基于AVR單片機(jī)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(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3，從而來(lái)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平。并且通過(guò)點(diǎn)亮燈LED1來(lái)指示信號(hào)的輸出。

改良后的霍爾傳感器信號(hào)輸出波形如圖3.5所示

圖3.5 霍爾傳感器輸出信號(hào)

霍爾傳感器信號(hào)輸出如上圖3.5可知，經(jīng)過(guò)改良后的霍爾傳感器能輸出一個(gè)單片機(jī)能識(shí)別的方波，并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3來(lái)調(diào)節(jié)傳感器的觸發(fā)電平，同時(shí)通過(guò)指示燈LED1來(lái)指示信號(hào)的輸出，最主要達(dá)到了增強(qiáng)信號(hào)的可處理性的目的。

3.3 打印機(jī)

打印機(jī)在打印的時(shí)候需要大電流提供，而單片機(jī)的IO管腳最多只能提供20mA的電流，所以打印機(jī)在打印之前需要有額外的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)提供打印需要的電流。打印機(jī)實(shí)物接口如下圖3.6所示

圖3.6 打印機(jī)實(shí)物接口

其中的信號(hào)接口如圖3.7所示

圖 3.7 打印機(jī)信號(hào)接口

打印機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)如下圖 3.8所示，打印機(jī)主要信號(hào)包括，電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)：Motor(+)，4個(gè)打印針驅(qū)動(dòng)信號(hào)：(6,7,8,9)。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如下圖3.8所示

圖3.8 打印機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)

打印機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)如上圖3.8所示，信號(hào)由AVR_PRINT_ON腳輸入，高電平驅(qū)動(dòng)，當(dāng)產(chǎn)生高電平時(shí)，通過(guò)三極管Q1驅(qū)動(dòng)打印機(jī)打印。

打印針的驅(qū)動(dòng)如下圖3.9所示

圖3.9 打印針驅(qū)動(dòng)

AVR_PRINT_A為信號(hào)輸入腳，低電平驅(qū)動(dòng)，當(dāng)該腳為低電平時(shí)，通過(guò)三極管Q3和Q4驅(qū)動(dòng)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(shí)間顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，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(shí)鐘模塊

這里時(shí)鐘采用了達(dá)拉斯的DS1302時(shí)鐘芯片，時(shí)鐘模塊電路圖如圖3.10所示

圖3.10 DS1302時(shí)鐘模塊

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

3.4.2 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊

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

圖3.11 EEPROM存儲(chǔ)電路

該模塊采用的是標(biāo)準(zhǔn)的I2C總線模式，操作簡(jiǎn)單方便，總?cè)萘繛?4Kbit，8K字節(jié)，對(duì)于存儲(chǔ)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(dá)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(diǎn)是，只需一個(gè)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(dú)立按鍵模塊

獨(dú)立按鍵模塊是提供用戶來(lái)控制和使用UI界面，原理圖如下圖3.13所示

圖3.13 獨(dú)立按鍵電路

獨(dú)立按鍵電路如上圖3.13所示，每個(gè)按鍵按下時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，在設(shè)計(jì)嵌入式軟件時(shí)可以通過(guò)在按鍵中斷內(nèi)判斷按鍵值，并且可以通過(guò)定時(shí)器去除抖動(dòng)，這種軟件設(shè)計(jì)可以避免軟件延時(shí)去抖，從而提高了整套軟件的運(yùn)行效率。

4. 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

顯示平均行車速度，實(shí)時(shí)行車速度，時(shí)間和溫度

記錄行車速度、行車總里程、單次行車?yán)锍?p>記錄總行車時(shí)間，單次行車時(shí)間

輪胎圓周設(shè)定，總里程初值設(shè)定

自動(dòng)關(guān)機(jī)，節(jié)電保護(hù)

行車統(tǒng)計(jì)信息打印

貪吃蛇小游戲

時(shí)間顯示和時(shí)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(shuō)明

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

DS1302時(shí)鐘模塊驅(qū)動(dòng)

DS18B20數(shù)字溫度傳感器模塊驅(qū)動(dòng)

24LC64 EEPROM存儲(chǔ)模塊驅(qū)動(dòng)

12864液晶顯示模塊驅(qū)動(dòng)

霍爾傳感器計(jì)速模塊驅(qū)動(dòng)

EPSON M-150II微型打點(diǎn)打印機(jī)驅(qū)動(dòng)

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(dòng)層。其軟件層次結(jié)構(gòu)如下圖4.2所示

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