基于51单片机的车用数字仪表设计与实现

　　2.4 A/D转换模块

　　---由于本系统需处理多路模拟信号，故采用ADC0809 A/D转换模块，它采用逐次逼近的方法完成A/D转换;其片内带有锁存功能的8 路模拟开关，可对8路0～5V的输入模拟电压信号进行转换, 完成一次转换约需100μs。其输出具有TTL三态锁存缓冲器,可直接接到单片机89C51的P0口。 ADC0809 与89C51接口电路如图4所示。

　　2.5 测速传感器

　　---经调查，速度传感器是车辆传感器中的易损器件，所以该系统对测速传感器进行了改进，测速传感器由霍尔开关、磁铁组成。其工作原理是将霍尔开关和磁铁分别安装在车架、车轮的适当位置，车辆行驶时，在磁铁的作用下，霍尔开关产生开关信号，通过在单位时间对其计数可计算出车辆的行驶的瞬时速度，累计开关信号可计算出车辆行使的距离。它具有灵敏度高、价格低廉、不易损坏等优点。

　　2.6 其他模拟传感器

　　---气压、油压、油量等参数的测量采用模拟传感器，其输出的模拟信号通过ADC0809模数转换后输入单片机89C51，经过相应软件处理后输出。

　　2.7 抗干扰设计

　　---由于本仪表系统是为汽车、摩托车设计的，而汽车、摩托车的点火系统有较强的电磁干扰，另外车辆移动性大，有可能处于较强电磁干扰的环境中，因此必须采取抗干扰措施，否则系统难以稳定、可靠运行。本系统采用的是由硬件和软件相结合的抗干扰措施。

　　---具体地讲，该系统主要采用了以下五个方面的抗干扰措施。

　　---采用抗干扰电源：

　　---单片机系统供电线路是干扰的主要来源，本系统的电源由车载电瓶提供，车辆的点火系统、音响设备等都可能对本系统产生干扰，为此，可将车载电瓶12V电源经磁珠和电容组成π形滤波电路后，再经过UA7805C变压，然后经过稳压、滤波得到本系统电源。另外给每个集成电路芯片都安置一个0.01mF的陶瓷电容器，来消除大部分高频干扰。同时，良好接地是系统稳定工作的重要条件，由于本系统既有模拟电路又有数字电路，因此设计时将数字地与模拟地要分开，最后只在一点相连。

　　---光电隔离：

　　---在I/O通道上采用光电隔离器，将单片机系统与各种传感器、开关从电气上隔离开来，很大一部分干扰可被阻挡。本系统的测速子系统输出的开关信号经光电隔离器4N33耦合至单片机P3.2口。

　　---过压保护电路：

　　---本系统在输入输出通道上也设计了过压保护电路，它由限流电阻和稳压管组成，以防止引入高电压，损害单片机系统。

　　---另外，本系统中，为消除按钮动作时产生抖动干扰，在按键与89C51间加入一个Schmitt触发器74HC14。

　　---模/数转换电路的抗干扰措施：

　　---本系统模/数转换模块ADC0809送出的数字信号经锁存器锁存后传送给单片机，锁存器对干扰非常敏感，当锁存线上出现干扰时，会盲目锁存当前数据，为此可将锁存器与单片机设计在同一电路板上，使传输线上传送的是已经锁存好的控制信号。设计软件时，尽可能快地重复输出同一个信号，以减小干扰信号影响的概率。

　　---CPU抗干扰措施：

　　---当干扰信号作用到单片机本身时，单片机将不能按正常状态执行程序，从而引起混乱。为此本系统采用了以下几种方法。

　　---人工复位：当微处理器失控时，可使用复位方法处理，使程序自动从0000H开始执行。为此系统设置了复位键，当微处理器失控时，只要按下复位键，并持续10ms以上即可。

　　---掉电保护：因为当车辆颠簸的路况时，可能引起电源等接触不良，使系统陷入混乱状态，电源电压恢复正常后，系统难以恢复正常。为此系统设计了掉电保护。掉电信号由硬件电路检测到，加到单片机的外部中断输入端。将掉电中断规定为高级中断，使系统及时对掉电做出反应。在掉电中断子程序中，首先进行现场保护，当电源恢复正常时，单片机重新复位，恢复现场，继续工作。至于程序跑飞，可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态。具体的讲，可以在RAM中埋一些标志，在每次程序复位时，通过这些标志，可以判断复位原因并根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不易察觉到程序被重新复位过。