基于AVR單片機(jī)的自行車行車記錄儀，軟硬件協(xié)同

圖4.4 打印機(jī)點(diǎn)在打印紙上的分布

由以上硬件設(shè)計(jì)中的圖3.7所示知，控制打印機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要有4種信號(hào)：

復(fù)位控制信號(hào)Reset Decetor

時(shí)序控制信號(hào) Timing Decteor

電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號(hào) Motor

四個(gè)打印針控制信號(hào) Print Solenoid

打印機(jī)點(diǎn)在打印紙上的分布如上圖4.4所示，當(dāng)打印機(jī)從左往右運(yùn)動(dòng)時(shí)，分別產(chǎn)生96個(gè)Timing Dector信號(hào)，單片機(jī)以這個(gè)信號(hào)為基準(zhǔn)進(jìn)行打點(diǎn)控制，每一個(gè)信號(hào)分別控制一個(gè)點(diǎn)，總共96個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)96個(gè)點(diǎn)，打打印完一行后，打印機(jī)需通過點(diǎn)擊回到起始原點(diǎn)，當(dāng)回到原點(diǎn)時(shí)，打印機(jī)通過Reset Decotor信號(hào)輸出低電平開始新的一行的打印。

而打印機(jī)在打印的時(shí)候，每個(gè)打印針電路上的瞬間電流都是很大的，所以必須要通過驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)，其驅(qū)動(dòng)電路已經(jīng)在上面硬件電路設(shè)計(jì)中的打印機(jī)模塊講明了。

Timing Dector信號(hào)如下圖4.5所示

圖4.5 打印機(jī)Timing Dector信號(hào)

如上圖4.5所示，打印機(jī)輸出的為正弦波信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路把信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波，此時(shí)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(jìn)行改良：一種是硬件進(jìn)行分頻，另一種是利用單片機(jī)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(jī)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(gè)外部中斷，分別是INT0~INT7，慶幸的是，其中有4個(gè)具有雙邊沿促發(fā)功能，分別是INT4~INT7，這里選用的是INT6。

5. 軟硬件系統(tǒng)調(diào)試

5.1 硬件調(diào)試

在完成硬件PCB的加工之后，首先第一步便是進(jìn)行硬件焊接以及調(diào)試，在調(diào)試過程中碰到過許多問題，并且經(jīng)過分析和實(shí)踐意義解決，接下去分析在硬件調(diào)試過程中碰到的各類問題與解決方法。

遇到的問題：

主控板電源，電流不夠，當(dāng)初設(shè)計(jì)的時(shí)候主要是為了降壓在主控板的電源之后加了一個(gè)二極管來限制電壓，結(jié)果是焊接了一個(gè)IN4148的小電流二極管，導(dǎo)致液晶很暗，并且不能調(diào)處液晶對(duì)比度，電源模塊的電路圖如圖5.1所示

圖5.1 主控板電源模塊

解決方法是，使用大電流的二極管，SS26，很好的解決了這一問題。

霍爾傳感器，感應(yīng)靈敏度太低，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候以為霍爾元件在周期性磁場(chǎng)的作用下能直接輸出單片機(jī)能接收的方波，但是實(shí)際測(cè)試并非如此，單用霍爾元件直接接單片機(jī)，靈敏度很低，要固定也不方便，原設(shè)計(jì)圖霍爾傳感器接口如圖5.2所示

圖5.2 霍爾元件接口

解決方法是，使用運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，并使用滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)靈敏度，使之變成一個(gè)靈敏度可調(diào)的并輸出方波的可調(diào)霍爾傳感器，改良的電路如上硬件設(shè)計(jì)中的圖3.4所示。

打印機(jī)子控板，布線太細(xì)，打印機(jī)的打印針在打印的瞬間，以及打印機(jī)的點(diǎn)擊在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候都是需要提供大電流的，能達(dá)到幾百mA，瞬間甚至幾個(gè)安培，而在布線的時(shí)候，打印針的地方只用了2.54mm的細(xì)線，在實(shí)際使用的時(shí)候只能打印16x16的大字，當(dāng)打印壓縮的字體時(shí)便變成很模糊的字，主要原因是打印針電流小，力度不夠。

解決方法：手動(dòng)焊接萬用板來達(dá)到打印的效果，在使用萬用板的時(shí)候也出現(xiàn)部分不能打印的結(jié)果，結(jié)果只是三極管壞掉，也得到了很好的解決。

5.2 軟件調(diào)試

在上面的硬件調(diào)試完畢之后，其實(shí)已經(jīng)完成了一些基本的驅(qū)動(dòng)，打印機(jī)驅(qū)動(dòng)，液晶驅(qū)動(dòng)，霍爾元件驅(qū)動(dòng)都已經(jīng)完成，在軟件上的主要難題主要有：

DS18B20時(shí)序---作為單總線溫度傳感器，DS18B20是達(dá)拉斯的單總線結(jié)構(gòu)數(shù)字溫度傳感器，由于其是單總線結(jié)構(gòu)，所以在時(shí)序的控制上要求非常嚴(yán)格，在做這個(gè)驅(qū)動(dòng)時(shí)碰到過許多問題，主要是時(shí)序很難控制，最后通過JTAG硬件仿真調(diào)試，解決了這一難題。

用戶UI界面，以前從來沒坐過多級(jí)的菜單，并且菜單層次多，條數(shù)多，如果用簡(jiǎn)單的switch，case語(yǔ)句來實(shí)現(xiàn)的話，那將會(huì)是一個(gè)非常龐大的代碼，不僅編寫困難，而且不易維護(hù)，增減麻煩。所以為了做好這一塊，在網(wǎng)上搜索了大量的資料，最后使用的是基于節(jié)點(diǎn)編號(hào)的方法，并進(jìn)行了一些改良，這種方法的結(jié)構(gòu)圖如上圖軟件設(shè)計(jì)中的圖4.3所示

6. 欲求目標(biāo)

6.1 要求達(dá)到的目標(biāo)

要實(shí)現(xiàn)的功能主要如下：

顯示實(shí)時(shí)速度和平均速度

顯示總里程和單次行車?yán)锍?/p>

顯示時(shí)間和溫度

節(jié)電保護(hù)

行車信息存儲(chǔ)

用戶菜單UI界面

時(shí)間修改

輪徑設(shè)置，里程設(shè)置，等一些參數(shù)的設(shè)置

打印行車記錄統(tǒng)計(jì)信息

貪吃蛇小游戲

6.2 產(chǎn)品優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：該產(chǎn)品的最大優(yōu)點(diǎn)是顯示實(shí)時(shí)速度和里程精確，誤差小，并且可調(diào)節(jié)度大，能適應(yīng)輪胎圓周10—250cm的自行車，使用用戶UI界面，并且顯示的全是淺顯易懂的中文，顯示更加人性化和方便，傳感器靈敏度高，并且還具有打印功能，便于用戶管理行車信息。

缺點(diǎn)：本產(chǎn)品的最大缺點(diǎn)是成本高，打印機(jī)以及液晶都是比較昂貴的，這點(diǎn)需要改進(jìn)。另一個(gè)缺點(diǎn)便是沒有包裝，只是達(dá)到了實(shí)驗(yàn)級(jí)的產(chǎn)品，沒有達(dá)到產(chǎn)品級(jí)別，這點(diǎn)在量產(chǎn)產(chǎn)品之后可以進(jìn)行改良。