基于A(yíng)VR單片機的自行車(chē)行車(chē)記錄儀，軟硬件協(xié)同

圖4.4 打印機點(diǎn)在打印紙上的分布

由以上硬件設計中的圖3.7所示知，控制打印機運轉的主要有4種信號：

復位控制信號Reset Decetor

時(shí)序控制信號 Timing Decteor

電機運轉控制信號 Motor

四個(gè)打印針控制信號 Print Solenoid

打印機點(diǎn)在打印紙上的分布如上圖4.4所示，當打印機從左往右運動(dòng)時(shí)，分別產(chǎn)生96個(gè)Timing Dector信號，單片機以這個(gè)信號為基準進(jìn)行打點(diǎn)控制，每一個(gè)信號分別控制一個(gè)點(diǎn)，總共96個(gè)信號對應96個(gè)點(diǎn)，打打印完一行后，打印機需通過(guò)點(diǎn)擊回到起始原點(diǎn)，當回到原點(diǎn)時(shí)，打印機通過(guò)Reset Decotor信號輸出低電平開(kāi)始新的一行的打印。

而打印機在打印的時(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(guò)驅動(dòng)電路實(shí)現，其驅動(dòng)電路已經(jīng)在上面硬件電路設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(guò)驅動(dòng)電路把信號轉換成方波，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(guò)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(wèn)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. 軟硬件系統調試

5.1 硬件調試

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

遇到的問(wèn)題：

主控板電源，電流不夠，當初設計的時(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(lái)限制電壓，結果是焊接了一個(gè)IN4148的小電流二極管，導致液晶很暗，并且不能調處液晶對比度，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(wèn)題。

霍爾傳感器，感應靈敏度太低，在設計電路的時(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能接收的方波，但是實(shí)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(jìn)行放大，并使用滑動(dòng)變阻器來(lái)調節靈敏度，使之變成一個(gè)靈敏度可調的并輸出方波的可調霍爾傳感器，改良的電路如上硬件設計中的圖3.4所示。

打印機子控板，布線(xiàn)太細，打印機的打印針在打印的瞬間，以及打印機的點(diǎn)擊在運轉的時(shí)候都是需要提供大電流的，能達到幾百mA，瞬間甚至幾個(gè)安培，而在布線(xiàn)的時(shí)候，打印針的地方只用了2.54mm的細線(xiàn)，在實(shí)際使用的時(shí)候只能打印16x16的大字，當打印壓縮的字體時(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(wàn)用板來(lái)達到打印的效果，在使用萬(wàn)用板的時(shí)候也出現部分不能打印的結果，結果只是三極管壞掉，也得到了很好的解決。

5.2 軟件調試

在上面的硬件調試完畢之后，其實(shí)已經(jīng)完成了一些基本的驅動(dòng)，打印機驅動(dòng)，液晶驅動(dòng)，霍爾元件驅動(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(xiàn)溫度傳感器，DS18B20是達拉斯的單總線(xiàn)結構數字溫度傳感器，由于其是單總線(xiàn)結構，所以在時(shí)序的控制上要求非常嚴格，在做這個(gè)驅動(dòng)時(shí)碰到過(guò)許多問(wèn)題，主要是時(shí)序很難控制，最后通過(guò)JTAG硬件仿真調試，解決了這一難題。

用戶(hù)UI界面，以前從來(lái)沒(méi)坐過(guò)多級的菜單，并且菜單層次多，條數多，如果用簡(jiǎn)單的switch，case語(yǔ)句來(lái)實(shí)現的話(huà)，那將會(huì )是一個(gè)非常龐大的代碼，不僅編寫(xiě)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點(diǎn)編號的方法，并進(jìn)行了一些改良，這種方法的結構圖如上圖軟件設計中的圖4.3所示

6. 欲求目標

6.1 要求達到的目標

要實(shí)現的功能主要如下：

顯示實(shí)時(shí)速度和平均速度

顯示總里程和單次行車(chē)里程

顯示時(shí)間和溫度

節電保護

行車(chē)信息存儲

用戶(hù)菜單UI界面

時(shí)間修改

輪徑設置，里程設置，等一些參數的設置

打印行車(chē)記錄統計信息

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，并且可調節度大，能適應輪胎圓周10—250cm的自行車(chē)，使用用戶(hù)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(hù)管理行車(chē)信息。

缺點(diǎn)：本產(chǎn)品的最大缺點(diǎn)是成本高，打印機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(méi)有包裝，只是達到了實(shí)驗級的產(chǎn)品，沒(méi)有達到產(chǎn)品級別，這點(diǎn)在量產(chǎn)產(chǎn)品之后可以進(jìn)行改良。