基于51單片機的車(chē)用數字儀表設計與實(shí)現

　　2.4 A/D轉換模塊

　　---由于本系統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;其片內帶有鎖存功能的8 路模擬開(kāi)關(guān)，可對8路0～5V的輸入模擬電壓信號進(jìn)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(chē)輛傳感器中的易損器件，所以該系統對測速傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，測速傳感器由霍爾開(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(chē)架、車(chē)輪的適當位置，車(chē)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，通過(guò)在單位時(shí)間對其計數可計算出車(chē)輛的行駛的瞬時(shí)速度，累計開(kāi)關(guān)信號可計算出車(chē)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、油量等參數的測量采用模擬傳感器，其輸出的模擬信號通過(guò)ADC0809模數轉換后輸入單片機89C51，經(jīng)過(guò)相應軟件處理后輸出。

　　2.7 抗干擾設計

　　---由于本儀表系統是為汽車(chē)、摩托車(chē)設計的，而汽車(chē)、摩托車(chē)的點(diǎn)火系統有較強的電磁干擾，另外車(chē)輛移動(dòng)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，否則系統難以穩定、可靠運行。本系統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：

　　---單片機系統供電線(xiàn)路是干擾的主要來(lái)源，本系統的電源由車(chē)載電瓶提供，車(chē)輛的點(diǎn)火系統、音響設備等都可能對本系統產(chǎn)生干擾，為此，可將車(chē)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)穩壓、濾波得到本系統電源。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)，良好接地是系統穩定工作的重要條件，由于本系統既有模擬電路又有數字電路，因此設計時(shí)將數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，將單片機系統與各種傳感器、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。本系統的測速子系統輸出的開(kāi)關(guān)信號經(jīng)光電隔離器4N33耦合至單片機P3.2口。

　　---過(guò)壓保護電路：

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

　　---另外，本系統中，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/數轉換電路的抗干擾措施：

　　---本系統模/數轉換模塊ADC0809送出的數字信號經(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(xiàn)上出現干擾時(shí)，會(huì )盲目鎖存當前數據，為此可將鎖存器與單片機設計在同一電路板上，使傳輸線(xiàn)上傳送的是已經(jīng)鎖存好的控制信號。設計軟件時(shí)，盡可能快地重復輸出同一個(gè)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(shí)，單片機將不能按正常狀態(tài)執行程序，從而引起混亂。為此本系統采用了以下幾種方法。

　　---人工復位：當微處理器失控時(shí)，可使用復位方法處理，使程序自動(dòng)從0000H開(kāi)始執行。為此系統設置了復位鍵，當微處理器失控時(shí)，只要按下復位鍵，并持續10ms以上即可。

　　---掉電保護：因為當車(chē)輛顛簸的路況時(shí)，可能引起電源等接觸不良，使系統陷入混亂狀態(tài)，電源電壓恢復正常后，系統難以恢復正常。為此系統設計了掉電保護。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。將掉電中斷規定為高級中斷，使系統及時(shí)對掉電做出反應。在掉電中斷子程序中，首先進(jìn)行現場(chǎng)保護，當電源恢復正常時(shí)，單片機重新復位，恢復現場(chǎng)，繼續工作。至于程序跑飛，可以用軟件陷阱和看門(mén)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(shí)，通過(guò)這些標志，可以判斷復位原因并根據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性，用戶(hù)在使用時(shí)也不易察覺(jué)到程序被重新復位過(guò)。