1 系统功能介绍

本设计为 基于51单片机霍尔测速仪表测转速调速系统。系统以STC89C52单片机为核心，结合霍尔传感器、LCD1602显示模块、电位器调速电路与电机驱动模块，实现了对旋转装置的转速检测、数据显示以及实时调节电机转速的功能。

系统主要功能包括：

1. 转速检测功能：通过霍尔传感器检测转盘上磁铁的通过次数，从而计算转速。
2. 实时显示功能：通过LCD1602液晶模块实时显示电机转速，便于用户直观观察。
3. 转速调节功能：通过电位器调节电机驱动电压或PWM占空比，从而实现对电机转速的调节。
4. 稳定性与实用性：系统能够实现基本的测速与调速闭环功能，具有一定的实用价值，适用于实验教学与基础电机控制研究。

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2 系统电路设计

本系统电路主要由 单片机最小系统电路、霍尔测速电路、LCD1602显示电路、电位器调速电路、电源电路 组成。

2.1 STC89C52单片机最小系统

STC89C52是一款基于MCS-51内核的高性能单片机，其内部集成丰富的外设资源，广泛应用于教学与控制系统设计。

• 晶振电路：采用11.0592MHz晶振，保证系统时钟稳定。
• 复位电路：上电复位与手动复位结合，保证系统正常启动。
• 电源电路：系统电压为5V，电机驱动电源可单独供电。

单片机主要负责测速信号的采集、转速计算、LCD显示以及PWM信号输出。

2.2 霍尔测速电路

• 霍尔传感器：安装在电机转盘附近，当转盘上的磁铁经过霍尔元件时，传感器输出一个脉冲信号。
• 信号处理：输出信号送入单片机外部中断引脚（如INT0），利用定时器进行周期计数，实现转速计算。
• 测速原理：通过统计单位时间内的脉冲个数，计算转盘的转速（RPM）。

2.3 LCD1602显示电路

• 显示方式：1602液晶采用并行方式与单片机通信，显示两行字符，第一行显示转速数值，第二行可显示运行状态。
• 接口连接：RS、RW、E及数据口D0-D7连接到单片机的I/O口。
• 功能实现：通过编程驱动，实时显示计算出的转速数据。

2.4 电位器调速电路

• 功能：电位器输出模拟电压信号，通过ADC转换或作为PWM参考值，用于调节电机的转速。
• 控制方式：单片机根据电位器的输入值调整PWM的占空比，控制电机驱动电路，从而调节电机转速。

2.5 电源电路

• 主电源：5V稳压电源供单片机与显示模块使用。
• 电机电源：可单独供电，避免电机干扰影响单片机系统。
• 去耦电容：在电源端口加去耦电容，保证电路稳定性。

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3 程序设计

本系统软件设计包括 初始化模块、霍尔测速模块、LCD显示模块、电位器调速模块、主控制模块。程序采用C语言编写，利用定时器与外部中断实现转速测量。

3.1 系统初始化

#include <reg52.h>
#include "lcd1602.h"sbit Hall = P3^2;   // 霍尔传感器接INT0
sbit PWM = P2^0;    // PWM输出引脚unsigned int speed = 0;  // 转速变量
unsigned int count = 0;  // 脉冲计数void Timer0_Init(void){TMOD |= 0x01;       // 定时器0，方式1TH0 = 0x3C;         // 50ms定时TL0 = 0xB0;ET0 = 1;            // 允许中断TR0 = 1;            // 启动定时器
}void Ext0_Init(void){IT0 = 1;            // 下降沿触发EX0 = 1;            // 允许外部中断0EA = 1;             // 开总中断
}void System_Init(void){LcdInit();          // LCD初始化Timer0_Init();      // 定时器初始化Ext0_Init();        // 外部中断初始化LcdShowStr(0,0,"Speed:     RPM");
}

3.2 霍尔测速程序

// 外部中断0，霍尔传感器触发一次计数+1
void External0_ISR(void) interrupt 0 {count++;
}// 定时器0中断服务函数，用于计算转速
void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {static unsigned int t = 0;TH0 = 0x3C;     TL0 = 0xB0;     // 重装初值，50mst++;if(t >= 20){   // 1秒钟统计一次脉冲数speed = count * 60; // 假设1个脉冲对应1转count = 0;t = 0;}
}

3.3 LCD显示程序

void Display_Speed(void){LcdShowNum(6,0,speed,4);   // 在LCD第0行第6列显示速度
}

3.4 电位器调速程序

在STC89C52单片机中没有内部ADC，可采用外接ADC0832采集电位器电压，作为PWM占空比参考值。

unsigned char adc_value = 0;void Set_PWM(unsigned char duty){unsigned char i;for(i=0; i<100; i++){if(i < duty) PWM = 1;else PWM = 0;}
}void Motor_Control(void){adc_value = Read_ADC0832();  // 读取电位器电压Set_PWM(adc_value);          // 设置PWM占空比
}

3.5 主程序

void main(void){System_Init();while(1){Display_Speed();   // 显示转速Motor_Control();   // 调节电机转速}
}

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4 总结

本设计实现了 基于51单片机的霍尔测速仪表转速检测与电机调速系统。系统通过霍尔传感器获取转速信息，利用单片机进行计数和计算，并实时显示在LCD1602液晶屏上；同时，用户可通过电位器调节电机转速，单片机通过PWM方式驱动电机运行。

整个系统电路结构清晰，程序逻辑合理，能够满足 实时测速、数据显示与调速控制 的要求。该设计不仅适合于学习单片机应用系统开发，还可作为电机控制与传感器实验的教学案例，具有良好的实践和推广价值。