基于AVR单片机的自行车行车记录仪，包括软硬件具体方案

EPSON公司的M-150II微型打点打印机，其总共包含4个打印针，每个打印针分别可以打印24个点，其在打印纸上的分布点如下图4.4所示

图4.4 打印机点在打印纸上的分布

由以上硬件设计中的图3.7所示知，控制打印机运转的主要有4种信号：

• 复位控制信号Reset Decetor

• 时序控制信号 Timing Decteor

• 电机运转控制信号 Motor

• 四个打印针控制信号 Print Solenoid

打印机点在打印纸上的分布如上图4.4所示，当打印机从左往右运动时，分别产生96个Timing Dector信号，单片机以这个信号为基准进行打点控制，每一个信号分别控制一个点，总共96个信号对应96个点，打打印完一行后，打印机需通过点击回到起始原点，当回到原点时，打印机通过Reset Decotor信号输出低电平开始新的一行的打印。

而打印机在打印的时候，每个打印针电路上的瞬间电流都是很大的，所以必须要通过驱动电路实现，其驱动电路已经在上面硬件电路设计中的打印机模块讲明了。

Timing Dector信号如下图4.5所示

图4.5 打印机Timing Dector信号

如上图4.5所示，打印机输出的为正弦波信号，通过驱动电路把信号转换成方波，此时的波形频率为需要的波形频率的1/2，这里可以通过两种方法进行改良：一种是硬件进行分频，另一种是利用单片机的双边沿促发功能。

第一种方法比较麻烦，需要拖入较大硬件，而第二种方法只要所选的单片机具有双边沿促发功能便可以很好的解决问题。

而这里选用的Atmega64总共有8个外部中断，分别是INT0~INT7，庆幸的是，其中有4个具有双边沿促发功能，分别是INT4~INT7，这里选用的是INT6。

5. 软硬件系统调试

5.1 硬件调试

在完成硬件PCB的加工之后，首先第一步便是进行硬件焊接以及调试，在调试过程中碰到过许多问题，并且经过分析和实践意义解决，接下去分析在硬件调试过程中碰到的各类问题与解决方法。

遇到的问题：

1. 主控板电源，电流不够，当初设计的时候主要是为了降压在主控板的电源之后加了一个二极管来限制电压，结果是焊接了一个IN4148的小电流二极管，导致液晶很暗，并且不能调处液晶对比度，电源模块的电路图如图5.1所示

图5.1 主控板电源模块

解决方法是，使用大电流的二极管，SS26，很好的解决了这一问题。

2. 霍尔传感器，感应灵敏度太低，在设计电路的时候以为霍尔元件在周期性磁场的作用下能直接输出单片机能接收的方波，但是实际测试并非如此，单用霍尔元件直接接单片机，灵敏度很低，要固定也不方便，原设计图霍尔传感器接口如图5.2所示

图5.2 霍尔元件接口

解决方法是，使用运算放大器对信号进行放大，并使用滑动变阻器来调节灵敏度，使之变成一个灵敏度可调的并输出方波的可调霍尔传感器，改良的电路如上硬件设计中的图3.4所示。

3. 打印机子控板，布线太细，打印机的打印针在打印的瞬间，以及打印机的点击在运转的时候都是需要提供大电流的，能达到几百mA，瞬间甚至几个安培，而在布线的时候，打印针的地方只用了2.54mm的细线，在实际使用的时候只能打印16x16的大字，当打印压缩的字体时便变成很模糊的字，主要原因是打印针电流小，力度不够。

解决方法：手动焊接万用板来达到打印的效果，在使用万用板的时候也出现部分不能打印的结果，结果只是三极管坏掉，也得到了很好的解决。

5.2 软件调试

在上面的硬件调试完毕之后，其实已经完成了一些基本的驱动，打印机驱动，液晶驱动，霍尔元件驱动都已经完成，在软件上的主要难题主要有：

1. DS18B20时序---作为单总线温度传感器，DS18B20是达拉斯的单总线结构数字温度传感器，由于其是单总线结构，所以在时序的控制上要求非常严格，在做这个驱动时碰到过许多问题，主要是时序很难控制，最后通过JTAG硬件仿真调试，解决了这一难题。

2. 用户UI界面，以前从来没坐过多级的菜单，并且菜单层次多，条数多，如果用简单的switch，case语句来实现的话，那将会是一个非常庞大的代码，不仅编写困难，而且不易维护，增减麻烦。所以为了做好这一块，在网上搜索了大量的资料，最后使用的是基于节点编号的方法，并进行了一些改良，这种方法的结构图如上图软件设计中的图4.3所示

6. 欲求目标

6.1 要求达到的目标

要实现的功能主要如下：

1. 显示实时速度和平均速度

2. 显示总里程和单次行车里程

3. 显示时间和温度

4. 节电保护

5. 行车信息存储

6. 用户菜单UI界面

7. 时间修改

8. 轮径设置，里程设置，等一些参数的设置

9. 打印行车记录统计信息

10. 贪吃蛇小游戏

6.2 产品优缺点

优点：该产品的最大优点是显示实时速度和里程精确，误差小，并且可调节度大，能适应轮胎圆周10—250cm的自行车，使用用户UI界面，并且显示的全是浅显易懂的中文，显示更