模块详解
1.电源模块
本设计的电源模块分别由7805和7815两部分组成。由于霍尔传感器（HZL201）所需的电源电压为15V，而单片机和液晶显示屏（LM016L）所需的电压为5V，所以本设计采用给霍尔传感器和单片机分别供电的电源系统，其中电源电压为22V，电源模块原理图如图7-2所示。
图7-2 电源模块原理图
为了验证所测电路中霍尔传感器所需电源电压为15V，单片机和液晶显示屏所需电压为5V，采用电压表的方法验证，如图7-3所示。
2.霍尔传感器采集处理模块
传感器输出的转速信号为方波脉冲信号，它的高电平低于15V且高于14V，而低电平接近0V，可见该脉冲信号的电压幅值与单片机接口不匹配，因此该电路又选用了一个由三极管组成的整形电路处理转速信号，使其满足单片机的接收要求。当输出为高电平信号时，三极管Q1的基-射极处于正向偏置状态，故集-射极处于正向通路状态，其输出电压约为0V；当输出为低电平信号时，三极管Q1的基-射极处于反向偏置状态，故集-射极处于断路状态，其输出电压约为+5V。转速信号处理电路如图7-4所示，经处理后的方波脉冲信号满足单片机的接收要求。
图7-3 电源模块检测电路
本电路选用的是国产HZL201霍尔齿轮传感器，如图7-5所示。该霍尔齿轮传感器是一种用于测量速度、角度、转速、长度等的新型传感器，由传感黑色金属齿轮或齿条的齿数转换成电压脉冲信号来测量物体的速度、转速等参量。该传感器红色端接电源正极，黑色端接地，黄色端为输出端，三种颜色的接线被包含在绝缘介质中，而它有传感黑色金属目标，输出幅值与齿轮转速无关，低速性能优异，工作频率高达20kHz，抗电磁干扰，经过三防抗震处理，有电源极性反向保护，安装维修方便等特点。霍尔齿轮传感器电参数如表7-1所示。
图7-4 转速信号处理电路
图7-5 HZL201霍尔齿轮传感器
此霍尔齿轮传感器应用于汽车凸轮轴和曲轴速度/位置检测，汽车和工业用速度表，汽车的抗滑/牵引控制，链条传送带速度和距离检测，“运动停止”检测器、计数器中。
其连接和调节方式有：
①安装传感器时，齿轮转动方向要与安装标记平行以便得到最佳灵敏度。适当调节工作距离，可使传感器可靠工作。
②若无特殊说明，传感器均采用集电极开路输出方式。
红线：电源正极。黄线：输出。黑线：地。
③所测齿轮的齿间距应大于3mm。
表7-1 霍尔齿轮传感器电参数
霍尔传感器在测量机械设备的转速时，被测量机械的金属齿轮、齿条等运动部件会经过传感器的前端，引起磁场的相应变化，当运动部件穿过霍尔元件产生磁力线较为分散的区域时，磁场相对较弱，而穿过产生磁力线较为密集的区域时，磁场就相对较强。
霍尔传感器根据磁力线密度的变化，在磁力线穿过传感器上的感应元件时，产生霍尔电势。霍尔传感器的霍尔元件在产生霍尔电势后，会将其转换为交变电信号，最后传感器的内置电路会将此信号调整和放大，输出矩形脉冲信号。
由霍尔传感器的工作原理可知，霍尔传感器输出的转速信号为方波脉冲信号，所以在电路仿真中用脉冲信号代替霍尔传感器，脉冲信号参数如图7-6所示，经过霍尔传感器采集处理模块输出矩形脉冲信号，其检测和仿真电路如图7-7和图7-8所示。
图7-6 脉冲信号参数
图7-7 霍尔传感器采集处理模块检测电路
图7-8 霍尔传感器采集处理模块仿真电路
3.单片机处理模块
采用AT89C51单片机，选用12MHz的晶振频率。单片机的P3.5口接被处理后的被测信号，P2口接液晶显示器的数据输入端，P1.0、P1.1、P1.2通过外接控制电路接液晶显示器的控制端。单片机处理电路如图7-9所示。
图7-9 单片机处理电路
4.LCD液晶屏显示模块
本电路的显示模块由LM016L液晶组成，RS为数据或命令选择端，RW为读写控制端，E为使能端。其电路如图7-10所示。其中，D0～D7分别对应单片机的引脚P2.0～P2.7；RS命令选择端接单片机的引脚P1.0；RW读写控制端接单片机的引脚P1.1；E使能端接单片机的引脚P1.2。
霍尔转速计电路原理图如图7-11所示。
图7-10 LCD液晶屏显示模块电路图