基于51單片機(jī)的車用數(shù)字儀表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.4 A/D轉(zhuǎn)換模塊

　　---由于本系統(tǒng)需處理多路模擬信號(hào)，故采用ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換模塊，它采用逐次逼近的方法完成A/D轉(zhuǎn)換;其片內(nèi)帶有鎖存功能的8 路模擬開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路0～5V的輸入模擬電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 完成一次轉(zhuǎn)換約需100μs。其輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器,可直接接到單片機(jī)89C51的P0口。 ADC0809 與89C51接口電路如圖4所示。

　　2.5 測(cè)速傳感器

　　---經(jīng)調(diào)查，速度傳感器是車輛傳感器中的易損器件，所以該系統(tǒng)對(duì)測(cè)速傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，測(cè)速傳感器由霍爾開(kāi)關(guān)、磁鐵組成。其工作原理是將霍爾開(kāi)關(guān)和磁鐵分別安裝在車架、車輪的適當(dāng)位置，車輛行駛時(shí)，在磁鐵的作用下，霍爾開(kāi)關(guān)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)，通過(guò)在單位時(shí)間對(duì)其計(jì)數(shù)可計(jì)算出車輛的行駛的瞬時(shí)速度，累計(jì)開(kāi)關(guān)信號(hào)可計(jì)算出車輛行使的距離。它具有靈敏度高、價(jià)格低廉、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)。

　　2.6 其他模擬傳感器

　　---氣壓、油壓、油量等參數(shù)的測(cè)量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號(hào)通過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)89C51，經(jīng)過(guò)相應(yīng)軟件處理后輸出。

　　2.7 抗干擾設(shè)計(jì)

　　---由于本儀表系統(tǒng)是為汽車、摩托車設(shè)計(jì)的，而汽車、摩托車的點(diǎn)火系統(tǒng)有較強(qiáng)的電磁干擾，另外車輛移動(dòng)性大，有可能處于較強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，因此必須采取抗干擾措施，否則系統(tǒng)難以穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。本系統(tǒng)采用的是由硬件和軟件相結(jié)合的抗干擾措施。

　　---具體地講，該系統(tǒng)主要采用了以下五個(gè)方面的抗干擾措施。

　　---采用抗干擾電源：

　　---單片機(jī)系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來(lái)源，本系統(tǒng)的電源由車載電瓶提供，車輛的點(diǎn)火系統(tǒng)、音響設(shè)備等都可能對(duì)本系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，為此，可將車載電瓶12V電源經(jīng)磁珠和電容組成π形濾波電路后，再經(jīng)過(guò)UA7805C變壓，然后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓、濾波得到本系統(tǒng)電源。另外給每個(gè)集成電路芯片都安置一個(gè)0.01mF的陶瓷電容器，來(lái)消除大部分高頻干擾。同時(shí)，良好接地是系統(tǒng)穩(wěn)定工作的重要條件，由于本系統(tǒng)既有模擬電路又有數(shù)字電路，因此設(shè)計(jì)時(shí)將數(shù)字地與模擬地要分開(kāi)，最后只在一點(diǎn)相連。

　　---光電隔離：

　　---在I/O通道上采用光電隔離器，將單片機(jī)系統(tǒng)與各種傳感器、開(kāi)關(guān)從電氣上隔離開(kāi)來(lái)，很大一部分干擾可被阻擋。本系統(tǒng)的測(cè)速子系統(tǒng)輸出的開(kāi)關(guān)信號(hào)經(jīng)光電隔離器4N33耦合至單片機(jī)P3.2口。

　　---過(guò)壓保護(hù)電路：

　　---本系統(tǒng)在輸入輸出通道上也設(shè)計(jì)了過(guò)壓保護(hù)電路，它由限流電阻和穩(wěn)壓管組成，以防止引入高電壓，損害單片機(jī)系統(tǒng)。

　　---另外，本系統(tǒng)中，為消除按鈕動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)干擾，在按鍵與89C51間加入一個(gè)Schmitt觸發(fā)器74HC14。

　　---模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路的抗干擾措施：

　　---本系統(tǒng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC0809送出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)鎖存器鎖存后傳送給單片機(jī)，鎖存器對(duì)干擾非常敏感，當(dāng)鎖存線上出現(xiàn)干擾時(shí)，會(huì)盲目鎖存當(dāng)前數(shù)據(jù)，為此可將鎖存器與單片機(jī)設(shè)計(jì)在同一電路板上，使傳輸線上傳送的是已經(jīng)鎖存好的控制信號(hào)。設(shè)計(jì)軟件時(shí)，盡可能快地重復(fù)輸出同一個(gè)信號(hào)，以減小干擾信號(hào)影響的概率。

　　---CPU抗干擾措施：

　　---當(dāng)干擾信號(hào)作用到單片機(jī)本身時(shí)，單片機(jī)將不能按正常狀態(tài)執(zhí)行程序，從而引起混亂。為此本系統(tǒng)采用了以下幾種方法。

　　---人工復(fù)位：當(dāng)微處理器失控時(shí)，可使用復(fù)位方法處理，使程序自動(dòng)從0000H開(kāi)始執(zhí)行。為此系統(tǒng)設(shè)置了復(fù)位鍵，當(dāng)微處理器失控時(shí)，只要按下復(fù)位鍵，并持續(xù)10ms以上即可。

　　---掉電保護(hù)：因?yàn)楫?dāng)車輛顛簸的路況時(shí)，可能引起電源等接觸不良，使系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電源電壓恢復(fù)正常后，系統(tǒng)難以恢復(fù)正常。為此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了掉電保護(hù)。掉電信號(hào)由硬件電路檢測(cè)到，加到單片機(jī)的外部中斷輸入端。將掉電中斷規(guī)定為高級(jí)中斷，使系統(tǒng)及時(shí)對(duì)掉電做出反應(yīng)。在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，當(dāng)電源恢復(fù)正常時(shí)，單片機(jī)重新復(fù)位，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)工作。至于程序跑飛，可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)。具體的講，可以在RAM中埋一些標(biāo)志，在每次程序復(fù)位時(shí)，通過(guò)這些標(biāo)志，可以判斷復(fù)位原因并根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不易察覺(jué)到程序被重新復(fù)位過(guò)。