基于AVR单片机的自行车行车记录仪，软硬件协同

示平均行车速度，实时行车速度，时间和温度

记录行车速度、行车总里程、单次行车里程

记录总行车时间，单次行车时间

轮胎圆周设定，总里程初值设定

自动关机，节电保护

行车统计信息打印

贪吃蛇小游戏

时间显示和时间设置

4.1 软件总体框架

软件总体流程图如下图4.1所示

图4.1 嵌入式软件整体流程图

4.2 软件说明

该嵌入式软件设计的思想主要是模块化的程序设计思想，其中需要驱动的模块主要有以下几点：

DS1302时钟模块驱动

DS18B20数字温度传感器模块驱动

24LC64 EEPROM存储模块驱动

12864液晶显示模块驱动

霍尔传感器计速模块驱动

EPSON M-150II微型打点打印机驱动

软件主要包含三层结构，分别为应用层，封装层以及驱动层。其软件层次结构如下图4.2所示

图 4.2 嵌入式软件层次结构

这种软件设计的好处是便于移植，当更换某一芯片时，只需要改变相应芯片的驱动层，而不用修改封装和应用层，便可以使软件继续正常运转。

而如果更换单片机这一核心元件，也只需更改所有的驱动层便可以把软件移植到其它单片机平台，在编写涉及到硬件的代码时，可以尽量使用宏定义或者编写多层结构，使底层硬件操作的代码达到最少，从而方便移植。

4.3 各个模块实现原理

4.3.1 处理器模块

首先在选择CPU(Central Processing Unit，计算机中央处理器)之前，必须先分析完成这个作品所选的CPU必须具备的功能，如果CPU选的功能太过简单就不能达到预期的效果，很多东西不能实现，而如果选择很先进的CPU或者32位的高级单片机，首先第一个是不能充分利用这个单片机，第二是在成本上也会大幅上升，所以在选择单片机时必须对所需要的功能进行合理的分析。

分析情况：

在显示方面使用的是12864液晶的带字库液晶，该液晶操作简单，只需普通的IO端口操作便可以解决控制，所以它对单片机没有特殊的要求。

在存储方面，使用的是ATMEL公司的AT24LC64 EEPROM存储器，该存储器走的是IIC(ATMEL公司开发的两线串行总线)总线模式，虽然可以用一般的单片机模拟IIC总线，但是为了提高效率则必须选择具有IIC总线接口的单片机，这个一般的51单片机已经不能满足，所以需考虑其它单片机。

时钟模块，用的是达拉斯的DS1302芯片，只需普通的端口操作就能完成。

打印机模块，有下面的打印机实现原理(图4.5)可知，我们必须选择具有双边沿触发的单片机，有这个功能的单片机ATMEL的AVR系列的中高端单片机能满足，比如Atmega64及以上的单片机都具有这一功能。

霍尔传感器，霍尔传感器测速必须具有两个内置外设，一个是外部下降沿中断，一个是内部定时器。

内存空间要求：在做用户界面以及制作贪吃蛇等游戏时都必须开很大的缓存，所以必须具备一定的内存容量，初步估计需要2K内存以上。

由以上6点分析，这里我选择了ATMEL公司的AVR系列单片机Atmega64，该款单片机价格便宜，功能强大，能满足上面7点的全部要求。其资源如下：

工作于16M时性能高达16MIPS，速度快

64K flash程序代码空间

4K 的内部SRAM，足够满足UI界面以及其他的缓存

内置IIC和SPI总线接口

8路外部中断，有4路能实现双边沿中断

3路定时急速器(2路8位，1路16位)

两个串行USART口

53个普通IO端口(大部分复用)

由以上八点可以看出，该款单片机完全能够满足这个产品需要的功能，并且Atmega64为基于RSIC结构的8位低功耗CMOS微处理器，降低功耗，是做行车记录仪的首选单片机。

结论：最终选择的单片机为ATMEL公司的Atmega64八位高性能单片机。

4.3.2 用户UI界面原理

在这个嵌入式软件中，最关键也是最富有挑战的便是用户界面，即菜单系统，如果只是用简单的switch，case语句，那在三层菜单的基础上，那将会是一个非常庞大的代码，并且可读性差，维护十分困难，当需要增加或则删减菜单时都是一件非常痛苦的事情。

通过各种资料的搜索与整理，并且通过自己的改良，用了一种基于节点编号的方法实现了这个菜单系统。

首先、菜单是有层次的，并且每一层菜单都有不同的不同的条数，比如第一层菜单有四条，第一层菜单第一条的子菜单都3条，而第一层菜单第二条的子菜单有2条。

加入以个十百来标识菜单所在的层次，以每一位的大小来标识当前菜单再当前层次的条数，则可以推断出每条菜单都有一个唯一的ID，我们称之为节点。

基于节点编号的菜单系统的结构如下图4.3所示

图4.3 基于节点编号的菜单系统结构

结构分析：菜单系统结构图如上图4.3所示，可见很明显，菜单为3层菜单结构，第一层总共有两条菜单，其编号分别是1和2，在例如在第三层中节点编号为133的菜单，由该节点知，该条菜单再当前层次的第三条，并且位于上层菜单的第三