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《无线电》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

1955年创刊,是国内电子科普领域创刊最早、发行量最大的知名杂志,累计发行量超过3亿册,倡导科普、兴趣、实作、分享的办刊理念。

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gTracking——自行车上的行车电脑-《无线电》2013.01

2013-03-04 16:35:37

    自行车运动自19世纪中期由欧洲、北美发源以来,吸引了世界上一批又一批的爱好者参与。在曾经被称为“自行车王国”的中国,20世纪80年代,自行车也作为曾经的“四大件”之一走入过千家万户,在那时,自行车是民众主要的交通工具。随着社会经济的发展,汽车逐步走入寻常家庭,自行车也一度淡出了人们的生活。不过近些年来,随着“绿色低碳”的生活理念渐入人心,自行车运动开始展现出了自己独特的魅力,又成为一项时尚的健身运动,越来越多的人参与到了其中。

自从我参加了骑行运动之后,便被其“挑战极限,积极向前”的魅力深深吸引,业余折腾电子、数码的时间也慢慢转向了自行车运动。在参加骑行活动的过程中,我常常会想记录一下自己的骑行路线、骑行数据,事后可以进行分析,使自己得到提高。在一番寻找后,我发现智能手机上有这样的应用(例如Endomondo)供爱好者免费使用。虽然智能手机现在已经非常普遍,但是智能手机的续航力以及国内外用户的使用习惯差异都存在不小的问题。再加上自行车运动有一定的危险性以及需要适应不同的气候,一旦摔车,损坏智能手机的成本就会显得比较高。因此我就想到了利用Arduino来做一个低成本、专用的自行车车载电脑来记录并实时显示骑行数据,并在训练完成后使用电脑针对记录的数据进行分析,以得到想要的结果和报表。

硬件系统设计

    在设计初期,我就把这款应用分成了两大部分进行设计。第一部分是基于Arduino的硬件,体积小,可以安装在自行车的把横上,负责收集和记录骑行数据,并通过LCD实时显示时速等信息。第二部分则是进行分析、统计的系统,由于ArduinogTrackingSRAM和频率的限制,不太适合做数据的分析,因此我把这部分功能拆分开来,设计成由计算机来完成——Arduino记录的数据上传到计算机后,进行分析并绘制图表。第二部分的系统,在后期设计成了一个Web 2.0的应用,这样就可以方便地将统计的结果(训练数据、骑行路线)进行分享。

    在我设计并实现的原型产品中,基于Arduino的硬件部分,主要由如下几个模块构成(见图1)。

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图1 基于Arduino的gTracking系统架构简图

1 Arduino主控板:行车电脑的核心。

2 电源模块:为所有硬件提供电源。

3 GPS模块:提供GPS定位信息,以得到位置数据、速度数据、高度数据。

4 LCD模块:实时显示骑行数据。

5 SD/TF卡存储模块:储存骑行数据。

未来,还可能会加上如下模块来进一步完善功能。

◆ 红外或磁感应模块:进行踏频统计。

◆ 无线心率探测模块:进行心率数据统计。

    在实际制作的过程中,由于对体积有小型化的要求,我选用了如下的硬件。

Arduino pro mini,:它省去了RS232

TTLUSB部分的电路,体积进一步缩小,它所搭载的ATmega328P也能保证有足够的FlashSRAM

3.7V5V升压、充电一体模块:去除了USB母口,缩小体积。

UC-915GPS模块:使用U-Blox6 0 1 0 芯片, 带内置天线, 尺寸为3.5cm×1.6cm×0.75cm,体积超小。

Nokia 5110显示屏:分辨率为84像素×48像素,够用,便宜,体积小。

◆ 自制TF存储模块,体积超小,带3.3V电源转换。

    TF卡是工作在3.3V电压下的,由于Arduino pro mini上没有3.3V的电压输出,于是我在自制的TFT模块上使用了AMS1117-3.3,将5V电压转成3.3V。

 

未完...

 

原文刊登于《无线电》2013年第1期


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