基于AVR單片機的自行車行車記錄儀，軟硬件協(xié)同

由以上工作原理可知，可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R3，從而來調(diào)節(jié)觸發(fā)電平。并且通過點亮燈LED1來指示信號的輸出。

改良后的霍爾傳感器信號輸出波形如圖3.5所示

圖3.5 霍爾傳感器輸出信號

霍爾傳感器信號輸出如上圖3.5可知，經(jīng)過改良后的霍爾傳感器能輸出一個單片機能識別的方波，并且可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R3來調(diào)節(jié)傳感器的觸發(fā)電平，同時通過指示燈LED1來指示信號的輸出，最主要達到了增強信號的可處理性的目的。

3.3 打印機

打印機在打印的時候需要大電流提供，而單片機的IO管腳最多只能提供20mA的電流，所以打印機在打印之前需要有額外的驅(qū)動電路來提供打印需要的電流。打印機實物接口如下圖3.6所示

圖3.6 打印機實物接口

其中的信號接口如圖3.7所示

圖 3.7 打印機信號接口

打印機電機驅(qū)動如下圖 3.8所示，打印機主要信號包括，電機驅(qū)動信號：Motor(+)，4個打印針驅(qū)動信號：(6,7,8,9)。

電機驅(qū)動電路如下圖3.8所示

圖3.8 打印機電機驅(qū)動

打印機電機驅(qū)動如上圖3.8所示，信號由AVR_PRINT_ON腳輸入，高電平驅(qū)動，當(dāng)產(chǎn)生高電平時，通過三極管Q1驅(qū)動打印機打印。

打印針的驅(qū)動如下圖3.9所示

圖3.9 打印針驅(qū)動

AVR_PRINT_A為信號輸入腳，低電平驅(qū)動，當(dāng)該腳為低電平時，通過三極管Q3和Q4驅(qū)動打印針PRINT_A打印。

3.4 其它外圍電路

除了以上涉及核心電路外，其它比如時間顯示，數(shù)據(jù)存儲，溫度顯示等，都分別需要不同的硬件模塊提供支持。

3.4.1 時鐘模塊

這里時鐘采用了達拉斯的DS1302時鐘芯片，時鐘模塊電路圖如圖3.10所示

圖3.10 DS1302時鐘模塊

該模塊采用串行工作模式，通過SCLK(Signal Clock，信號時鐘)， I/O(Input And Output，輸入輸出信號)，RST(Reset 復(fù)位信號)三線控制芯片工作。

3.4.2 數(shù)據(jù)儲存模塊

數(shù)據(jù)存儲采用了ATMEL公司的24LC64 EEPROM(可編程電可擦除存儲芯片)，模塊電路圖如圖3.11所示

圖3.11 EEPROM存儲電路

該模塊采用的是標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線模式，操作簡單方便，總?cè)萘繛?4Kbit，8K字節(jié)，對于存儲記錄儀的參數(shù)是綽綽有余。

3.4.3 溫度傳感模塊

溫度傳感器采用的是達拉斯的DS18B20，單總線模式，溫度傳感器模塊電路圖如圖3.12所示

圖 3.12 溫度傳感器模塊

溫度傳感器模塊如上圖3.1所示，DS18B20采用的是單總線模式，該數(shù)字溫度傳感器最大的的特點是，只需一個IO管腳便可以控制其工作，并且該傳感器傳感溫度精確，最小可以精確到0.0625℃。

3.4.4 獨立按鍵模塊

獨立按鍵模塊是提供用戶來控制和使用UI界面，原理圖如下圖3.13所示

圖3.13 獨立按鍵電路

獨立按鍵電路如上圖3.13所示，每個按鍵按下時都會產(chǎn)生一個中斷，在設(shè)計嵌入式軟件時可以通過在按鍵中斷內(nèi)判斷按鍵值，并且可以通過定時器去除抖動，這種軟件設(shè)計可以避免軟件延時去抖，從而提高了整套軟件的運行效率。

4. 軟件系統(tǒng)設(shè)計

本套軟件主要實現(xiàn)自行車行車記錄的智能控制，其實現(xiàn)的功能主要有以下幾點：

顯示平均行車速度，實時行車速度，時間和溫度

記錄行車速度、行車總里程、單次行車里程

記錄總行車時間，單次行車時間

輪胎圓周設(shè)定，總里程初值設(shè)定

自動關(guān)機，節(jié)電保護

行車統(tǒng)計信息打印

貪吃蛇小游戲

時間顯示和時間設(shè)置

4.1 軟件總體框架

軟件總體流程圖如下圖4.1所示

圖4.1 嵌入式軟件整體流程圖

4.2 軟件說明

該嵌入式軟件設(shè)計的思想主要是模塊化的程序設(shè)計思想，其中需要驅(qū)動的模塊主要有以下幾點：

DS1302時鐘模塊驅(qū)動

DS18B20數(shù)字溫度傳感器模塊驅(qū)動

24LC64 EEPROM存儲模塊驅(qū)動

12864液晶顯示模塊驅(qū)動

霍爾傳感器計速模塊驅(qū)動

EPSON M-150II微型打點打印機驅(qū)動

軟件主要包含三層結(jié)構(gòu)，分別為應(yīng)用層，封裝層以及驅(qū)動層。其軟件層次結(jié)構(gòu)如下圖4.2所示

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