基于51單片機的車用數(shù)字儀表設計與實現(xiàn)

　　2.4 A/D轉換模塊

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

　　2.5 測速傳感器

　　---經(jīng)調查，速度傳感器是車輛傳感器中的易損器件，所以該系統(tǒng)對測速傳感器進行了改進，測速傳感器由霍爾開關、磁鐵組成。其工作原理是將霍爾開關和磁鐵分別安裝在車架、車輪的適當位置，車輛行駛時，在磁鐵的作用下，霍爾開關產(chǎn)生開關信號，通過在單位時間對其計數(shù)可計算出車輛的行駛的瞬時速度，累計開關信號可計算出車輛行使的距離。它具有靈敏度高、價格低廉、不易損壞等優(yōu)點。

　　2.6 其他模擬傳感器

　　---氣壓、油壓、油量等參數(shù)的測量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號通過ADC0809模數(shù)轉換后輸入單片機89C51，經(jīng)過相應軟件處理后輸出。

　　2.7 抗干擾設計

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

　　---具體地講，該系統(tǒng)主要采用了以下五個方面的抗干擾措施。

　　---采用抗干擾電源：

　　---單片機系統(tǒng)供電線路是干擾的主要來源，本系統(tǒng)的電源由車載電瓶提供，車輛的點火系統(tǒng)、音響設備等都可能對本系統(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UA7805C變壓，然后經(jīng)過穩(wěn)壓、濾波得到本系統(tǒng)電源。另外給每個集成電路芯片都安置一個0.01mF的陶瓷電容器，來消除大部分高頻干擾。同時，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，因此設計時將數(shù)字地與模擬地要分開，最后只在一點相連。

　　---光電隔離：

　　---在I/O通道上采用光電隔離器，將單片機系統(tǒng)與各種傳感器、開關從電氣上隔離開來，很大一部分干擾可被阻擋。本系統(tǒng)的測速子系統(tǒng)輸出的開關信號經(jīng)光電隔離器4N33耦合至單片機P3.2口。

　　---過壓保護電路：

　　---本系統(tǒng)在輸入輸出通道上也設計了過壓保護電路，它由限流電阻和穩(wěn)壓管組成，以防止引入高電壓，損害單片機系統(tǒng)。

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

　　---模/數(shù)轉換電路的抗干擾措施：

　　---本系統(tǒng)模/數(shù)轉換模塊ADC0809送出的數(shù)字信號經(jīng)鎖存器鎖存后傳送給單片機，鎖存器對干擾非常敏感，當鎖存線上出現(xiàn)干擾時，會盲目鎖存當前數(shù)據(jù)，為此可將鎖存器與單片機設計在同一電路板上，使傳輸線上傳送的是已經(jīng)鎖存好的控制信號。設計軟件時，盡可能快地重復輸出同一個信號，以減小干擾信號影響的概率。

　　---CPU抗干擾措施：

　　---當干擾信號作用到單片機本身時，單片機將不能按正常狀態(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。

　　---人工復位：當微處理器失控時，可使用復位方法處理，使程序自動從0000H開始執(zhí)行。為此系統(tǒng)設置了復位鍵，當微處理器失控時，只要按下復位鍵，并持續(xù)10ms以上即可。

　　---掉電保護：因為當車輛顛簸的路況時，可能引起電源等接觸不良，使系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，電源電壓恢復正常后，系統(tǒng)難以恢復正常。為此系統(tǒng)設計了掉電保護。掉電信號由硬件電路檢測到，加到單片機的外部中斷輸入端。將掉電中斷規(guī)定為高級中斷，使系統(tǒng)及時對掉電做出反應。在掉電中斷子程序中，首先進行現(xiàn)場保護，當電源恢復正常時，單片機重新復位，恢復現(xiàn)場，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位狀態(tài)。具體的講，可以在RAM中埋一些標志，在每次程序復位時，通過這些標志，可以判斷復位原因并根據(jù)不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不易察覺到程序被重新復位過。