若控制电流保持不变，则霍尔感应电压将随外界磁场强度而变化，根据这一原理，可以将两块永久磁钢固定在电动机转轴上转盘的边沿，转盘随被测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘附近安装一个霍尔元件，转盘随轴旋转时，霍尔元件受到磁钢所产生的磁场影响，输出脉冲信号。传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率范围更宽，输出信号更精确稳定，已在工业，汽车，航空等测速领域中得到广泛的应用。其频率和转速成正比，测出脉冲的周期或频率即可计算出转速。
三 系统硬件电路设计 3.1 单片机控制电路设计
系统选用 STC89C51 作为转速信号的处理核心。STC89C51 包含 2 个16位定时/计数器、4K×8 位片内 FLASH 程序存储器、4个8位并行I/O口。16 位定时/计数器用于实现待测信号的频率测量。8位并行口P0、P2用于把测量结果送到显示电路。4K×8 位片内FLASH程序存储器用于放置系统软件。STC89C51与具有更大程序存储器的芯片管脚兼容,如:89C52(8K×8 位)或 89C55(32K×8 位),为系统软件升级打下坚实的物质基础。STC89C51最大的优点是：可直接通过计算机串口线下载程序,而无需专用下载线和编程器。
STC89C51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等一台计算机所需要的基本功能部件。其基本结构框图如图3.1，包括：
·一个8位CPU； ·4KB ROM；
·128字节RAM数据存储器； ·21个特殊功能寄存器SFR；
· 4个8位并行I/O口，其中P0、P2为地址/数据线，可寻址64KB ROM或64KB
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RAM；
·一个可编程全双工串行口；
·具有5个中断源，两个优先级，嵌套中断结构； ·两个16位定时器/计数器； ·一个片内震荡器及时钟电路；
T0 T1 时钟源 CPU 4K ROM（EPROM） （8031无） 特殊功能寄存器SFR 128字节RAM 定时/计数器 T0、T1 并行I/O接口 串行接口 中断系统 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
STC89C51单片机结构框图
中断输入
STC89C51系列单片机中HMOS工艺制造的芯片采用双列直插(DIP)方式封装,有40个引脚。STC89C51单片机40条引脚说明如下:
(1)电源引脚。VCC正常运行和编程校验(8051/8751)时为5V电源,VSS为接地端。
（2）I/O总线。P0.0- P0.7（P0口），P1.0- P1.7（P1口），P2.0- P2.7（P2口），P3.0- P3.7（P3口）为输入/输出引线。
（3）时钟。
XTAL1：片内震荡器反相放大器的输入端。
XTAL2：片内震荡器反相放器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。 （4）控制总线。
由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。 值得强调的是，P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。如表3.1所示。
P3口引脚及线号 引脚 第二功能 7
P3.0 (10) P3.1 (11) P3.2 (12) P3.3 (13) P3.4 (14) P3.5 (15) P3.6 (16) P3.7 (17) 表3.1 P3口线的第二功能定义：
RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 串行输入口 串行输出口 外部中断0 外部中断1 定时器0外部输入 定时器1外部输入 外部数据存储器写脉冲 外部数据存储器读脉冲 STC89C51单片机的片外总线结构：
①地址总线（AB）：地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供8位地址（A0至A7）；P2口直接提供8位地址（A8至A15）。
②数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，由P0提供。
③控制总线（CB）：由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。
3.2 脉冲产生电路设计
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 特性:
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内部频率补偿
直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽(约1MHz) 电源电压范围宽：单电源(3—30V) 双电源(±1.5一±15V) 低功耗电流，适合于电池供电 低输入偏流
低输入失调电压和失调电流
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共模输入电压范围宽，包括接地
差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)
如图3.2所示，信号预处理电路为系统的前级电路，其中霍尔传感元件b,d
为两电源端，d接正极，b接负极；a,c两端为输出端，安装时霍尔传感器对准转盘上的磁钢,当转盘旋转时，从霍尔传感器的输出端获得与转速率成正比的脉冲信号，传感器内置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，图中LM358部分为过零整形电路使输入的交变信号更精确的变换成规则稳定的矩形脉冲，便于单片机对其进行计数。
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+15V+15VR510K+15V77 R11K33662LM32447+15V362LM32442R41K-15V10K10KR3R6PortU0R21KLM3584-15V-15V 10KRf3.3 按键电路设计 通过软件设置按键开关功能： 按 K0清零、复位 按K1显示计时时间 按K2显示计数脉冲数 此按键电路为低电平有效，当无按键按下时，单片机输入引脚P1.0、P1.1、P1.2、P1.3端口均为高电平。当其中任一按键按下时，其对应的P1端口变为低电平，在软件中利用这个低电平设计其功能。软件中还设置了按键防抖动误触发功能，软件中设置定时器1 50ms中断一次，每次中断都对按键进行扫描，如果扫描到有按键按下，则延迟10ms，再次进行键扫描，若仍有按键按下，则按键为真，并从P1口读取数据，低电平对应的即为有效按键，如图3.3所示。 按键电路图
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