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                    《無線電》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    1955年創刊,是國內電子科普領域創刊最早、發行量最大的知名雜志,累計發行量超過3億冊,倡導科普、興趣、實作、分享的辦刊理念。

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                    gTracking——自行車上的行車電腦-《無線電》2013.01

                    2013-03-04 16:35:37

                        自行車運動自19世紀中期由歐洲、北美發源以來,吸引了世界上一批又一批的愛好者參與。在曾經被稱為“自行車王國”的中國,20世紀80年代,自行車也作為曾經的“四大件”之一走入過千家萬戶,在那時,自行車是民眾主要的交通工具。隨著社會經濟的發展,汽車逐步走入尋常家庭,自行車也一度淡出了人們的生活。不過近些年來,隨著“綠色低碳”的生活理念漸入人心,自行車運動開始展現出了自己獨特的魅力,又成為一項時尚的健身運動,越來越多的人參與到了其中。

                    自從我參加了騎行運動之后,便被其“挑戰極限,積極向前”的魅力深深吸引,業余折騰電子、數碼的時間也慢慢轉向了自行車運動。在參加騎行活動的過程中,我常常會想記錄一下自己的騎行路線、騎行數據,事后可以進行分析,使自己得到提高。在一番尋找后,我發現智能手機上有這樣的應用(例如Endomondo)供愛好者免費使用。雖然智能手機現在已經非常普遍,但是智能手機的續航力以及國內外用戶的使用習慣差異都存在不小的問題。再加上自行車運動有一定的危險性以及需要適應不同的氣候,一旦摔車,損壞智能手機的成本就會顯得比較高。因此我就想到了利用Arduino來做一個低成本、專用的自行車車載電腦來記錄并實時顯示騎行數據,并在訓練完成后使用電腦針對記錄的數據進行分析,以得到想要的結果和報表。

                    硬件系統設計

                        在設計初期,我就把這款應用分成了兩大部分進行設計。第一部分是基于Arduino的硬件,體積小,可以安裝在自行車的把橫上,負責收集和記錄騎行數據,并通過LCD實時顯示時速等信息。第二部分則是進行分析、統計的系統,由于ArduinogTrackingSRAM和頻率的限制,不太適合做數據的分析,因此我把這部分功能拆分開來,設計成由計算機來完成——Arduino記錄的數據上傳到計算機后,進行分析并繪制圖表。第二部分的系統,在后期設計成了一個Web 2.0的應用,這樣就可以方便地將統計的結果(訓練數據、騎行路線)進行分享。

                        在我設計并實現的原型產品中,基于Arduino的硬件部分,主要由如下幾個模塊構成(見圖1)。

                    20938

                    圖1 基于Arduino的gTracking系統架構簡圖

                    1 Arduino主控板:行車電腦的核心。

                    2 電源模塊:為所有硬件提供電源。

                    3 GPS模塊:提供GPS定位信息,以得到位置數據、速度數據、高度數據。

                    4 LCD模塊:實時顯示騎行數據。

                    5 SD/TF卡存儲模塊:儲存騎行數據。

                    未來,還可能會加上如下模塊來進一步完善功能。

                    ◆ 紅外或磁感應模塊:進行踏頻統計。

                    ◆ 無線心率探測模塊:進行心率數據統計。

                        在實際制作的過程中,由于對體積有小型化的要求,我選用了如下的硬件。

                    Arduino pro mini,:它省去了RS232

                    TTLUSB部分的電路,體積進一步縮小,它所搭載的ATmega328P也能保證有足夠的FlashSRAM。

                    3.7V5V升壓、充電一體模塊:去除了USB母口,縮小體積。

                    UC-915GPS模塊:使用U-Blox6 0 1 0 芯片, 帶內置天線, 尺寸為3.5cm×1.6cm×0.75cm,體積超小。

                    Nokia 5110顯示屏:分辨率為84像素×48像素,夠用,便宜,體積小。

                    ◆ 自制TF存儲模塊,體積超小,帶3.3V電源轉換。

                        TF卡是工作在3.3V電壓下的,由于Arduino pro mini上沒有3.3V的電壓輸出,于是我在自制的TFT模塊上使用了AMS1117-3.3,將5V電壓轉成3.3V。

                     

                    未完...

                     

                    原文刊登于《無線電》2013年第1期


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