并处理这些信号，从而计算出电机的转速。
二、系统组成与工作原理
霍尔传感器：安装在电机附近，感应电机转动时磁场的变化，并输出相应的电信号。霍尔传感器输出的信号通常为脉冲信号，其频率与电机转速成正比。
单片机：作为系统的核心控制器，接收霍尔传感器输出的电信号。单片机内部设有计数器，用于统计霍尔传感器输出的脉冲信号数量。通过计算单位时间内脉冲信号的数量，单片机可以计算出电机的转速。
信号处理电路：对霍尔传感器输出的信号进行放大、滤波和整形等处理，确保信号的质量和稳定性。放大电路用于增强信号的幅度，滤波电路用于滤除高频噪声和干扰信号，整形电路则用于将信号转换为适合单片机处理的格式。
显示模块：实时显示电机的转速数据，方便用户观察和记录。显示模块可以采用LED显示屏、LCD显示屏等。
电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。电源模块需要满足单片机、霍尔传感器和其他电路模块的工作电压和电流需求。
三、软件设计
软件设计是实现系统功能的关键环节。单片机需要编写相应的程序来接收和处理霍尔传感器输出的信号，计算电机的转速，并控制显示模块进行实时显示。此外，还需要设计相应的通信协议，以便与其他设备进行数据交换和通信。
四、技术特点
精确度高：由于霍尔传感器具有较高的灵敏度和分辨率，因此基于单片机和霍尔传感器的电机测速系统能够实现较高的测量精度。
实时性强：该系统能够实时采集和处理霍尔传感器输出的信号，实现对电机转速的实时测量和监控。
稳定性好：通过信号处理电路对信号进行放大、滤波和整形等处理，能够确保信号的质量和稳定性，提高系统的可靠性。
灵活性高：该系统可以根据实际需求进行定制和优化，如改变测量范围、调整采样频率等，以满足不同应用场景的需求。
五、应用领域
基于单片机和霍尔传感器的电机测速系统广泛应用于工业自动化、电动车辆、航空航天等领域。例如，在工业自动化领域，该系统可用于监测生产线上电机的转速和运行状态，提高生产效率和产品质量；在电动车辆领域，该系统可用于监测电动车的行驶速度和里程数，为用户提供准确的行驶信息；在航空航天领域，该系统可用于监测飞行器的姿态和速度等参数，为飞行器的自主导航和控制提供支持。
二、功能设计
1.本设计采用STC89C51/52（与AT89S51/52、AT89C51/52通用，可任选）单片机作为主控制器
2.采用霍尔传感器非接触式测电机转速
3.LCD1602液晶显示当前的转速，转速单位为转/分（RPM）。和显示当前的pwm占空比0~100%。
4.电机的速度可以通过按键调整，也可以开始暂停，正转和反转。
注意：磁铁和霍尔元件最近距离在2mm左右，太近可能会在电机转动时碰到霍尔元件，太远霍尔元件可能会检测不到磁铁。
使用说明：
液晶屏第一行显示电机转速，第二行显示占空比，占空比数值越大，电机转速越快。
系统一共有6个按键，单片机附近的独立按键是系统的复位按键，按下单片机会复位。
下面一排是控制按键：
1键：加速键，可以短按，占空比加1，也可长按，占空比连续加；
2键：减速键，可以短按，占空比减1，也可长按，占空比连续减；
3键：正转切换键，按下后电机正转；
4键：反转切换键，按下后电机反转；
5键：开始暂停键，按一下开始，再按一下暂停。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
作者：QQ_2193276455
