基于A(yíng)VR單片機的自行車(chē)行車(chē)記錄儀，包括軟硬件具體

霍爾傳感器，霍爾傳感器測速必須具有兩個(gè)內置外設，一個(gè)是外部下降沿中斷，一個(gè)是內部定時(shí)器。

內存空間要求：在做用戶(hù)界面以及制作貪吃蛇等游戲時(shí)都必須開(kāi)很大的緩存，所以必須具備一定的內存容量，初步估計需要2K內存以上。

由以上6點(diǎn)分析，這里我選擇了ATMEL公司的AVR系列單片機Atmega64，該款單片機價(jià)格便宜，功能強大，能滿(mǎn)足上面7點(diǎn)的全部要求。其資源如下：

工作于16M時(shí)性能高達16MIPS，速度快

64K flash程序代碼空間

4K 的內部SRAM，足夠滿(mǎn)足UI界面以及其他的緩存

內置IIC和SPI總線(xiàn)接口

8路外部中斷，有4路能實(shí)現雙邊沿中斷

3路定時(shí)急速器(2路8位，1路16位)

兩個(gè)串行USART口

53個(gè)普通IO端口(大部分復用)

由以上八點(diǎn)可以看出，該款單片機完全能夠滿(mǎn)足這個(gè)產(chǎn)品需要的功能，并且Atmega64為基于RSIC結構的8位低功耗CMOS微處理器，降低功耗，是做行車(chē)記錄儀的首選單片機。

結論：最終選擇的單片機為ATMEL公司的Atmega64八位高性能單片機。

4.3.2 用戶(hù)UI界面原理

在這個(gè)嵌入式軟件中，最關(guān)鍵也是最富有挑戰的便是用戶(hù)界面，即菜單系統，如果只是用簡(jiǎn)單的switch，case語(yǔ)句，那在三層菜單的基礎上，那將會(huì )是一個(gè)非常龐大的代碼，并且可讀性差，維護十分困難，當需要增加或則刪減菜單時(shí)都是一件非常痛苦的事情。

通過(guò)各種資料的搜索與整理，并且通過(guò)自己的改良，用了一種基于節點(diǎn)編號的方法實(shí)現了這個(gè)菜單系統。

首先、菜單是有層次的，并且每一層菜單都有不同的不同的條數，比如第一層菜單有四條，第一層菜單第一條的子菜單都3條，而第一層菜單第二條的子菜單有2條。

加入以個(gè)十百來(lái)標識菜單所在的層次，以每一位的大小來(lái)標識當前菜單再當前層次的條數，則可以推斷出每條菜單都有一個(gè)唯一的ID，我們稱(chēng)之為節點(diǎn)。

基于節點(diǎn)編號的菜單系統的結構如下圖4.3所示

圖4.3 基于節點(diǎn)編號的菜單系統結構

結構分析：菜單系統結構圖如上圖4.3所示，可見(jiàn)很明顯，菜單為3層菜單結構，第一層總共有兩條菜單，其編號分別是1和2，在例如在第三層中節點(diǎn)編號為133的菜單，由該節點(diǎn)知，該條菜單再當前層次的第三條，并且位于上層菜單的第三條，位于上上層菜單(即一級菜單)的第一條。其它菜單的結構和這個(gè)一樣。

由以上分析可知，菜單的結構很明顯的構成了一個(gè)標準的二叉樹(shù)，并且其父子節點(diǎn)有很明顯的算術(shù)關(guān)系，其關(guān)系如下。

父節點(diǎn) = 當前節點(diǎn)%10;(%操作為求余操作)

子節點(diǎn) = 當前節點(diǎn)*10 + 1;

如果沒(méi)有父節點(diǎn)或者子節點(diǎn)，則分別把這兩個(gè)節點(diǎn)設置成空節點(diǎn)。

有了這個(gè)方法，要實(shí)現一個(gè)菜單系統便是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事情了，這套菜單系統還能實(shí)現翻頁(yè)等復雜操作，并且增加或刪除節點(diǎn)十分方便I，只需修改相應節點(diǎn)的編號就可以實(shí)現。

菜單與實(shí)時(shí)顯示界面的分離：在這套菜單系統中，用戶(hù)可以通過(guò)按返回鍵激活菜單或者通過(guò)返回鍵返回實(shí)時(shí)界面，其實(shí)現原理也非常簡(jiǎn)單，只需設置一個(gè)標志位來(lái)標識是否激活菜單，從而達到實(shí)時(shí)界面與菜單的分離。

4.3.3 測速實(shí)現原理

測速的核心部件是霍爾元件，利用霍爾元件，再進(jìn)行一些改良，如上硬件設計中提到的圖3.4所示。從而使傳感器在周期性的磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生一個(gè)固定周期的方波。

那么，如何利用輸出的一個(gè)方波來(lái)實(shí)現測速的目的呢?這里利用了單片機的兩個(gè)內置外設：

外部IO中斷

8位定時(shí)器T2

當出現方波的下降沿時(shí)，單片機可以利用外部中斷采集到這個(gè)下降沿，并跳轉到中斷服務(wù)入口，在中斷服務(wù)中可以通過(guò)打開(kāi)定時(shí)器來(lái)實(shí)現記錄每個(gè)方波或者一定方波個(gè)數n的時(shí)間t。

這里假設輪胎的圓周長(cháng)是len厘米。則由以上數據可知如下公式。

速度 V = n*len/t (cm/s)，其中len的單位為厘米，t的單位為秒。

4.3.4 微型打印機原理

在這里使用的打印機是EPSON公司的M-150II微型打點(diǎn)打印機，其總共包含4個(gè)打印針，每個(gè)打印針?lè )謩e可以打印24個(gè)點(diǎn)，其在打印紙上的分布點(diǎn)如下圖4.4所示

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。