基于AVR單片機的自行車行車記錄儀，包括軟硬件具體

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

該模塊采用的是標準的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

圖 4.2 嵌入式軟件層次結(jié)構(gòu)

這種軟件設(shè)計的好處是便于移植，當更換某一芯片時，只需要改變相應(yīng)芯片的驅(qū)動層，而不用修改封裝和應(yīng)用層，便可以使軟件繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)。

而如果更換單片機這一核心元件，也只需更改所有的驅(qū)動層便可以把軟件移植到其它單片機平臺，在編寫涉及到硬件的代碼時，可以盡量使用宏定義或者編寫多層結(jié)構(gòu)，使底層硬件操作的代碼達到最少，從而方便移植。

4.3 各個模塊實現(xiàn)原理

4.3.1 處理器模塊

首先在選擇CPU(Central Processing Unit，計算機中央處理器)之前，必須先分析完成這個作品所選的CPU必須具備的功能，如果CPU選的功能太過簡單就不能達到預(yù)期的效果，很多東西不能實現(xiàn)，而如果選擇很先進的CPU或者32位的高級單片機，首先第一個是不能充分利用這個單片機，第二是在成本上也會大幅上升，所以在選擇單片機時必須對所需要的功能進行合理的分析。

分析情況：

在顯示方面使用的是12864液晶的帶字庫液晶，該液晶操作簡單，只需普通的IO端口操作便可以解決控制，所以它對單片機沒有特殊的要求。

在存儲方面，使用的是ATMEL公司的AT24LC64 EEPROM存儲器，該存儲器走的是IIC(ATMEL公司開發(fā)的兩線串行總線)總線模式，雖然可以用一般的單片機模擬IIC總線，但是為了提高效率則必須選擇具有IIC總線接口的單片機，這個一般的51單片機已經(jīng)不能滿足，所以需考慮其它單片機。

時鐘模塊，用的是達拉斯的DS1302芯片，只需普通的端口操作就能完成。

打印機模塊，有下面的打印機實現(xiàn)原理(圖4.5)可知，我們必須選擇具有雙邊沿觸發(fā)的單片機，有這個功能的單片機ATMEL的AVR系列的中高端單片機能滿足，比如Atmega64及以上的單片機都具有這一功能。