基于AVR單片機的自行車行車記錄儀，軟硬件協(xié)同

圖4.4 打印機點在打印紙上的分布

由以上硬件設(shè)計中的圖3.7所示知，控制打印機運轉(zhuǎn)的主要有4種信號：

復(fù)位控制信號Reset Decetor

時序控制信號 Timing Decteor

電機運轉(zhuǎn)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(dāng)打印機從左往右運動時，分別產(chǎn)生96個Timing Dector信號，單片機以這個信號為基準(zhǔn)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(yīng)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(dāng)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(qū)動電路實現(xiàn)，其驅(qū)動電路已經(jīng)在上面硬件電路設(shè)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(qū)動電路把信號轉(zhuǎn)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。

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)計的時候主要是為了降壓在主控板的電源之后加了一個二極管來限制電壓，結(jié)果是焊接了一個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)計電路的時候以為霍爾元件在周期性磁場的作用下能直接輸出單片機能接收的方波，但是實際測試并非如此，單用霍爾元件直接接單片機，靈敏度很低，要固定也不方便，原設(shè)計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，使用運算放大器對信號進行放大，并使用滑動變阻器來調(diào)節(jié)靈敏度，使之變成一個靈敏度可調(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)計中的圖3.4所示。

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

解決方法：手動焊接萬用板來達到打印的效果，在使用萬用板的時候也出現(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，其實已經(jīng)完成了一些基本的驅(qū)動，打印機驅(qū)動，液晶驅(qū)動，霍爾元件驅(qū)動都已經(jīng)完成，在軟件上的主要難題主要有：

DS18B20時序---作為單總線溫度傳感器，DS18B20是達拉斯的單總線結(jié)構(gòu)數(shù)字溫度傳感器，由于其是單總線結(jié)構(gòu)，所以在時序的控制上要求非常嚴(yán)格，在做這個驅(qū)動時碰到過許多問題，主要是時序很難控制，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的菜單，并且菜單層次多，條數(shù)多，如果用簡單的switch，case語句來實現(xiàn)的話，那將會是一個非常龐大的代碼，不僅編寫困難，而且不易維護，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)點編號的方法，并進行了一些改良，這種方法的結(jié)構(gòu)圖如上圖軟件設(shè)計中的圖4.3所示

6. 欲求目標(biāo)

6.1 要求達到的目標(biāo)

要實現(xiàn)的功能主要如下：

顯示實時速度和平均速度

顯示總里程和單次行車?yán)锍?/p>

顯示時間和溫度

節(jié)電保護

行車信息存儲

用戶菜單UI界面

時間修改

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)計信息

貪吃蛇小游戲

6.2 產(chǎn)品優(yōu)缺點

優(yōu)點：該產(chǎn)品的最大優(yōu)點是顯示實時速度和里程精確，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：本產(chǎn)品的最大缺點是成本高，打印機以及液晶都是比較昂貴的，這點需要改進。另一個缺點便是沒有包裝，只是達到了實驗級的產(chǎn)品，沒有達到產(chǎn)品級別，這點在量產(chǎn)產(chǎn)品之后可以進行改良。