基于AVR單片機(jī)的自行車行車記錄儀，包括軟硬件具體

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

圖 4.2 嵌入式軟件層次結(jié)構(gòu)

這種軟件設(shè)計(jì)的好處是便于移植，當(dāng)更換某一芯片時(shí)，只需要改變相應(yīng)芯片的驅(qū)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)。

而如果更換單片機(jī)這一核心元件，也只需更改所有的驅(qū)動(dòng)層便可以把軟件移植到其它單片機(jī)平臺(tái)，在編寫涉及到硬件的代碼時(shí)，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(dá)到最少，從而方便移植。

4.3 各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)原理

4.3.1 處理器模塊

首先在選擇CPU(Central Processing Unit，計(jì)算機(jī)中央處理器)之前，必須先分析完成這個(gè)作品所選的CPU必須具備的功能，如果CPU選的功能太過(guò)簡(jiǎn)單就不能達(dá)到預(yù)期的效果，很多東西不能實(shí)現(xiàn)，而如果選擇很先進(jìn)的CPU或者32位的高級(jí)單片機(jī)，首先第一個(gè)是不能充分利用這個(gè)單片機(jī)，第二是在成本上也會(huì)大幅上升，所以在選擇單片機(jī)時(shí)必須對(duì)所需要的功能進(jìn)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(kù)液晶，該液晶操作簡(jiǎn)單，只需普通的IO端口操作便可以解決控制，所以它對(duì)單片機(jī)沒(méi)有特殊的要求。

在存儲(chǔ)方面，使用的是ATMEL公司的AT24LC64 EEPROM存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)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(jī)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(jī)，這個(gè)一般的51單片機(jī)已經(jīng)不能滿足，所以需考慮其它單片機(jī)。

時(shí)鐘模塊，用的是達(dá)拉斯的DS1302芯片，只需普通的端口操作就能完成。

打印機(jī)模塊，有下面的打印機(jī)實(shí)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(jī)，有這個(gè)功能的單片機(jī)ATMEL的AVR系列的中高端單片機(jī)能滿足，比如Atmega64及以上的單片機(jī)都具有這一功能。