基于AVR單片機的自行車行車記錄儀，包括軟硬件具體

霍爾傳感器，霍爾傳感器測速必須具有兩個內置外設，一個是外部下降沿中斷，一個是內部定時器。

內存空間要求：在做用戶界面以及制作貪吃蛇等游戲時都必須開很大的緩存，所以必須具備一定的內存容量，初步估計需要2K內存以上。

由以上6點分析，這里我選擇了ATMEL公司的AVR系列單片機Atmega64，該款單片機價格便宜，功能強大，能滿足上面7點的全部要求。其資源如下：

工作于16M時性能高達16MIPS，速度快

64K flash程序代碼空間

4K 的內部SRAM，足夠滿足UI界面以及其他的緩存

內置IIC和SPI總線接口

8路外部中斷，有4路能實現(xiàn)雙邊沿中斷

3路定時急速器(2路8位，1路16位)

兩個串行USART口

53個普通IO端口(大部分復用)

由以上八點可以看出，該款單片機完全能夠滿足這個產品需要的功能，并且Atmega64為基于RSIC結構的8位低功耗CMOS微處理器，降低功耗，是做行車記錄儀的首選單片機。

結論：最終選擇的單片機為ATMEL公司的Atmega64八位高性能單片機。

4.3.2 用戶UI界面原理

在這個嵌入式軟件中，最關鍵也是最富有挑戰(zhàn)的便是用戶界面，即菜單系統(tǒng)，如果只是用簡單的switch，case語句，那在三層菜單的基礎上，那將會是一個非常龐大的代碼，并且可讀性差，維護十分困難，當需要增加或則刪減菜單時都是一件非常痛苦的事情。

通過各種資料的搜索與整理，并且通過自己的改良，用了一種基于節(jié)點編號的方法實現(xiàn)了這個菜單系統(tǒng)。

首先、菜單是有層次的，并且每一層菜單都有不同的不同的條數(shù)，比如第一層菜單有四條，第一層菜單第一條的子菜單都3條，而第一層菜單第二條的子菜單有2條。

加入以個十百來標識菜單所在的層次，以每一位的大小來標識當前菜單再當前層次的條數(shù)，則可以推斷出每條菜單都有一個唯一的ID，我們稱之為節(jié)點。

基于節(jié)點編號的菜單系統(tǒng)的結構如下圖4.3所示

圖4.3 基于節(jié)點編號的菜單系統(tǒng)結構

結構分析：菜單系統(tǒng)結構圖如上圖4.3所示，可見很明顯，菜單為3層菜單結構，第一層總共有兩條菜單，其編號分別是1和2，在例如在第三層中節(jié)點編號為133的菜單，由該節(jié)點知，該條菜單再當前層次的第三條，并且位于上層菜單的第三條，位于上上層菜單(即一級菜單)的第一條。其它菜單的結構和這個一樣。

由以上分析可知，菜單的結構很明顯的構成了一個標準的二叉樹，并且其父子節(jié)點有很明顯的算術關系，其關系如下。

父節(jié)點 = 當前節(jié)點%10;(%操作為求余操作)

子節(jié)點 = 當前節(jié)點*10 + 1;

如果沒有父節(jié)點或者子節(jié)點，則分別把這兩個節(jié)點設置成空節(jié)點。

有了這個方法，要實現(xiàn)一個菜單系統(tǒng)便是一個很簡單的事情了，這套菜單系統(tǒng)還能實現(xiàn)翻頁等復雜操作，并且增加或刪除節(jié)點十分方便I，只需修改相應節(jié)點的編號就可以實現(xiàn)。

菜單與實時顯示界面的分離：在這套菜單系統(tǒng)中，用戶可以通過按返回鍵激活菜單或者通過返回鍵返回實時界面，其實現(xiàn)原理也非常簡單，只需設置一個標志位來標識是否激活菜單，從而達到實時界面與菜單的分離。

4.3.3 測速實現(xiàn)原理

測速的核心部件是霍爾元件，利用霍爾元件，再進行一些改良，如上硬件設計中提到的圖3.4所示。從而使傳感器在周期性的磁場作用下產生一個固定周期的方波。

那么，如何利用輸出的一個方波來實現(xiàn)測速的目的呢?這里利用了單片機的兩個內置外設：

外部IO中斷

8位定時器T2

當出現(xiàn)方波的下降沿時，單片機可以利用外部中斷采集到這個下降沿，并跳轉到中斷服務入口，在中斷服務中可以通過打開定時器來實現(xiàn)記錄每個方波或者一定方波個數(shù)n的時間t。

這里假設輪胎的圓周長是len厘米。則由以上數(shù)據(jù)可知如下公式。

速度 V = n*len/t (cm/s)，其中l(wèi)en的單位為厘米，t的單位為秒。

4.3.4 微型打印機原理

在這里使用的打印機是EPSON公司的M-150II微型打點打印機，其總共包含4個打印針，每個打印針分別可以打印24個點，其在打印紙上的分布點如下圖4.4所示

圖4.4 打印機點在打印紙上的分布

由以上硬件設計中的圖3.7所示知，控制打印機運轉的主要有4種信號：

復位控制信號Reset Decetor

時序控制信號 Timing Decteor

電機運轉控制信號 Motor

四個打印針控制信號 Print Solenoid

打印機點在打印紙上的分布如上圖4.4所示，當打印機從左往右運動時，分別產生96個Timing Dector信號，單片機以這個信號為基準進行打點控制，每一個信號分別控制一個點，總共96個信號對應96個點，打打印完一行后，打印機需通過點擊回到起始原點，當回到原點時，打印機通過Reset Decotor信號輸出低電平開始新的一行的打印。

而打印機在打印的時候，每個打印針電路上的瞬間電流都是很大的，所以必須要通過驅動電路實現(xiàn)，其驅動電路已經(jīng)在上面硬件電路設計中的打印機模塊講明了。

Timing Dector信號如下圖4.5所示

圖4.5 打印機Timing Dector信號

如上圖4.5所示，打印機輸出的為正弦波信號，通過驅動電路把信號轉換成方波，此時的波形頻率為需要的波形頻率的1/2，這里可以通過兩種方法進行改良：一種是硬件進行分頻，另一種是利用單片機的雙邊沿促發(fā)功能。

第一種方法比較麻煩，需要拖入較大硬件，而第二種方法只要所選的單片機具有雙邊沿促發(fā)功能便可以很好的解決問題。

而這里選用的Atmega64總共有8個外部中斷，分別是INT0~INT7，慶幸的是，其中有4個具有雙邊沿促發(fā)功能，分別是INT4~INT7，這里選用的是INT6。