基于51單片機的車用數(shù)字儀表設(shè)計與實現(xiàn)(圖)

making vehicle digital instruments based on mcs 51 mcu 摘 要：介紹了一種以mcs 51單片機為主控器，以adc0809為核心，以氣壓、油壓、溫度、霍爾元件等傳感器為主要外圍元件的車用數(shù)字儀表（vdi）的設(shè)計與實現(xiàn)。該儀表系統(tǒng)具有顯示直觀、準確，使用方便可靠等優(yōu)點，代表了車用儀表的最新發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞： mcs 51單片機；傳感器；車用數(shù)字儀表引言
---車輛儀表是駕駛員與汽車進行信息交流的重要接口和界面，是車輛安全行駛的重要保證。隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)汽車儀表逐漸被微處理器為核心的電子控制數(shù)字儀表取代已成為必然趨勢。然而，目前國內(nèi)車輛儀表數(shù)字化水平還不高，絕大部分儀表還是模擬式的，而大多數(shù)模擬儀表表頭的體積較大、數(shù)量多，使得顯示系統(tǒng)擁擠不堪，影響美觀；另外一些模擬儀表故障率高，增加了用戶的經(jīng)濟負擔，減小了車輛行使的安全系數(shù)。
---為克服這些缺點，文中提出用51單片機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器件adc0809及霍爾開關(guān)及數(shù)字式溫度傳感器ds18b20等對其進行技術(shù)改進，設(shè)計并實現(xiàn)了新型全數(shù)字儀表系統(tǒng)，該儀表系統(tǒng)有顯示直觀準確、靈敏度高、使用壽命長、靈巧美觀、成本低等優(yōu)點。

1系統(tǒng)組成及工作原理
---本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成各種傳感器信號的采集、轉(zhuǎn)換，各種信息的顯示等；軟件主要完成信號的處理及控制功能等。
---其工作原理是89c51單片機依次查詢各傳感器的輸出信號（氣壓、油壓等模擬傳感器輸出的模擬信號需要經(jīng)過adc0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換）； 然后89c51對輸入信號進行相應(yīng)處理后通過顯示模塊44780輸出，同時還可輸出各種告警信號。 2硬件構(gòu)成
---該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個模塊： 89c51主控模塊、傳感器模塊、adc0809模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、44780顯示模塊等。其中89c51主要完成外圍硬件的控制以及一些運算功能，傳感器完成信號的采樣功能，adc0809完成將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的功能，44780顯示模塊完成字符、數(shù)字的顯示功能。
2.1 主控模塊
---系統(tǒng)采用atmel公司生產(chǎn)的at89c51單片機，它帶有4kb閃速式存儲器、128b內(nèi)存，最大工作頻率24mhz，同時，具有32條輸入輸出線，16位定時/計數(shù)器，5個中斷源，1個串行口。
2.2 溫度傳感器ds18b20
---ds18b20是dallas公司推出的單線數(shù)字式測溫芯片，它能在現(xiàn)場采集溫度數(shù)據(jù)，并將溫度數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。ds18b20與at89c51的接口電路圖如圖2所示，其中ds18b20工作在外部電源供電方式，單片機89c51采用p2.0和ds18b20通信。
2.3 44780顯示模塊
---本系統(tǒng)采用44780驅(qū)動的lcd，hd44780（ks0062）是用低功耗cmos技術(shù)制造的大規(guī)模點陣lcd控制器（兼帶驅(qū)動器），和4bit/8bit微處理器相連，它能使點陣lcd顯示大小寫英文字母、數(shù)字和符號等豐富的信息，同時有較強的通用性應(yīng)用，使用方便，用戶能用少量元件就可組成一個完整點陣lcd系統(tǒng)，送入相關(guān)的數(shù)據(jù)和指令就可實現(xiàn)所需的顯示。
---44780顯示模塊有8條數(shù)據(jù)線，3條控制線?？膳c微處理器或微控制器相連，通過送入數(shù)據(jù)和指令，就可使模塊正常工作，44780顯示模塊和89c51單片機連接電路如圖3所示。
---需要說明的是，真正投入使用的顯示模塊需要根據(jù)車輛生產(chǎn)廠家對儀表顯示界面的具體需求到液晶生產(chǎn)公司定制。
2.4 a/d轉(zhuǎn)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(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 路模擬開關(guān)，可對8路0～5v的輸入模擬電壓信號進行轉(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(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)對測速傳感器進行了改進，測速傳感器由霍爾開關(guān)、磁鐵組成。其工作原理是將霍爾開關(guān)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