基于AVR单片机的自行车行车记录仪，软硬件协同

作者：时间：2016-09-12来源：网络收藏

2.1.6 霍尔传感器

如上图2.1所示，霍尔传感器使用的是A3144先行霍尔元件，在下面的第三章，硬件设计中将看到对霍尔传感器的改良。

2.1.7 液晶显示器

如上图2.1所示，液晶显示器使用的STN7920控制器的12864液晶显示器，该液晶宽128个点，高64个点，故名12864，并且自带中文字库，可显示区域大。

2.2 解决的主要内容

如何利用好强大的MEGA64单片机资源而不浪费，以及充分理解该单片机相关的控制单元内在的物理逻辑，由此才能深入的理解单片机的运行以及启动过程，并发现问题时能得到及时解决。

行车记录仪的硬件设计— 记录仪总共涉及到温度，时间，电源，液晶，打印机等多个模块组成，在设计硬件时需要充分考虑到各种干扰，美观度等因素。

多层菜单设计— 多层菜单是一个比较复杂的逻辑，如果设计不好会导致整个工程的混乱，使代码变得难于理解，甚至不能继续接下去的工作，所以多层菜单设计需要一个较好的算法来实现它。

各种总线协议驱动— 单片机内置IIC,SPI等总线协议，在温度获取，flash存储中等都需要用到这些总线，所以这些总线协议的驱动也是比较关键的。

打印机驱动电路— 在本设计中，用到了EPSON的M-150II打印机，其工作电流大，需要专门的硬件驱动电路，在设计这一块电路时，必须做好和主控板(记录仪)的接口，以方便用户进行数据导出和统计。

2.3 实现的主要功能

显示实时速度和平均速度

显示总里程和单次行车里程

显示时间和温度

节电保护

行车信息存储

用户菜单UI界面

时间修改

轮径设置，里程设置，等一些参数的设置

打印行车记录统计信息

贪吃蛇小游戏

3. 硬件系统设计

3.1 主控板

主控板主要包括：CPU，Atmega64;时钟芯片，DS1302;存储芯片，24LC64;JTAG在线仿真接口;中断独立按键模块;LED调试电路;12864液晶显示接口;DS18B20温度传感器接口;霍尔传感器接口;打印机驱动板接口。

对单片机的选择主要有以下要求：

在存储方面，使用的是ATMEL公司的AT24LC64 EEPROM存储器，该小存储器走的是IIC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。

由以上几点分析，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，能满足上面几点的全部要求。

结论：最终选择的单片机为ATMEL公司的Atmega64八位高性能单片机。

主控系统的核心如图3.1所示。

图3.1 核心板最小系统

3.2 霍尔传感器

霍尔传感器是实现行车记录仪最核心的部件，记录仪的核心记录参数(车速)，便是由霍尔传感器实现的，所以在制作霍尔传感器时必须严格把关。

3.2.1霍尔传感器工作原理

霍尔传感器，顾名思义，利用的是霍尔效应。

霍尔效应的本质是：固体材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料两侧产生电荷积累，形成垂直于电流方向的电场，最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡，从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示：参加材料导电过程的不仅有带负电的电子，还有带正电的空穴。

本记录仪中使用的霍尔元件A3144E正是利用这一效应而产生的。其实物结构图如图3.2所示