霍尔网速测定

31基于MSP430的动感单车测速系统设计崔焕,程洋,丁元梦(武汉体育学院体育工程与信息技术学院,湖北武汉430079)摘要:主要论述了MSP430F149低功耗单片机TIMERA捕获方式的工作原理、霍尔传感器的工作方式,利用MSP430F149单片机捕获方式和霍尔传感器A44E设计了动感单车的速度测量系统,同时给出了较为精确的计算方法以及程序设计过程.
关键词:MSP430F149;霍尔传感器;动感单车测速中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1673-1131(2014)08-0031-03DesignofSpeedMeasurementSystemBasedonMSP430MCUCuiHuan,ChengYang,DingYuanmeng(WuhanInstituteofPhysicalEduction,engineeringandinformationtechnology,HuBeiWuhan430079)Abstract:ThispaperdiscussestheMSP430F149lowpowermicrocontrollerTIMERAwaytocapturetheworkingprincipleoftheHallsensorwork,usingMSP430F149microcontrollercapturemodeandHallsensorA44Edesignedspinningspeedmeas-uringsystems,andgivesamoreaccuratecalculationmethodandprogramdesignprocess.
Keywords:MSP430F149;Hallsensor;spinningspeed0引言随着现代科学和电子技术的发展,人们对速度测量的要求越来越高,不仅要求精度高,而且要求测量方便、快速、便携、低功耗等.
随着低功耗单片机的问世,各种低功耗手持设备逐渐应用于测速、认证和数据采集系统中.
MSP430F14x系列单片机是美国德州仪器(TI)公司推出的超低功耗FLASH型的16位RISC指令集单片机,具有多种工作模式和丰富的片内和片外资源,适合开发各种手持低功耗产品.
本文利用MSP430F149低功耗单片机的TIMERA捕获方式并结合霍尔传感器设计了一种新型测速系统,同时给出了精度计算方法和误差分析.
由于MSP430单片机捕获方式的时间采集是基于硬件时间复制,精度大大高于软件查询测量,故可以实现较高精度的速度测量,同时还具有功耗低、体积小、抗干扰等优点[1].
1霍尔传感器A44EA44E芯片属于开关型的霍尔器件,其工作电压范围比较宽(4.
5~18V),其输出的信号符合TTL电平标准,可以直接接到单片机的I/O端口上,而且其最高检测频率可达到1MHz.
A44E霍尔开关集成电路应用霍尔效应[2]原理,采用由半导体集成技术制造的磁敏电路,它是由电压调整器、霍尔电压发生器、差分放大器、史密特触发器、温度补偿电路和集电极开路的输出级组成的磁敏传感电路,其输入为磁感应强度,输出是一个数字电压信号[2].
1.
1A44E的测试特性霍尔开关电路的输出特性见图1所示.
在输入端输入电压Vcc,经稳压器稳压后加在霍耳电势发生器的两端,根据霍耳效应原理,当霍耳片处在磁场中时,在垂直于磁场的方向通以电流,则与这二者相垂直的方向上将会产生霍耳电势差VH输出,该VH信号经放大器放大后送至施密特触发器整形,使其成为方波输送到OC门输出.
当施加的磁场达到工作点(即BOP)时,触发器输出高电压(相对于地电位),使三极管导通,此时OC门输出端输出低电压,通常称这种状态为开.
当施加的磁场达到释放点(即BRP)时,触发器输出低电压,三极管截止,使OC门输出高电压,这种状态为关.
一般规定,当外加磁场的南极(S极)接近霍尔电路外壳上打有标志的一面时,作用到霍尔电路上的磁场方向为正,北极接近标志面时为负[3].
图1霍尔元件A44E输出特性1.
2A44E的硬件电路设计霍尔传感器A44E在测速系统中的主要作用是车轮转速采集.
车轮每转一周,磁铁经过A44E一次.
A44E的第3脚就输出一个脉冲信号作为430单片机的外部捕获信号.
单片机测量脉冲信号下降沿的个数和脉冲周期.
根据脉冲信号的个数计算出里程,根据脉冲信号的周期计算出速度并显示.
A44E与单片机的硬件电路连接如图2所示.
图2A44E与单片机硬件电路连接2014年第8期(总第140期)2014(Sum.
No140)信息通信INFORMATION&COMMUNICATIONSPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.
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com322基于MSP430单片机的测速系统的工作原理2.
1MSP430单片机TIMERA捕获方式的工作原理Timer_A有多个捕获/比较模块,每个模块都有自己的控制字CCTLx,当CCTLx中的CAPx=1时该模块工作在捕获模式.
这时如果在选定的引脚上发生设定的脉冲触发沿(上升沿、下降沿或任意跳变),则TAR中的值将写入到CCRx中.
具体循环捕获的过程如图3所示.
图3Timer_A循环捕获过程2.
2测速系统测速原理将磁钢吸附在动感单车的车轮上,每当磁钢靠近霍尔元件时引发霍尔元件产生电平由高至低的跳变,当磁钢远离霍尔元件时霍尔元件由于没有感受到磁场由低电平恢复至高电平,430单片机将通过对霍尔元件所产生的测量信号进行下降沿捕获,从而得到车轮的转速.
利用MSP430单片机的Timer_B定时器进行1s计时,对1s内Timer_A捕获的下降沿数量进行累加,累加结果即为动感单车的车轮转速n,为了模拟接近现实的骑行效果,根据车轮半径r求得动感单车的模拟速度,以及通过对动感单车车轮周长的累加最终得到模拟行驶距离s,其中num为磁钢数目,L为车轮周长.
(1)(2)(3)(4)同时,为了更加准确地对动感单车速度进行测量,可通过增加磁钢数量来提高精确度,具体磁钢安装位置如图4所示,其中1,2或3,4位置的连线经过车轮的圆心,磁钢均匀的分布在车轮四周.
图4磁钢在车轮中的安放位置2.
3下位机程序设计流程图5软件设计流程3上位机软件的设计制作3.
1选用c#语言编写下位机程序C#是Microsofe专门为.
NET量身打造的一种简单、安全、面向对象的程序设计语言,是专门为.
NET的应用而开发的语言.
.
NET框架为C#提供了一个强大的、易用的、逻辑结构一致的程序设计环境.
同时,公共语言运行时(CommonLanguageRuntime)为C#程序语言提供了一个托管的运行时环境,使程序比以往更加稳定、安全,其具有语言简洁、强大功能、快速应用开发、语言自由、强大的Web服务器控件以及支持跨平台等特点.
3.
2软件设计界面软件设计界面如图6所示.
图6软件设计界面信息通信崔焕等:基于MSP430的动感单车测速系统设计PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversionwww.
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com33一种基于Android平台的远程智能处理系统宋晓莹,王浩君,廖振松(湖北移动网管中心,湖北武汉430023)摘要:日常网络运维管理对网管支撑手段提出了更多移动化、智能化和终端化的要求,针对传统故障处理存在资源有限、手段欠缺的问题,基于安卓平台的强大开发能力,结合网管平台、网优平台、告警平台的各类支撑数据,构建了基于Android平台的远程智能处理系统,该系统将日常网元的维护指令(包括查询、设备重启等)植入应用APP,维护人员使用移动终端即可实现远程故障处理与日常例行巡检,为运维人员日常故障处理和故障排查提供技术支撑.
关键词:安卓;智能处理;EOMS;故障处理;网络运维中图分类号:TN943文献标识码:A文章编号:1673-1131(2014)08-0033-020引言随着网络建设的扩张,对网管支撑手段提出了更多移动化的要求,传统对于故障处理及故障排查,存在如下问题:(1)在运维工作中现场资源有限.
运维人员在工作中,一般都无法连接到内部网络,难以随时查询到设备诸如故障、告警详情等资料,在处理时存在一定的问题:外勤人员发现问题后向监控部上报问题,监控人员在办公网内查询不同的系统,分析问题原因,定位问题,再交由外勤人员处理,定位问题和处理问题的效率不高.
(2)缺乏整体情况与关联设备情况查看的手段.
现有工作中,缺乏对基站性能、告警等关键指标进行综合分析的手段.
且在工作中基本上是凭借自己的经验来处理设备故障,各运维人员自有的经验难以和其他人共享.
利用目前强大的手机硬件平台,可定制化的Android环境,以及已经逐渐普及的3G、4G网络,制作了基于Android平台的基站故障跟踪系统,能够方便的在日常运维中进行移动化办公.
具体内容包括:远程预处理指令查询,对日常产生的告警信息的处理方法提供指令的参考;综合查询,对日常的动环、性能、告警信息提供多方位的查询参考;支持远程手机查询华为、爱立信等告警信息的指令操作依据及处理方法.
方便现场维护人员、投诉处理人员能便捷地自助查询.
基于Android平台的远程预处理系统作为网管产品的延伸,很好地体现了移动性和便利性.
方便维护人员快速查询告警信息,及时了解告警信息,方便维护外勤人员根据告警信息及时处理问题,保障了工作流程的快速顺利进行,该系统向日常运维工作提供如下服务:(1)预处理查询可以协助维护人员快速根据相关告警信息得到正确的处理建议和手段;(2)通过综合查询可以查询相关专业的告警信息,如动环、性能、性能、传输告警、动环告警等专业;(3)统计功能能记录当前用户查询的历史内容跟次数;(4)指令操作可以查询告警状态.
2基于Android平台的远程智能处理系统2.
1建设思路基于Android平台的远程预处理系统让一线的维护人员、巡检人员能够方便地在日常运维中进行移动化办公,给一线的维护人员、巡检人员提供方便的查询工具.
随着移动通信网络的建设面不断扩大,相应的巡检工作也在不断地增多,也对日常运维相关工作提出了新的要求和标准.
因此,基于And-roid平台的远程智能处理系统,主要从以下几个方面开展工作:(1)预处理指令查询,可以查询厂家名、称告警设备类型、告警描述业务影响等;(2)通过综合查询可以查询相关专业的告警信息如动环、传输、性能等;(3)通过文字化的方式呈现基本结果,缩短与监控人员的沟通时间;(4)可通过外网访问APP,随时通过手机了解告警信息并,通过告警信息得到正确的处理建议和解决方案;(5)指令操作可以查询告警状态.
2.
2系统架构及功能模块介绍基于Android平台的远程智能处理系统的系统架构图如4测试结果经多次测量,系统设计满足设计要求,系统稳定性良好,下位机可以较为准确的检测出动感单车的车轮速度,同时上下位机可实现数据与显示时间同步,上位机可形成速度图像,并将数据存储在电脑中.
5结语本系统采用430单片机为控制核心,利用霍尔元件进行速度检测.
整体采用模块化设计,成本低、功能强、功耗小、直观准确,系统硬件电路简单,子程序具有通用性,可方便地移植到汽车、摩托车、电动机等需要测速的系统中使用.
另外本系统包括上位机程序,使得用户在室内健身过程中的数据可在程序中形成速度图像,记录用户的运动状态,并存储运动数据.
参考文献:[1]金华,于瑞华.
基于MSP430单片机的测速系统设计[J].
微计算机信息,2012,28(3)[2]田汉波,赵英俊.
一种基于线性霍尔传感器的直流电机转速测量方法[J].
机械与电子,2007(1):31-33[3]杨继生,刘芬.
霍尔传感器A44E在车轮测速中的应用研究[A].
电子测量技术,2009基金项目:2013年湖北省大学生创新创业训练计划项目(编号:201310522012)2014年第8期(总第140期)2014(Sum.
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