本文介绍了一种以MCS 51单片机为主控器，以ADC0809为中心，以气压、油压、温度、霍尔元件等传感器为首要外围元件的车用数字外表(VDI)的规划与完结。该外表体系具有显现直观、精确，运用便利牢靠等长处，代表了车用外表的最新发展趋势。
车辆外表是驾驶员与轿车进行信息沟通的重要接口和界面，是车辆安全行进的重要确保。跟着电子技能的广泛运用，传统轿车外表逐渐被微处理器为中心的电子操控数字外表替代已成为必然趋势。但是，现在国内车辆外表数字化水平还不高，绝大部分外表仍是模仿式的，而大多数模仿外表表头的体积较大、数量多，使得显现体系拥挤不堪，影响漂亮;别的一些模仿外表故障率高，增加了用户的经济负担，减小了车辆行使的安全系数。
—为战胜这些缺陷，文中提出用51单片机、模/数转化器材ADC0809及霍尔开关及数字式温度传感器DS18B20等对其进行技能改善，规划并完结了新式全数字外表体系，该外表体系有显现直观精确、灵敏度高、运用寿命长、灵活漂亮、本钱低一级长处。
1体系组成及作业原理
—本体系功用由硬件和软件两大部份和谐完结，硬件部分首要完结各种传感器信号的收集、转化，各种信息的显现等;软件首要完结信号的处理及操控功用等。
—其作业原理是89C51单片机顺次查询各传感器的输出信号(气压、油压等模仿传感器输出的模仿信号需求经过ADC0809进行模数转化); 然后89C51对输入信号进行相应处理后经过显现模块44780输出，一同还可输出各种告警信号。
2硬件构成
—该体系硬件首要包含以下几个模块： 89C51主控模块、传感器模块、ADC0809模/数转化模块、44780显现模块等。其间89C51首要完结外围硬件的操控以及一些运算功用，传感器完结信号的采样功用，ADC0809完结将模仿信号转化成数字信号的功用，44780显现模块完结字符、数字的显现功用。
2.1 主控模块
—体系选用ATMEL公司出产的AT89C51单片机，它带有4KB闪速式存储器、128B内存，最大作业频率24MHz，一同，具有32条输入输出线，16位守时/计数器，5个中止源，1个串行口。
2.2 温度传感器DS18B20
—DS18B20是Dallas公司推出的单线数字式测温芯片，它能在现场收集温度数据，并将温度数据直接转化成数字量输出。DS18B20与AT89C51的接口电路图如图2所示，其间DS18B20作业在外部电源供电办法，单片机89C51选用P2.0和DS18B20通讯。
2.3 44780显现模块
—本体系选用44780驱动的LCD，HD44780(KS0062)是用低功耗CMOS技能制作的大规模点阵LCD操控器(兼带驱动器)，和4bit/8bit微处理器相连，它能使点阵LCD显现大小写英文字母、数字和符号等丰厚的信息，一同有较强的通用性运用，运用便利，用户能用少数元件就可组成一个完好点阵LCD体系，送入相关的数据和指令就可完结所需的显现。
—44780显现模块有8条数据线，3条操控线。可与微处理器或微操控器相连，经过送入数据和指令，就可使模块正常作业，44780显现模块和89C51单片机衔接电路如图3所示。
—需求阐明的是，真实投入运用的显现模块需求依据车辆出产厂家对外表显现界面的详细需求到液晶出产公司定制。
2.4 A/D转化模块
—因为本体系需处理多路模仿信号，故选用ADC0809 A/D转化模块，它选用逐次迫临的办法完结A/D转化;其片内带有锁存功用的8 路模仿开关，可对8路0～5V的输入模仿电压信号进行转化, 完结一次转化约需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
—经查询，速度传感器是车辆传感器中的易损器材，所以该体系对测速传感器进行了改善，测速传感器由霍尔开关、磁铁组成。其作业原理是将霍尔开关和磁铁别离安装在车架、车轮的恰当方位，车辆行进时，在磁铁的效果下，霍尔开关发生开关信号，经过在单位时刻对其计数可计算出车辆的行进的瞬时速度，累计开关信号可计算出车辆行使的间隔。它具有灵敏度高、价格低廉、不易损坏等长处。
2.6 其他模仿传感器
—气压、油压、油量等参数的丈量选用模仿传感器，其输出的模仿信号经过ADC0809模数转化后输入单片机89C51，经过相应软件处理后输出。
2.7 抗搅扰规划
—因为本外表体系是为轿车、摩托车规划的，而轿车、摩托车的焚烧体系有较强的电磁搅扰，别的车辆移动性大，有或许处于较强电磁搅扰的环境中，因而有必要采纳抗搅扰办法，不然体系难以安稳、牢靠运转。本体系选用的是由硬件和软件相结合的抗搅扰办法。
—详细地讲，该体系首要选用了以下五个方面的抗搅扰办法。
—选用抗搅扰电源：
—单片机体系供电线路是搅扰的首要来历，本体系的电源由车载电瓶供给，车辆的焚烧体系、音响设备等都或许对本体系发生搅扰，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、滤波得到本体系电源。别的给每个%&&&&&%芯片都安顿一个0.01mF的陶瓷%&&&&&%器，来消除大部分高频搅扰。一同，杰出接地是体系安稳作业的重要条件，因为本体系既有模仿电路又有数字电路，因而规划时将数字地与模仿地要分隔，最终只在一点相连。
—光电阻隔：
—在I/O通道上选用光电阻隔器，将单片机体系与各种传感器、开关从电气上阻隔开来，很大一部分搅扰可被阻挠。本体系的测速子体系输出的开关信号经光电阻隔器4N33耦合至单片机P3.2口。
—过压维护电路：
—本体系在输入输出通道上也规划了过压维护电路，它由限流电阻和稳压管组成，以避免引进高电压，危害单片机体系。
—别的，本体系中，为消除按钮动作时发生颤动搅扰，在按键与89C51间参加一个Schmitt触发器74HC14。
—模/数转化电路的抗搅扰办法：
—本体系模/数转化模块ADC0809送出的数字信号经锁存器锁存后传送给单片机，锁存器对搅扰十分灵敏，当锁存线上呈现搅扰时，会盲目锁存当时数据，为此可将锁存器与单片机规划在同一电路板上，使传输线上传送的是现已锁存好的操控信号。规划软件时，尽或许快地重复输出同一个信号，以减小搅扰信号影响的概率。
—CPU抗搅扰办法：
—当搅扰信号效果到单片机自身时，单片机将不能按正常状况履行程序，然后引起紊乱。为此本体系选用了以下几种办法。
—人工复位：当微处理器失控时，可运用复位办法处理，使程序主动从0000H开端履行。为此体系设置了复位键，当微处理器失控时，只要按下复位键，并持续10ms以上即可。
—掉电维护：因为当车辆波动的路况时，或许引起电源等接触不良，使体系堕入紊乱状况，电源电压康复正常后，体系难以康复正常。为此体系规划了掉电维护。掉电信号由硬件电路检测到，加到单片机的外部中止输入端。将掉电中止规定为高档中止，使体系及时对掉电做出反响。在掉电中止子程序中，首要进行现场维护，当电源康复正常时，单片机从头复位，康复现场，持续作业。至于程序跑飞，能够用软件圈套和看门狗将程序拉回到复位状况。详细的讲，能够在RAM中埋一些标志，在每次程序复位时，经过这些标志，能够判别复位原因并依据不同的标志直接跳到相应的程序。这样能够使程序运转有连续性，用户在运用时也不易察觉到程序被从头复位过。
3 软件规划
—该体系软件首要由主程序、中止子程序、数据收集与A/D转化子程序、显现子程序、告警子程序等六大模块组成，因为C言语编写的软件易于完结模块化，生成的机器代码质量高、可读性强、移植好，所以本体系的软件选用C言语编写，在Keil Vision3 Demo版别的集成开发环境下进行编译衔接。
3.1主程序规划
—主程序首要完结硬件初始化、子程序调用等功用，主程序流程图如图5所示。
3.2数据收集子程序规划
—数据收集与A/D转化子程序依据输入参数对相应的模仿信号进行采样、量化及处理，并将相应信号的数值回来主程序。
3.3显现子程序规划
—显现子程序完结符号、数值的显现输出。
3.4中止子程序规划
—中止子程序有三种中止源：键盘、车轮(车轮每转一圈发生一个中止脉冲)及掉电维护电路，别离完结面板功用设置、测速功用和掉电维护。因为本体系中止源共有6个，所以用优先权编码器(74LS148)对外部中止源进行了扩展。
3.5告警子程序
—首要完结反常情况下操控告警信号输出。如当冷却液温度升高到挨近沸点(例如95～98℃)时，或燃油箱内的燃油量少于某一规定值时，音频告警设备会宣布不同频率的告警信号，一同相应的指示灯发亮(点亮告警指示灯的使命由显现子程序来完结)，以引起驾驶员的留意。
4 仿真与调试
4.1仿真器挑选
—本体系选用ME-52单片机仿真开发体系，它实时仿真频率高达33MHz，供给2～24MHz的时钟信号。一同它供给64KB程序代码存储器，支撑仿真一切程序和数据地址空间，支撑Franklin V3.xx/Keil 6.xx编译衔接东西。具有别离独立操控项目文件的项目管理器。别的具有VC++风格的窗口驻留，窗口动态切分和作业簿形式窗口界面。
4.2仿真调试
—在仿真调试阶段，选用“自底向上逐渐集成”的战略，逐模块进行仿真测验，在此基础上逐渐集成。比如可先仿真显现模块、测速子模块、测温子模块等，然后将仿真成功的模块逐一参加主程序进行仿真，在仿真过程中发现过错，选用“分块紧缩战略”，快速找到并改正过错;留意在集成过程中呈现问题，大多是因为模块间资源运用抵触引起的。当软件模块仿真成功后，可与硬件一同进行在线仿真，此刻在调试中呈现的问题大多是因为衔接线衔接过错、虚焊、布线不合理等原因形成的。
5 结束语
—跟着电子技能的广泛运用，车辆外表显现屏幕的液晶化必将成为一种发展趋势，文中提出使用51单片机和新式传感器对车用外表进行改善，现在原型机已取得成功。运转结果表明，新式数字外表体系牢靠性高、运用便利，下一步将在此基础上开发归纳信息体系，扩大显现和操控的信息品种，如:交通地图信息、行程信息、网络信息、电话信息、操控空调体系及音响体系等，给用户供给更大的便利。
