三位半数字转速表电路的设计研制(附件)【字数：8883】
摘 要现如今在很多生产工作都需要测量转速。所以，霍尔元器件作为敏感器件，在工业生产自动检测控制和转速测量方面有着很大的用途。通过论证实验，霍尔传感器测量转速的精度比其他传感器都要高而准确，所以在各总需要测量转速的场合被广泛应用，例如发动机、电动机等。测量转速的时候把直流电机、霍尔传感器和频率电压转换器组合成实验电路，而转速则通过数显表显示。模拟式和数字式是测量转速的主要方法。模拟式相对于数字式，其繁琐的硬件部分，只有一种调试功能，阻碍了它的使用。而数字式便于得到脉冲信号，简单便捷而被广泛运用，数字式普遍以单片机为核心。单片机与霍尔传感器共同组合起来，有利于对高转速的精准、迅捷、简便的测量。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2课题的目的及意义 1
第二章 实验理论基础 3
2.1设计的思路与内容 3
2.2霍尔原理简介 3
2.3霍尔传感器简介 6
2.4直流电机简介 8
2.5 LM2907N芯片简介 9
2.6 ICL7107简介 10
第三章 实验电路的硬件设计 12
3.1实验设计的方框图 12
3.2设计的硬件电路 12
3.3硬件电路的制作检测 13
第四章 软件设计的流程图 14
4.1主程序流程图 14
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题的背景
近些年来，直流电机研究取得了较大的成就。在其发展的同时，机械测速电机的缺点不断地被放大。主要表现在电机里面的碳刷和发电机里面的轴承伴随着电机不断使用而磨损，不仅增加了设施的维护的时间和工作量，严重的是，随着实验的不断推进，磨损越发剧烈，更提高了器件出现故障的概率,极易发生事故。如果机械转速电机需要修理碳刷和更换轴承，直流电机会出现故障停止工作，重新安装时，还需要调整主电机轴的机械转速同轴度，这将使用更长的维护时间，影响机器的正常工作效率，不能让设备长期平稳运行。
这些年来，科学家们不断发展电子科学技术，许多新型的电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
子器件不断被开发出来。一些器件的工能也得到了开发改进，电子电路的领域都普遍能看到各种电子器件的集成安装。所以，原来广泛使用的直流电动机机械测速电机逐渐被电子脉冲测量转速取代已完全具备相应的理论基础。
通过一系列的实验研究以及各种方法的比较，决定用霍尔传感器替代机械测速电，霍尔元器件近些年来便得到了更进一步地发展。霍尔传感器能使磁电之间互相转换的一种器件，以霍尔原理为理论基础。从1879年发现霍尔效应至今，已将近百年。上世纪40年代由于科学家们不停改良与发展半导体工艺，才逐渐得到应用与重视。在我国这项研究起步于上世纪70年底，经过近半个世纪的发展，取得了非常丰硕的成果。不仅能生产各种不同工能类型的霍尔元器件，还熟练地掌握了霍尔效应所带来的科技成果。霍尔传感器具有体积小，坚固，非接触，使用寿命长,可靠性高，易于微型化和集成化等优点。这些优点值得我们去开发运用霍尔元器件。
1.2课题的目的及意义
霍尔器件在转速测量方面有着广阔的平台。在生产实践的时候，很多的场所的设备都是电子旋转设备，所以都需要进行转速测量。如在使用发动机、电动机和机床主轴等。对于这些使用的设备，我们需要进行有时分时测量或者有时连续测量让它们的转速或者是瞬间转速能够完美显示出来，这样才能够达到更好的实验效果。当我们进行转速测量的时候，首当其中的是进行器件采样。制作转速表以模拟技术为基础，一般用来测量电机转速的方法是把需要测速和待测量的电机的转轴相互连接，转速的高低就是测速的电机的电压高低。在进行转速测量的实验时，不仅需要我们能最大限度地精准精确地测量转速，还需要我们实时地进行转速测量，所以测量转速有很大的意义。
这次的实验内容十分的丰富，知识包含全面。涉及了几种不同的方法来测量传 感器转速的和设计传感器。还有一些相关的知识，如传感器测量转速的采样问题、单片机芯片流程内容和频率电压转换器相关知识等。对于我们来说是个展现自己四年所学知识的平台，也让我们能更进一步地掌握霍尔传感器测速的知识。不仅有理论知识的学习，还有动手焊接训练，也将提高升华我们自身的综合能力。
第二章 实验理论基础
2.1设计的思路与内容
我所想的设计的实验思路：试验开始时，旋转设备是一个碳刷直流电机，产生转速信号。并且在碳刷直流电机的转轴上面装上小磁片。在接入电流进行实验后，直流电机将会进行转动，从而带动小磁片的转轴进行转动。在转轴旁边安装霍尔传感器一个，转轴每转一周产生的转速信号有霍尔传感器变为脉冲信号，该信号由霍尔器件输出。处理器部分中的波形变换和波形整形电路将霍尔传感器所产生的脉冲信号转换为可被单片机接受的信号。采用频率电压转换器LM2907N，可减小干扰，并将信号转换为电压值，即测量转速。最后在三位半数显表上显示出来。
2.2霍尔原理简介
霍尔效应：通俗的来说就是一个放置在磁场里面载流子，接通电流且这个电流的方向和磁场的方向不相互平行，那么，就会产生一个和电流、磁场两者之间相互垂直的电场。当前情况下，经过不断研究发现半导体材料的物理特性可以用霍尔系数来表示。根据以往的研究方法，能够用霍尔系数测量出半导体的导电类型和载流子的迁移率还有一些参数。磁场和感应电压之间的关系由霍尔效应梳理清晰。经研究：测量出研究对象的电学参数，绘画出半导体中载流子的浓度分布图和测量半导体材料中的子杂质电离能、禁带宽度等都可以利用霍尔效应来实现。霍尔效应的性质就是放置在磁场中的带电粒子开始运动后，它的运动轨迹就会在洛伦兹力影响下发生变化。而带电粒子在固体材料里面运动的时受到洛伦兹力的束缚而让它的运动轨迹发生偏转，那么在磁场以及电流相垂直的方向上面就会开始累积正电荷和负电荷。然后就会产生出一个新的横向方向的电场，就是霍尔电场。霍尔效应如下图221所示：
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目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景 1
1.2课题的目的及意义 1
第二章 实验理论基础 3
2.1设计的思路与内容 3
2.2霍尔原理简介 3
2.3霍尔传感器简介 6
2.4直流电机简介 8
2.5 LM2907N芯片简介 9
2.6 ICL7107简介 10
第三章 实验电路的硬件设计 12
3.1实验设计的方框图 12
3.2设计的硬件电路 12
3.3硬件电路的制作检测 13
第四章 软件设计的流程图 14
4.1主程序流程图 14
结束语 15
致 谢 16
参考文献 17
第一章 绪论
1.1课题的背景
近些年来，直流电机研究取得了较大的成就。在其发展的同时，机械测速电机的缺点不断地被放大。主要表现在电机里面的碳刷和发电机里面的轴承伴随着电机不断使用而磨损，不仅增加了设施的维护的时间和工作量，严重的是，随着实验的不断推进，磨损越发剧烈，更提高了器件出现故障的概率,极易发生事故。如果机械转速电机需要修理碳刷和更换轴承，直流电机会出现故障停止工作，重新安装时，还需要调整主电机轴的机械转速同轴度，这将使用更长的维护时间，影响机器的正常工作效率，不能让设备长期平稳运行。
这些年来，科学家们不断发展电子科学技术，许多新型的电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
子器件不断被开发出来。一些器件的工能也得到了开发改进，电子电路的领域都普遍能看到各种电子器件的集成安装。所以，原来广泛使用的直流电动机机械测速电机逐渐被电子脉冲测量转速取代已完全具备相应的理论基础。
通过一系列的实验研究以及各种方法的比较，决定用霍尔传感器替代机械测速电，霍尔元器件近些年来便得到了更进一步地发展。霍尔传感器能使磁电之间互相转换的一种器件，以霍尔原理为理论基础。从1879年发现霍尔效应至今，已将近百年。上世纪40年代由于科学家们不停改良与发展半导体工艺，才逐渐得到应用与重视。在我国这项研究起步于上世纪70年底，经过近半个世纪的发展，取得了非常丰硕的成果。不仅能生产各种不同工能类型的霍尔元器件，还熟练地掌握了霍尔效应所带来的科技成果。霍尔传感器具有体积小，坚固，非接触，使用寿命长,可靠性高，易于微型化和集成化等优点。这些优点值得我们去开发运用霍尔元器件。
1.2课题的目的及意义
霍尔器件在转速测量方面有着广阔的平台。在生产实践的时候，很多的场所的设备都是电子旋转设备，所以都需要进行转速测量。如在使用发动机、电动机和机床主轴等。对于这些使用的设备，我们需要进行有时分时测量或者有时连续测量让它们的转速或者是瞬间转速能够完美显示出来，这样才能够达到更好的实验效果。当我们进行转速测量的时候，首当其中的是进行器件采样。制作转速表以模拟技术为基础，一般用来测量电机转速的方法是把需要测速和待测量的电机的转轴相互连接，转速的高低就是测速的电机的电压高低。在进行转速测量的实验时，不仅需要我们能最大限度地精准精确地测量转速，还需要我们实时地进行转速测量，所以测量转速有很大的意义。
这次的实验内容十分的丰富，知识包含全面。涉及了几种不同的方法来测量传 感器转速的和设计传感器。还有一些相关的知识，如传感器测量转速的采样问题、单片机芯片流程内容和频率电压转换器相关知识等。对于我们来说是个展现自己四年所学知识的平台，也让我们能更进一步地掌握霍尔传感器测速的知识。不仅有理论知识的学习，还有动手焊接训练，也将提高升华我们自身的综合能力。
第二章 实验理论基础
2.1设计的思路与内容
我所想的设计的实验思路：试验开始时，旋转设备是一个碳刷直流电机，产生转速信号。并且在碳刷直流电机的转轴上面装上小磁片。在接入电流进行实验后，直流电机将会进行转动，从而带动小磁片的转轴进行转动。在转轴旁边安装霍尔传感器一个，转轴每转一周产生的转速信号有霍尔传感器变为脉冲信号，该信号由霍尔器件输出。处理器部分中的波形变换和波形整形电路将霍尔传感器所产生的脉冲信号转换为可被单片机接受的信号。采用频率电压转换器LM2907N，可减小干扰，并将信号转换为电压值，即测量转速。最后在三位半数显表上显示出来。
2.2霍尔原理简介
霍尔效应：通俗的来说就是一个放置在磁场里面载流子，接通电流且这个电流的方向和磁场的方向不相互平行，那么，就会产生一个和电流、磁场两者之间相互垂直的电场。当前情况下，经过不断研究发现半导体材料的物理特性可以用霍尔系数来表示。根据以往的研究方法，能够用霍尔系数测量出半导体的导电类型和载流子的迁移率还有一些参数。磁场和感应电压之间的关系由霍尔效应梳理清晰。经研究：测量出研究对象的电学参数，绘画出半导体中载流子的浓度分布图和测量半导体材料中的子杂质电离能、禁带宽度等都可以利用霍尔效应来实现。霍尔效应的性质就是放置在磁场中的带电粒子开始运动后，它的运动轨迹就会在洛伦兹力影响下发生变化。而带电粒子在固体材料里面运动的时受到洛伦兹力的束缚而让它的运动轨迹发生偏转，那么在磁场以及电流相垂直的方向上面就会开始累积正电荷和负电荷。然后就会产生出一个新的横向方向的电场，就是霍尔电场。霍尔效应如下图221所示：
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