基于霍尔传感器的数字转速表设计

王李孙

摘要：本文介绍了一种普通电机转速信号的检测方法，该方法以霍尔传感器为基础，通过对霍尔转速传感器信号进行滤波和整形，使处理后的信号转换成符合TTL电平标准的方波信号，通过计数器对此信号计数，同时通过555定时器定时，然后利用测出转过圈数进行计算从而得出转速，该转速测量方法能满足一般普通电机的转速标准要求，同时成本低，且便于广泛使用。

关键词：数字转速表 霍尔传感器 555定时器

引言

转速是大部分控制系统重要的控制参数，转速测量的精度和实时性影响到整个系统的快速性、稳定性，因此转速表是当今社会上一个不可或缺的测量仪器。对此产生了很多针对具体应用对象的测速方式，其中最为常用的是测速发电机和光电编码器测速。这两种测速方式在精度和反应速度上都能很好地满足要求，但它们的硬件成本偏高。因此研究一款简单又不失精度的成品很有必要。

1方案设计

l.1转速理论分析

速度的计算大抵由两种计算方法：

第一种是频率计算方式，即通过测出每秒钟转盘所转过圈数由此得出速度;

第二种是周期计算方法，即通过测出转盘转过一圈的时间来计算速度。

对于较多数情况而言而言，第一种方案，通过频率来计算转速已经足够使用。考虑到简单实用性，本设计最终思路采用频率计算。

1.2方案设计

采用555定时器构成多谐振荡电路定时，由74HC160进行计数，最后由数码管进行显示转速，为了是转速表更加符合使用，又添加一个值输入电路这里使用的是74HC147输入阈值。结构如图1所示。

2系统总体设计

2.1定时电路设计

本设计中定时电路有555定时器构成多谐振荡器，由此产生固定周期的方波。555定时器具有成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

2.2显示电路设计

显示电路是由74HC4511七段显示译码，以及数码管显示转速，74HC4511它将输入BCD标准码变换成驱动七段数码管所需的码信号。它又称四线 七段锁存译码器，其中四线A-D为BCD码输入端，高电平有效，A为低位输入端，D为高位端，七段a-g输出高电平以驱动共阴极数码管发光。LE为锁存控制端，高电平时能够锁存输入的BCD码。LT为灯测试反相控制端，BI为消隐反相控制端。

2.3输入上限值电路设计

输入一个预置值設计是利用74LS147（即10线4线优先编码器），对每一个开关进行编码，这样就能够达到将每一个按键赋值。如74LS147的引脚图4，其中第9脚NC为空。74LS147优先编码器有9个输入端和4个输出端。某个输入端为O，代表输入某个十进制数。当9个输入端全为l时，代表输入的是十进制数0.4个输出端反映输入十进制数的BCD码编码输出。74LS147优先编码器的输入端和输出端都是低电平有效，即当某一个输入端低电平O时，4个输出端就以低电平O的输出其对应的842IBCD编码。当9个输入全为1时，4个输入出也全为1，代表输人十进制数0的842IBCD编码输出。

3硬件焊接步骤

（l）准备施焊。准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的是烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡。

（2）加热焊件。将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。

（3）熔化焊料。当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。

（4）移开焊锡。当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。

（5）移开烙铁。当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45。的方向。

上述过程，对一般焊点而言大约二，三秒钟。对于热容量较小的焊点，例如印制电路板上的小焊盘，有时用三步法概括操作方法，即将上述步骤2，3合为一步，4，5合为一步。实际上细微区分还是五步，所以五步法有普遍性，是掌握手工烙铁焊接的基本方法。特别是各步骤之间停留的时间，对保证焊接质量至关重要，只有通过实践才能逐步掌握。

4结论

转速是大部分控制系统重要的控制参数，转速测量的精度和实时性影响到整个系统的快速性、稳定性。因此产生了很多针对具体应用对象的测速方式，其中最为常用的是测速发电机和光电编码器测速。这两种测速方式在精度和反应速度上都能很好地满足要求，但它们的硬件成本偏高。本文主要设计了具有一定频率的脉冲计数并通过三位数码管显示的电路，测试霍尔传感器的输出脉冲在4s内被电路检测到的脉冲个数，技术指标能够达到设计要求。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础数字部分[M].六版.北京：高等教育出版社，2014.

[2]蔡惟铮，基础电力技术[M].北京，高等教育出版社，2004.

[3]李哲英，电子技术机器应用基础（数字部分）[M].2版，北京：高等教育出版社，2009.

[4]康华光.电子技术基础数字部分[M].五版.北京：高等教育出版社，2006.