通信聊天





任务要求：

用单片机实现与串口调试助手的通信，具体功能如下:

1、通过蓝牙模块（需要领取，如果使用笔记本电脑做该题，则只需要领取一个蓝牙模块，如果使用台式机则需要领取两个蓝牙模块外加一条USB转TTL线，尽量使用笔记本电脑，简化工作，学院的USB转TTL线并不多）实现与电脑串口调试助手的连接；（15分）

2、设定单片机的两种运行模式：接收消息/发送消息，同时按下按键A6和A7进行模式切换；（20分）

3、实现由电脑串口调试助手发送字母或数字给单片机，并由开发板OLED显示出来。(20分)

4、从PC端串口助手发送一个字符串到单片机，OLED显示屏显示该字符串，并通过按键上下左右选择其中任意一个字符，并将选中的字符发送回PC端。其中按键A4为上移方向、A5为下移方向、A6为左移方向、A7为右移方向。（25分）

5、单片机发送字符成功后流水灯亮起，接收到消息后蜂鸣器发出短暂声响。（20分）

# 实验报告

## 1. 实验背景

本实验旨在通过单片机实现与串口调试助手的通信，包含接收和发送消息、显示和选择字符串字符以及通过按键实现字符选择和发送的功能。硬件组件包括单片机、蓝牙模块、LCD1602显示屏、蜂鸣器、小灯流水灯和矩阵键盘。通过本实验，可以深入了解单片机串口通信及蓝牙模块的应用，并熟悉LCD显示及按键控制。

## 2. 硬件介绍与连接

### 2.1 硬件清单

- 单片机（如STC89C52）

- 蓝牙模块（如HC-05）

- LCD1602显示屏

- 蜂鸣器

- 小灯流水灯

- 矩阵键盘

- 其他必要的连接线和电阻

### 2.2 硬件连接

1. **蓝牙模块连接**

   - VCC -> 5V

   - GND -> GND

   - TXD -> RXD (单片机的串口接收引脚)

   - RXD -> TXD (单片机的串口发送引脚)

2. **LCD1602显示屏连接**

   - VCC -> 5V

   - GND -> GND

   - RS -> P2.6

   - RW -> P2.5

   - EN -> P2.7

   - 数据引脚 -> P0

3. **矩阵键盘连接**

   - 键盘引脚分别连接到单片机的P1口，如下：

     - key_10 -> P1.7

     - key_11 -> P1.6

     - key_12 -> P1.5

     - key_13 -> P1.4

     - key_14 -> P1.3

     - key_15 -> P1.2

     - key_16 -> P1.1

     - key_17 -> P1.0

4. **蜂鸣器连接**

   - BEEP -> 单片机P2.5引脚

5. **小灯流水灯连接**

   - 流水灯连接到单片机的P2.0到P2.3引脚

## 3. 设计原理

### 3.1 模式选择

- 单片机通过按键实现两种模式的切换：接收模式和发送模式。

- 按下按键时，模式在接收和发送之间切换，并在LCD显示屏上更新显示。

### 3.2 字符接收与显示

- 通过串口助手发送字符到单片机，单片机接收到字符后，存储到接收缓冲区，并在LCD1602显示屏上显示。

### 3.3 字符选择与发送

- 从PC端串口助手发送一个字符串到单片机，LCD显示屏显示该字符串。

- 用户通过按键选择字符串中的任意字符，并将选中的字符发送回PC端。

- 按键A4为上移，A5为下移，A6为左移，A7为右移。

### 3.4 发送与接收确认

- 单片机成功发送字符后，流水灯亮起。

- 接收到消息后，蜂鸣器发出短暂声响，提示用户。

## 4. 电路原理

### 4.1 串口通信原理

- 使用单片机的串口进行通信，配置波特率为9600bps。

- 通过蓝牙模块实现无线通信，单片机接收和发送数据。

### 4.2 LCD1602显示原理

- 使用并行通信控制LCD1602显示屏，显示接收到的字符串和光标位置。

- 根据接收的字符串长度进行显示更新和换行。

### 4.3 按键控制原理

- 检测按键的状态，根据按键输入控制光标的移动和模式的切换。

### 4.4 蜂鸣器与流水灯控制

- 使用单片机的I/O引脚控制蜂鸣器和流水灯，根据接收和发送的状态进行提示。

## 5. 程序设计原理

### 5.1 初始化

- 初始化串口、LCD1602显示屏、按键和中断。

- 设置定时器，用于定时检测按键状态和数据接收状态。

### 5.2 主程序

- 进入主循环，持续检测按键输入和串口接收状态。

- 根据模式进行数据接收和发送的处理。

### 5.3 串口中断服务程序

- 接收数据并存储到接收缓冲区。

- 根据接收完成标志进行蜂鸣器提示。

### 5.4 按键处理程序

- 根据按键输入控制光标的移动和模式的切换。

- 发送选中的字符到PC端，并更新发送成功标志。

### 5.5 显示刷新程序

- 根据接收的数据更新LCD显示屏的内容。

- 显示光标位置和当前选中的字符。

## 6. 代码实现分析

### 6.1 硬件定义

- 矩阵键盘的引脚定义：`P1.7` 到 `P1.0`

- LCD1602显示屏的引脚定义：`P2.6`、`P2.5`、`P2.7` 和 `P0` 口作为数据端口

- 蜂鸣器引脚定义：`P2.5`

- 小灯流水灯的引脚定义：`P2.0` 到 `P2.3`

### 6.2 按键扫描

通过扫描矩阵键盘的按键状态，确定按键值并进行去抖动处理，返回按键值。

```c
unsigned char read_key(void) {
    // 按键扫描逻辑
}
unsigned char getkey0(unsigned char mode) {
    // 去抖动处理和按键状态判断
}
```

### 6.3 LCD1602显示控制

通过LCD1602显示屏初始化、字符显示、字符串显示和光标位置设置等函数，实现显示屏的控制。

```c
void LCD_write_com(unsigned char com) {
    // 写命令到LCD
}
void LCD_write_data(unsigned char dataa) {
    // 写数据到LCD
}
void LCD_write_char(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char dataa) {
    // 在指定位置写字符
}
void SetCurPosition(unsigned char x, unsigned char y) {
    // 设置光标位置
}
void LCD_init(void) {
    // 初始化LCD
}
```

### 6.4 串口通信

通过串口初始化、发送数据和接收数据中断处理，实现与PC端串口助手的通信。

```c
void send(unsigned char dat) {
    // 发送数据到串口
}
void SerInit(void) {
    // 初始化串口
}
void Uart_isr() interrupt 4 {
    // 串口中断服务程序
}
```

### 6.5 按键处理和显示更新

根据按键输入处理光标移动和模式切换，更新显示内容。

```c
void ProcessKeyInput(unsigned char keyinput) {
    // 按键处理逻辑
}
void OLED_DisplaysCertainLengthString(unsigned char *chr, unsigned char len) {
    // 显示一定长度的字符串
}
```

### 6.6 蜂鸣器和流水灯控制

通过蜂鸣器和流水灯的控制函数，提示发送和接收状态。

```c
void BeepAlarm(void) {
    // 控制蜂鸣器发声
}
void led_light(void) {
    // 控制流水灯亮起
}
```

## 7. 实验总结

通过本次实验，我们实现了单片机与串口调试助手的通信，掌握了蓝牙模块的应用，熟悉了LCD1602显示屏的控制方法。通过按键的交互操作，实现了字符的选择和发送，增强了对单片机控制的理解。同时，通过流水灯和蜂鸣器的提示，提升了用户体验。实验中我们遇到了一些问题，但通过调试和解决，使得系统能够稳定运行，达到了预期的效果。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00140.png)

作品：
```clike
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```

【TB作品】51单片机，普中板子，通信聊天

# 功能





万年历

任务要求：

制作一个万年历，具有显示时间、日期、温度、湿度、闹钟功能。

1、OLED显示屏上显示日期和时钟（显示到秒，时间可走动）；（20分）

2、通过开发板上的温度传感器采集当前环境温度并显示在显示屏上；（20分）

3、通过湿度传感器采集当前环境湿度并显示在显示屏上；（20分）

4、通过独立按键设置闹钟，并在OLED上显示设置的闹钟时间，到达闹钟时间时蜂鸣器发出声响并持续一段时间，同时D1~D8以流水灯形式亮起；（20分）

5、日期为滚动特效；（20分）


注意：sbit DS18B20_PORT = P1 ^ 0;    //DS18B20数据口定义

sbit DHT11_DB = P1 ^ 1;

需要自行买ds18b20模块和dht11模块

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00161.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00162.png)

演示视频：
```bash
链接：https://pan.baidu.com/s/1pKQ7XmnxbplJ_hJ1Z6XPRg?pwd=tpqv 
提取码：tpqv 
```


```bash
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```

【TB作品】普中51-实验板，万年历

./taobaozuopin.json```bash

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```


四、超声波测距

任务要求：

设计一款利用超声波测距的装置，测量的距离超出某一上限或下限值，应有报警功能，其基本功能如下：

1、用超声波模块（需要领取）测量某个障碍物的距离；（20分）

2、可通过按键修改上下限报警值；（10分）

3、 在OLED屏上实时显示所测障碍物距离、已设定的距离测量的上下限报警值；（20分）

4、当超声波模块测的距离大于设定的上限值时，蜂鸣器以0.5Hz的频率报警。当超声波模块测得的距离小于设定的下限值时，蜂鸣器持续报警；（30分）

5、当超声波模块测得的距离处于设定的上限值和下限值之间时，蜂鸣器停止鸣叫，LED灯模块按D1~D8的顺序，两个两个地循环亮起；（20分）

注意：51单片机板子在做该题目时，存在OLED占用两个LED引脚的情况，原则上先保证OLED的正常工作，led的流水循环亮效果可以跳过被占用的两个LED引脚。

附加题：

1、具有数据保存按键，按下按键可以保存当前测定的距离数值;

2、具有历史数据查看按键，按下按键可查看1中保存的距离数据（至少保存3组数据），按一次调出一组数据，再按一次调出下一组数据，查看完最后一组数据后从第一组数据重新展示，循环往复。

【注释】

1、超声波模块需要同学们自己接，手柄板有专门的超声波模块接口，如需详细了解其引脚连接，可查看手柄板原理图，更多模块信息请参考说明书或网络资料。

2、按键功能的设置：使用按键A4进行上限报警值的上调，A5进行上限报警值的下调；使用按键A7进行下限报警值的上调，A6进行下限报警值的下调。调节的步进值均为1m。芯片板插槽为一字型的按键代号为P批次的板子，P14和超声波模块启动口冲突，可以换成P11或者P12。

3、附加任务中，同时按下按键A4和A5，进行数据的保存，同时按下按键A6和A7进行历史数据的查看。

【TB作品】51单片机，MSP430单片机，STM32单片机，超声波测距

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```

三、通信聊天

任务要求：

用单片机实现与串口调试助手的通信，具体功能如下:

1、通过蓝牙模块（需要领取，如果使用笔记本电脑做该题，则只需要领取一个蓝牙模块，如果使用台式机则需要领取两个蓝牙模块外加一条USB转TTL线，尽量使用笔记本电脑，简化工作，学院的USB转TTL线并不多）实现与电脑串口调试助手的连接；（15分）

2、设定单片机的两种运行模式：接收消息/发送消息，同时按下按键A6和A7进行模式切换；（20分）

3、实现由电脑串口调试助手发送字母或数字给单片机，并由开发板OLED显示出来。(20分)

4、从PC端串口助手发送一个字符串到单片机，OLED显示屏显示该字符串，并通过按键上下左右选择其中任意一个字符，并将选中的字符发送回PC端。其中按键A4为上移方向、A5为下移方向、A6为左移方向、A7为右移方向。（25分）

5、单片机发送字符成功后流水灯亮起，接收到消息后蜂鸣器发出短暂声响。（20分）

附加题：

自行编写上位机软件与单片机通信，编程语言不限，基本功能必须有发送数据和接收数据并显示的功能。

【注释】

1、已提供串口调试助手软件；

2、蓝牙模块需要同学们自己外接，手柄板上有现成的接口，如需详细了解其引脚连接，可查看手柄板原理图。此部分涉及知识为串口通讯，蓝牙模块更多信息请参考说明书或网络资料。

3、请同学们根据自己情况搭配杜邦线（学院每位同学提供五根）与口袋开发板外接引脚（排针）连接，详见实验板数据手册。

【TB作品】51单片机，MSP430单片机，STM32单片机，通信聊天

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```


二、 简易波形发生器 （限MSP430、STM32单片机）

任务要求：

制作一个简易波形发生器，具有如下功能：

1、能够产生方波、正弦波，并可通过示波器观察到；（30分）

2、可通过按键切换2种波形的产生；（20分）

3、在OLED显示屏上显示当前输出的波形类型的名称、频率和幅值；（20分）

4、通过独立按键修改波形的频率、幅值；（10分）

5、LED1~LED8同时亮起，且输出波形的幅值越大，LED灯亮度越大。（20分）

附加题：

在本题基础上，增加产生三角波的功能。

【注释】

1、本题目需要用到DA输出模块和独立按键模块，其引脚连接可查询手柄板原理图，更多模块信息请参考说明书或网络资料。

2、由于开发板的DA 转换器参考电压为2.048V，故输出波形幅值不能大于2V。

3、在通过按键进行幅值和频率的设置时，通过按键A6切换两种波形的产生，通过按键A7进行频率设置和幅值设置的切换，按键A4为幅值或频率上调键，按键A5为幅值或频率的下调键（芯片板插槽为一字型的按键代号为P批次的板子，请参考注意事项中的第八条）。

4、附加任务中，使用按键A6进行三种波形的切换，其他按键功能不变。

5、对于所产生的波形频率和幅值不做要求。如采用下方提到的“简易示波器”进行程序调试，简易波形频率在1到5赫兹之间。

考虑到同学们假期里可能找不到示波器进行试验，现提供板载简易示波器程序（基于口袋开发板的简易示波器，以附件形式发放）。该程序通过单片机内部AD采样通道采集信号，并将波形显示于手柄板OLED显示屏上。如同学们需要使用，请在该程序的基础上添加本题的程序。使用效果见下图：

 

图一 板子输出锯齿波并且通过自身AD采样将其显示

 

图二 上图锯齿波在真实示波器上的对比效果

“示波器程序”仅提供波形信号采集和显示，原程序采样周期20ms，未提供波形发生的程序，这部分正是同学们需要自己完成的。简易示波器仅提供波形显示，如需其它详细功能，请同学们自行完善。

“简易示波器”具体使用方法见附件！由于STC89C51单片机无内部ADC，故无“简易示波器”功能，51的同学们选择该题请三思！

【TB作品】51单片机，MSP430单片机，STM32单片机，简易波形发生器

./taobaozuopin.json```bash

https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```


二年级口袋开发板学年任务

一、 万年历

任务要求：

制作一个万年历，具有显示时间、日期、温度、湿度、闹钟功能。

1、OLED显示屏上显示日期和时钟（显示到秒，时间可走动）；（20分）

2、通过开发板上的温度传感器采集当前环境温度并显示在显示屏上；（20分）

3、通过湿度传感器采集当前环境湿度并显示在显示屏上；（20分）

4、通过独立按键设置闹钟，并在OLED上显示设置的闹钟时间，到达闹钟时间时蜂鸣器发出声响并持续一段时间，同时D1~D8以流水灯形式亮起；（20分）

5、日期为滚动特效；（20分）

附加题：

1、可以通过按键修改日期和时间（类似于手动调电子手表时间一样）。

【注释】

1、湿度传感器(需要领取）需要根据其使用手册和单片机原理图，由学生接到开发板上并编写湿度采集函数，更多湿度传感器信息请参考说明书或网络资料；

2、温度传感器DS18B20已焊接在手柄板上，其引脚连接查看手柄板原理图；

基本任务中，设置闹钟时，使用按键A4进行时间的上调，使用按键A5进行时间的下调，步进值为10s，即每按一次按键时间上调或下调10s。上调达到60s时，时间“分”加1；时间下调小于0s时，时间“分”减1，时间“时”的调节依此类推。

3、附加任务中，通过按键A1进行日期、时间、闹钟设置功能的切换，按键A4、A5仍为上调和下调按键，设置时间和闹钟时调节对象是“秒”，步进值为10s；设置日期时调节的对象是“日”，步进值是1日，大于一个月的最大日时，月份自动加一。

【TB作品】51单片机，MSP430单片机，STM32单片机，万年历

基于 MSP430-FFTB6638 实验箱





频率测量与通信系统 利用 MCU 定时器模块相关功能设计实现数字频率计功能，测量范围：100~10000Hz， 测量误差≤1%，测量速度≤1 秒。测量结果本地显示（段式 LCD、字符型 LCD、点阵 LCD （128x64）、点阵 LED（16x16）或多位 7 段 LED 等），同时通过 UART/RS232 通讯把测 量结果传送到 PC/平板/手机等其他终端。

项目设计基本要求（必做）：

（1）项目名称、学号、姓名、测量结果等信息的本地显示（段式 LCD、字符型 LCD、 点阵 LCD（128x64）、点阵 LED（16x16）或多位 7 段 LED 等）。 

（2）项目名称、学号、姓名、测量结果等信息通过 UART/RS232 握手通讯（握手信号 为本人序号或学号）传送到 PC/平板/手机等其他终端。 

（3）蜂鸣器声响提示项目功能的开始或不同蜂鸣器声响指示不同工作状态，如通信握 手的正确与否。 

项目设计提高要求（选做）： 

（1）用按键或串口命令实现不同功能的转换。 

（2）项目名称、姓名等信息的中文显示。 


代码功能如下:

测量定时器模块或中断相关引脚输入信号的频率，结果送到字符型 LCD/LED 等 进行显示。可在点阵 LCD 上稳定显示项目名称、学号、姓名等信息； 

握手：

电脑发送学号给单片机，单片机收到这个字符串后，蜂鸣器响一声，并回发一个字符串给电脑显示频率。

电脑发送别的字符给单片机，单片机响三声，发送一个字符串给电脑告诉正确握手信号。

蜂鸣器声响提示项目功能的开始。 

选做内容一：用按键实现信号频率/周期的显示转换。 

选做内容二：中文显示

代码：

```bash
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

实物效果:

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00695.png)




# 频率测量——使用MSP430F6638的捕获模式

在嵌入式系统中，频率测量是一个非常常见且重要的任务。本文将介绍如何使用MSP430F6638的捕获模式来实现频率测量。我们将详细讲解相关代码，并解释其工作原理。

## 1. 初始化捕获模式

在MSP430F6638中，我们可以利用定时器和捕获/比较寄存器（CCR）来实现频率测量。首先，我们需要初始化捕获模式。以下是初始化捕获模式的代码：

```c
//频率测量变量
uint16_t capv1 = 0;
uint16_t capv2 = 0;
uint32_t period = 0;
uint32_t frequency = 0;
uint8_t cap_flag = 0;
void init_cap(void) {
    //捕获引脚配置
    P1DIR &= ~BIT4; /* 配置P1.4为输入，用于捕获电平TA0.3 */
    P1SEL |= BIT4;  /* 将P1.4配置为TA0.3捕获功能 */
    // 配置捕获模式
    TA0CCTL3 = CM_1 + SCS + CCIS_0 + CAP + CCIE; 
    /* CM_1: 上升沿捕获
       SCS: 同步捕获
       CCIS_0: 捕获输入选择CCIxA
       CAP: 捕获模式
       CCIE: 捕获/比较中断使能 */
    // 配置定时器
    TA0CTL = TASSEL_2 + MC_2 + TACLR + ID_3;
    /* TASSEL_2: 选择SMCLK作为时钟源
       MC_2: 连续模式
       TACLR: 清除定时器
       ID_3: 输入时钟除以8 */
}
```

在上述代码中，我们首先配置了P1.4引脚作为捕获输入，然后设置捕获/比较寄存器TA0CCTL3的相关参数，最后配置定时器TA0CTL。

## 2. 捕获中断服务程序

捕获中断服务程序是实现频率测量的核心部分。以下是捕获中断服务程序的代码：

```c
// 捕获中断
#pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR
__interrupt void TIMER0_A1() {
    switch (__even_in_range(TA0IV, 14)) {
        case 0:
            break;                          // 无中断
        case 2:
            break;                          // CCR1未用
        case 4:
            break;                          // CCR2未用
        case 6:
            // 捕获TA0.3
            if (TA0CCTL3 & CCI) {
                if (cap_flag == 0) {
                    capv1 = TA0CCR3;
                    cap_flag = 1;
                } else if (cap_flag == 1) {
                    capv2 = TA0CCR3;
                    cap_flag = 2;
                }
            }
            break;                          // CCR3
        case 8:
            break;                          // 保留
        case 10:
            break;                          // 保留
        case 12:
            break;                          // 保留
        case 14:
            break;
        default:
            break;
    }
    TA0CCTL3 &= ~CCIFG;  // 清除中断标志
}
```

在上述代码中，我们使用中断向量TIMER0_A1_VECTOR来处理定时器A0的中断。通过检查TA0IV寄存器的值，我们可以确定是哪个CCR引发了中断。在这种情况下，我们关注的是CCR3。在每次中断时，我们检查捕获输入标志（CCI），并根据cap_flag变量的值来保存捕获的时间戳。

## 3. 计算频率

在捕获了两个时间戳后，我们可以计算信号的周期和频率。假设我们已经捕获了两个上升沿的时间戳capv1和capv2，可以通过以下公式计算周期和频率：

$$

\text{period} = capv2 - capv1

$$

$$

\text{frequency} = \frac{\text{clock\_frequency}}{\text{period}}

$$

假设我们的时钟频率是2MHz（经过8分频后），则频率的计算代码如下：

```c
if (cap_flag == 2) {
    period = capv2 - capv1;
    frequency = 2000000 / period;
    cap_flag = 0;  // 重置标志以捕获下一组信号
}
```

## 4. 结论

通过上述步骤，我们实现了一个简单的频率测量程序。通过配置捕获模式、编写中断服务程序以及计算信号的周期和频率，我们能够准确地测量输入信号的频率。这种方法可以广泛应用于各种嵌入式系统中，帮助开发者实现对频率的精确测量。

【TB作品】MSP430F6638单片机，频率计

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00755.png)





# 实验报告：51单片机 Proteus仿真 超声波读取+LCD1602显示仿真

## 一、实验背景

本实验旨在使用51单片机（AT89C51）结合超声波传感器HC-SR04和LCD1602液晶显示屏，通过Proteus仿真平台实现超声波测距功能，并将测得的距离显示在LCD1602上。该系统可以用于智能小车避障、距离检测等应用场景。

## 二、硬件介绍

1. **51单片机（AT89C51）**

   - 主频：12MHz

   - 存储器：4KB Flash，128B RAM

   - 定时器：两个16位定时器

   - I/O口：4个8位并行I/O口

2. **超声波传感器（HC-SR04）**

   - 工作电压：5V

   - 工作频率：40kHz

   - 测量范围：2cm-400cm

   - 测量精度：±3mm

   - 引脚：VCC, GND, Trig, Echo

3. **LCD1602液晶显示屏**

   - 显示内容：2行16字符

   - 工作电压：5V

   - 控制接口：8位并行数据接口或4位并行数据接口

## 三、器件连接

- **HC-SR04连接**

  - VCC连接到5V电源

  - GND连接到地

  - Trig连接到P1.5

  - Echo连接到P1.6

- **LCD1602连接**

  - RS连接到P2.0

  - RW连接到P2.1

  - E连接到P2.2

  - 数据线D4-D7分别连接到P2.4-P2.7

## 四、设计原理

### 1. 超声波测距原理

超声波传感器通过发射40kHz的超声波脉冲，当遇到障碍物时，超声波反射回来。传感器接收反射波并计算从发射到接收的时间差，根据公式：

\[ \text{距离} = \frac{\text{时间差} \times \text{声速}}{2} \]

计算出距离。声速在空气中约为340m/s。

### 2. 定时器使用

定时器0配置为模式1（16位定时器），用于测量Echo引脚的高电平时间。通过中断处理溢出情况，确保测量的精确性。

### 3. LCD1602显示

LCD1602使用4位数据接口模式连接到单片机。通过初始化函数`LCD_init`进行初始化，之后通过`LCD_write_str`函数将测量结果显示到屏幕上。

## 五、电路原理

### 1. 超声波模块

Trig引脚通过软件控制发射超声波脉冲，Echo引脚接收反射信号，并由定时器0记录高电平持续时间。

### 2. 定时器与中断

定时器0的溢出中断服务程序设置一个标志位`Flag_Ultrasonic`，表示测量超时，防止因未接收到反射信号而导致程序卡死。

### 3. LCD1602控制

通过定义的函数库实现对LCD1602的控制，包括初始化、清屏、光标移动和字符串显示等功能。

## 六、程序原理

程序主要包括以下几个部分：

1. **初始化部分**

   - 初始化LCD1602

   - 初始化定时器0

2. **测距过程**

   - 控制Trig引脚发出10us高电平脉冲

   - 等待Echo引脚变高，启动定时器0

   - Echo引脚变低，停止定时器0

   - 计算时间差并转换为距离

3. **显示部分**

   - 将计算出的距离转换为字符串格式

   - 调用`LCD_write_str`函数显示到LCD1602上

```c
void main() {
    unsigned char disp[10];
    unsigned int distance = 0;
    Trig = 0;
    Echo = 1;
    LCD_init();
    Init_Timer0();
    delay_ms(100);
    while (1) {
        TR0 = 0;
        TH0 = 0;
        TL0 = 0;
        Trig = 1;
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        Trig = 0;
        while (!Echo);
        TR0 = 1;
        while (Echo);
        TR0 = 0;
        distance = Conut();
        sprintf(disp, "%dmm", distance);
        LCD_write_str(6, 1, disp);
    }
}
```

### 程序简要说明

- `main`函数初始化硬件和软件环境，进入主循环。

- 通过控制Trig引脚发出超声波信号，并测量Echo引脚高电平持续时间。

- 计算距离并转换为字符串格式，显示在LCD1602上。

## 七、总结

本实验通过Proteus仿真平台，成功实现了51单片机结合超声波传感器和LCD1602显示屏的距离测量系统。实验过程中，熟悉了定时器的使用、中断的处理以及液晶显示屏的控制方法，为后续更加复杂的应用奠定了基础。


## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 超声波读取+LCD1602显示仿真12MHZ

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## 超声波 51单片机 LCD1602显示实验报告

### 实验目的

本实验的目的是利用51单片机控制LCD1602显示屏和超声波传感器，实时测量距离并将测量结果显示在LCD1602上。通过本实验，掌握51单片机的基本操作、LCD1602显示屏的驱动方法以及超声波传感器的使用。

### 实验器材

- 51单片机（如STC89C52）

- LCD1602显示屏

- 超声波传感器（如HC-SR04）

- 若干连接线

- 面包板和电源

### 实验原理

1. **51单片机**：用作主控单元，负责处理超声波传感器的数据并驱动LCD1602显示屏。

2. **LCD1602显示屏**：通过51单片机的并行接口与其通信，显示测量得到的距离数据。

3. **超声波传感器（HC-SR04）**：通过发射超声波并接收反射回来的超声波，计算从发送到接收的时间差，从而测量距离。

### 电路连接

1. **51单片机与LCD1602显示屏连接**：

   - RS（P2.7）: 控制命令/数据选择

   - RW（P2.6）: 控制读/写选择

   - EN（P2.5）: 使能信号

   - 数据端口（P0.0-P0.7）: 数据线

2. **51单片机与超声波传感器连接**：

   - Trig（P1.0）: 触发信号

   - Echo（P1.1）: 回波信号

### 实验步骤

#### 初始化LCD1602显示屏

初始化函数通过发送一系列命令设置LCD1602的工作模式，包括显示模式、清屏和光标设置等。这些命令通过51单片机的I/O口发送给LCD1602。

#### 超声波传感器测距

通过向超声波传感器的Trig引脚发送一个10微秒的高电平信号，触发传感器发射超声波。超声波遇到障碍物反射回来，被传感器的Echo引脚接收。通过计时从发送到接收的时间差，并利用公式计算出距离。

#### 显示测量数据

将计算得到的距离数据转换为字符串格式，并通过51单片机将其发送到LCD1602显示屏显示。

### 程序原理

#### LCD1602显示控制

LCD1602显示屏的初始化过程包括设置显示模式、清屏、光标设置等步骤。显示数据时，通过设置RS和RW引脚选择命令或数据模式，并通过使能引脚EN来锁存数据。

#### 超声波传感器测距

超声波传感器通过发送和接收超声波来测量距离。测距过程包括发送触发信号、等待接收回波信号以及计时。根据计时时间和声速，计算得到距离值。

### 关键函数介绍

1. **LCD初始化函数**：设置显示模式、清屏、光标设置等。

2. **LCD命令写入函数**：向LCD1602发送控制命令。

3. **LCD数据写入函数**：向LCD1602发送显示数据。

4. **超声波测距函数**：通过超声波传感器测量距离，并返回计算得到的距离值。

5. **数据显示函数**：将测量得到的距离数据转换为字符串格式，并显示在LCD1602上。

### 总结

通过本实验，成功实现了51单片机控制LCD1602显示屏并结合超声波传感器实时测量并显示距离。实验过程中，掌握了51单片机与LCD1602显示屏的接口技术、超声波传感器的工作原理及其在实际应用中的使用方法。实验结果表明，该系统能够准确测量并实时显示距离，具有一定的实用价值和参考意义。


## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 超声波 LCD1602显示实验

00024 超声波LCD1602ADC0832





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# 实验报告：基于51单片机的身高体重测量仪设计

## 背景介绍

本实验设计并实现了一个基于51单片机的身高体重测量仪。该系统利用超声波传感器测量高度，通过ADC0832模数转换芯片获取重量数据，并使用LCD1602显示屏显示测量结果。该测量仪器可以自动检测身高和体重，并将结果显示在LCD上，适用于婴儿体检。

## 硬件介绍

1. **51单片机**：作为主控芯片，负责整个系统的控制与数据处理。

2. **LCD1602显示屏**：用于显示测量结果，包括体重和身高。

3. **超声波传感器**：用于测量身高，包含Trig和Echo两个引脚，分别用于触发和接收超声波信号。

4. **ADC0832模数转换芯片**：用于将模拟重量信号转换为数字信号。

5. **LED**：用于指示状态，当重量大于500克时点亮。

## 设计原理

### 电路原理

系统电路主要包括以下几个部分：

1. **超声波模块连接**：

   - Trig (P1.6)：连接超声波传感器的触发端。

   - Echo (P1.7)：连接超声波传感器的接收端。

2. **LED指示灯连接**：连接在P3.1端口，用于指示重量状态。

3. **LCD1602显示屏连接**：用于显示测量结果。

### 程序原理

程序主要分为以下几个模块：

1. **初始化模块**：

   - 初始化LCD1602显示屏。

   - 初始化定时器0，用于超声波测距。

   - 初始化超声波传感器的引脚。

2. **超声波测距模块**：

   - 通过触发Trig引脚发出超声波。

   - Echo引脚接收到回波信号后，通过定时器0计算时间，进而计算出距离。

   - 根据测得的距离换算出身高。

3. **重量测量模块**：

   - 使用ADC0832芯片获取重量的模拟信号并转换为数字信号。

   - 通过计算公式将ADC结果转换为实际重量值。

4. **显示模块**：

   - 将测得的身高和体重显示在LCD1602上。

5. **指示灯控制模块**：

   - 根据测量的重量控制LED指示灯的亮灭。

### 主要函数解析

```c
uint Conut()
{
    static uint Time = 0, S = 0;
    Time = TH0 * 256 + TL0;
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;
    S = (Time * 1.7) / 100; // 换算为cm
    if ( (S >= 700) || Flag_Ultrasonic == 1 ) // 超出测量范围
    {
        Flag_Ultrasonic = 0;
        S = 700;
    }
    return(S);
}
void delay_ms( unsigned char x )
{
    unsigned char a, b, c;
    for ( c = x; c > 0; c-- )
    {
        for ( b = 102; b > 0; b-- )
            for ( a = 3; a > 0; a-- )
                ;
    }
}
void Init_Timer0()
{
    TMOD &= 0xf0;
    TMOD |= 0x01; // 定时器0模式1
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;
    ET0 = 1; // 使能定时器0中断
    EA = 1;  // 使能总中断
}
void main()
{
    u8 disp[10];
    u8 count = 0;
    u16 distance = 0;
    int weight = 0;
    Trig = 0;
    Echo = 1;
    LED = 0;
    LCD_init();
    Init_Timer0();
    LCD_write_str(0, 0, "weight: 00.0 kg");
    LCD_write_str(0, 1, "height: 000  cm");
    delay_ms(100);
    while (1)
    {
        weight = ((float)Get_AD_Result(0) * (10000.0 / 255.0));
        LCD_write_com(0x80 + 8);
        LCD_write_data(weight % 100000 / 10000 + '0');
        LCD_write_data(weight % 10000 / 1000 + '0');
        LCD_write_data('.');
        LCD_write_data(weight % 1000 / 100 + '0');
        TR0 = 0;
        TH0 = 0;
        TL0 = 0;
        Trig = 1;
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        Trig = 0;
        while (!Echo);
        TR0 = 1;
        while (Echo);
        TR0 = 0;
        distance = 204 - Conut();
        count = 0;
        disp[count++] = distance % 1000 / 100 + '0';
        disp[count++] = distance % 100 / 10 + '0';
        disp[count++] = distance % 10 / 1 + '0';
        disp[count++] = 0;
        LCD_write_str(8, 1, disp);
        if (weight > 500)
        {
            LED = 1;
        }
        else
        {
            LED = 0;
        }
    }
}
void Timer0() interrupt 1
{
    Flag_Ultrasonic = 1;
}
```

## 结论

本实验成功实现了基于51单片机的身高体重测量仪。通过使用超声波传感器测量身高，ADC0832芯片获取体重数据，并通过LCD1602显示屏显示结果，实现了体检仪的基本功能。该系统可以准确测量和显示婴儿的身高和体重，具有良好的实用性和可靠性。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 超声波LCD1602ADC0832 身高体重测量仪

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//              GND    电源地

//              VCC  接5V或3.3v电源

//              D0   P1^4（SCL）

//              D1   P1^3（SDA）

//              RES  接P12

//              DC   接P11

//              CS   接P10        


# OLED显示接口与控制实验报告

## 背景

OLED（有机发光二极管）显示器由于其高对比度、低功耗和快速响应时间，被广泛应用于各种电子设备。本实验旨在使用单片机接口和控制OLED显示器。所用的显示驱动器是SSD1306，这是小型OLED屏幕常用的控制器。

## 硬件组件

1. **OLED显示器**：使用由SSD1306控制器驱动的显示模块。

2. **单片机**：使用基于8051的单片机来控制OLED显示器。

3. **电源**：需要3.3V或5V电源为OLED模块供电。

4. **连接线**：用于将OLED与单片机连接。

## 电路连接

- **GND**：连接到电源地。

- **VCC**：连接到3.3V或5V电源。

- **D0 (SCL)**：连接到P1^4（SCL）。

- **D1 (SDA)**：连接到P1^3（SDA）。

- **RES**：连接到P12。

- **DC**：连接到P11。

- **CS**：连接到P10。

## 设计原理

### 显存结构

OLED的显存存放格式如下：
```
[0]0 1 2 3 ... 127
[1]0 1 2 3 ... 127
[2]0 1 2 3 ... 127
...
[7]0 1 2 3 ... 127
```

### 延时函数
```c
void delay_ms1(unsigned int ms) {
    unsigned int a;
    while (ms) {
        a = 80;
        while (a--);
        ms--;
    }
    return;
}
```

该延时函数通过简单的循环实现毫秒级延时，用于在OLED初始化和控制过程中确保操作稳定。

### 写入字节

根据不同的OLED模式，通过并行或串行接口向SSD1306写入字节。以下代码展示了并行和串行模式下的写入操作：
```c
#if OLED_MODE == 1
// 并行模式
void OLED_WR_Byte(u8 dat, u8 cmd) {
    DATAOUT(dat);
    if (cmd) OLED_DC_Set();
    else OLED_DC_Clr();
    OLED_CS_Clr();
    OLED_WR_Clr();
    OLED_WR_Set();
    OLED_CS_Set();
    OLED_DC_Set();
}
#else
// 串行模式
void OLED_WR_Byte(u8 dat, u8 cmd) {
    u8 i;
    if (cmd) OLED_DC_Set();
    else OLED_DC_Clr();
    OLED_CS_Clr();
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        OLED_SCLK_Clr();
        if (dat & 0x80) OLED_SDIN_Set();
        else OLED_SDIN_Clr();
        OLED_SCLK_Set();
        dat <<= 1;
    }
    OLED_CS_Set();
    OLED_DC_Set();
}
#endif
```

### 主要功能实现

#### 设置光标位置
```c
void OLED_Set_Pos(unsigned char x, unsigned char y) {
    OLED_WR_Byte(0xb0 + y, OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte(((x & 0xf0) >> 4) | 0x10, OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte((x & 0x0f) | 0x01, OLED_CMD);
}
```

#### 显示控制

开启和关闭OLED显示：
```c
void OLED_Display_On(void) {
    OLED_WR_Byte(0X8D, OLED_CMD); // SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X14, OLED_CMD); // DCDC ON
    OLED_WR_Byte(0XAF, OLED_CMD); // DISPLAY ON
}
void OLED_Display_Off(void) {
    OLED_WR_Byte(0X8D, OLED_CMD); // SET DCDC命令
    OLED_WR_Byte(0X10, OLED_CMD); // DCDC OFF
    OLED_WR_Byte(0XAE, OLED_CMD); // DISPLAY OFF
}
```

#### 清屏
```c
void OLED_Clear(void) {
    u8 i, n;
    for (i = 0; i < 8; i++) {
        OLED_WR_Byte(0xb0 + i, OLED_CMD); // 设置页地址（0~7）
        OLED_WR_Byte(0x00, OLED_CMD);     // 设置显示位置—列低地址
        OLED_WR_Byte(0x10, OLED_CMD);     // 设置显示位置—列高地址
        for (n = 0; n < 128; n++) OLED_WR_Byte(0, OLED_DATA);
    }
}
```

#### 显示字符

在指定位置显示一个字符：
```c
void OLED_ShowChar(u8 x, u8 y, u8 chr) {
    unsigned char c = 0, i = 0;
    c = chr - ' ';
    if (x > Max_Column - 1) {
        x = 0; y = y + 2;
    }
    if (SIZE == 16) {
        OLED_Set_Pos(x, y);
        for (i = 0; i < 8; i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c * 16 + i], OLED_DATA);
        OLED_Set_Pos(x, y + 1);
        for (i = 0; i < 8; i++) OLED_WR_Byte(F8X16[c * 16 + i + 8], OLED_DATA);
    } else {
        OLED_Set_Pos(x, y + 1);
        for (i = 0; i < 6; i++) OLED_WR_Byte(F6x8[c][i], OLED_DATA);
    }
}
```

#### 显示字符串
```c
void OLED_ShowString(u8 x, u8 y, u8 *chr) {
    unsigned char j = 0;
    while (chr[j] != '\0') {
        OLED_ShowChar(x, y, chr[j]);
        x += 8;
        if (x > 120) {
            x = 0; y += 2;
        }
        j++;
    }
}
```

### 初始化

OLED的初始化过程涉及一系列的配置命令，以确保显示器正确工作：
```c
void OLED_Init(void) {
    OLED_RST_Set();
    delay_ms1(100);
    OLED_RST_Clr();
    delay_ms1(100);
    OLED_RST_Set();
    OLED_WR_Byte(0xAE, OLED_CMD); // 关闭OLED面板
    OLED_WR_Byte(0x00, OLED_CMD); // 设置低列地址
    OLED_WR_Byte(0x10, OLED_CMD); // 设置高列地址
    OLED_WR_Byte(0x40, OLED_CMD); // 设置起始行地址
    OLED_WR_Byte(0x81, OLED_CMD); // 设置对比度控制寄存器
    OLED_WR_Byte(0xCF, OLED_CMD); // 设置SEG输出电流亮度
    OLED_WR_Byte(0xA1, OLED_CMD); // 设置段/列映射
    OLED_WR_Byte(0xC8, OLED_CMD); // 设置COM/行扫描方向
    OLED_WR_Byte(0xA6, OLED_CMD); // 设置正常显示
    OLED_WR_Byte(0xA8, OLED_CMD); // 设置多路复用比率
    OLED_WR_Byte(0x3f, OLED_CMD); // 1/64 duty
    OLED_WR_Byte(0xD3, OLED_CMD); // 设置显示偏移
    OLED_WR_Byte(0x00, OLED_CMD); // 不偏移
    OLED_WR_Byte(0xd5, OLED_CMD); // 设置显示时钟分频比/振荡频率
    OLED_WR_Byte(0x80, OLED_CMD); // 设置时钟为100帧/秒
    OLED_WR_Byte(0xD9, OLED_CMD); // 设置预充电周期
    OLED_WR_Byte(0xF1, OLED_CMD); // 设置预充电为15时钟和放电为1时钟
    OLED_WR_Byte(0xDA, OLED_CMD); // 设置COM引脚硬件配置
    OLED_WR_Byte(0x12, OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte(0xDB, OLED_CMD); // 设置VCOMH
    OLED_WR_Byte(0x40, OLED_CMD); // 设置VCOM解除电平
    OLED_WR_Byte(0x20, OLED_CMD); // 设置页地址模式
    OLED_WR_Byte(0x02, OLED_CMD);
    OLED_WR_Byte(0x8D, OLED_CMD); // 设置电荷泵使能/禁用
    OLED_WR_Byte(0x14, OLED_CMD); // 设置（0x10）禁用
    OLED_WR_Byte(0xA4, OLED_CMD); // 禁用整个显示
    OLED_WR_Byte(0xA6, OLED_CMD); // 禁用反向显示
    OLED_WR_Byte(0xAF, OLED_CMD); // 打开OLED面板
    OLED_Clear();
    OLED_Set_Pos(0, 0);
}
```


## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

TB作品】51单片机 Proteus仿真 51单片机SPI显示OLED字符驱动

1、8乘8点阵模块（爱心）





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数码管测试程序与仿真

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00829.png)


# 实验报告: MAX7219 数码管驱动测试

## 一、实验目的

通过对 MAX7219 芯片的编程与控制，了解如何使用单片机驱动数码管显示数字，并掌握 SPI 通信协议的基本应用。

## 二、实验器材

1. 51系列单片机开发板

2. MAX7219 芯片

3. 共阴极数码管（8位）

4. 连接线若干

## 三、背景知识

MAX7219 是一种串行输入/输出共阴极显示驱动器，它将微处理器与8位数码管显示器连接起来。该芯片内置 BCD 编码解码器、扫描循环、多路复用驱动、段驱动和数字驱动。通过使用少量的I/O 口，即可实现对多个数码管的控制，简化了硬件设计和软件编程。

## 四、硬件连接

- **CLK (时钟)**: P2.2

- **CS (片选)**: P2.1

- **DIN (数据输入)**: P2.0

将 MAX7219 的引脚分别连接到单片机的 P2 端口，并连接数码管到 MAX7219 的输出端。

## 五、设计原理

### 1. 延时函数
```c
void Delay_xms(unsigned int x) {
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < x; i++)
        for (j = 0; j < 112; j++);
}
```

此函数用于产生指定毫秒的延时，通过嵌套循环实现。

### 2. 向 MAX7219 写入字节

该函数通过 SPI 协议将一个字节的数据写入 MAX7219 芯片。具体步骤为:

1. 片选信号置低，表示开始通信。

2. 按位将数据移出，并通过时钟信号同步传输。

3. 完成后，片选信号置高，结束通信。

### 3. 向 MAX7219 写入数据

该函数用于将具体的数据写入到 MAX7219 的特定地址。地址表示数码管的位置，数据表示显示的内容。


该函数对 MAX7219 进行初始化设置，包括解码方式、亮度、扫描界限以及工作模式等。

### 5. 主程序
```c
void main(void) {
    unsigned char i;
    Delay_xms(50);
    Init_MAX7219();
    for (i = 1; i < 9; i++)
        Write_Max7219(i, i);  // 第i个数码管显示数字i
    while (1) {
        // 主循环
    }
}
```

主程序先进行初始化，然后将 1 到 8 显示在8个数码管上。

## 六、实验结果

通过运行程序，可以看到8位数码管依次显示 1 到 8。如果出现显示错误，可以检查连接和初始化设置。

## 七、总结

本实验通过驱动 MAX7219 芯片，实现了对数码管的控制，熟悉了 SPI 通信协议的基本操作。掌握了 MAX7219 的初始化及数据传输方法，为后续更多复杂的显示控制打下了基础。

## 八、注意事项

1. 确保硬件连接正确。

2. 检查每一根连接线是否稳固。

3. 仔细设置 MAX7219 的初始化参数，以确保显示效果。


## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 MAX7219点阵驱动数码管驱动

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00843.png)





# 实验报告：基于单片机的LCD12864万年历及温度监测系统设计

## 背景介绍

本实验旨在设计并实现一个基于STC89C52单片机的LCD12864显示的万年历系统，同时集成温度传感器以实现温度监测功能。系统具备整点报时和闹钟功能，通过蜂鸣器进行提示。该设计不仅可以实现基本的时钟和温度显示，还具备一定的报警功能，适用于家庭或办公室等场景。

## 硬件介绍

1. **STC89C52单片机**：作为系统的核心控制器，负责处理各项功能的实现。

2. **LCD12864显示屏**：用于显示时间、日期和温度等信息。

3. **DS18B20温度传感器**：用于实时监测环境温度。

4. **蜂鸣器**：用于整点报时和闹钟提示。

5. **按键模块**：用于用户设置时间和闹钟功能。

6. **其他电子元件**：如电阻、电容等，用于电路的搭建和稳定工作。

## 电路设计

电路主要由单片机、LCD显示屏、温度传感器和蜂鸣器组成。LCD12864显示屏与单片机通过并行接口连接，DS18B20温度传感器通过单线接口与单片机连接，蜂鸣器则通过单片机的I/O端口控制。

### 主要连接说明

1. **LCD12864显示屏**：

   - 数据端口D0-D7连接单片机P0口。

   - 控制信号RS、RW、E分别连接单片机的P2.0、P2.1、P2.2。

2. **DS18B20温度传感器**：

   - 数据端口DQ连接单片机的P3.7口。

3. **蜂鸣器**：

   - 连接到单片机的P2.0口。

4. **按键模块**：

   - 各按键分别连接到单片机的P1口，用于扫描和检测按键状态。

## 软件设计

### 系统初始化

系统上电后首先进行初始化，包括LCD显示屏初始化、时钟初始化和中断初始化等。初始化代码如下：

```c
void main( void )
{
 uchar clock_time[6] = { 0X00, 0X59, 0X23, 0X09, 0X04, 0X11 };       /* 定义时间变量 秒  分 时 日 月 年 */
 uchar alarm_time[2] = { 10, 06 };                                   /* 闹钟设置  alarm_time[0]: 分钟  alarm_time[1] :小时 */
 uchar temperature[2];                                                 /* 定义温度变量   temperature[0]  低8位   temperature[1]  高8位 */
 Lcd_Initial();                                                          /* LCD初始化 */
 Clock_Fresh( clock_time );                                              /* 刷新时间 */
 Clock_Initial( clock_time );                                            /* 时钟初始化 */
 /* 中断初始化 */
 EA = 1;    /* 开总中断 */
 ET0 = 1;    /* Timer0 开中断 */
 ET2 = 1;    /* Timer2 开中断 */
 TMOD = 0x01; /* Timer0 工作方式 1 */
 RCAP2H = 0x3c;
 RCAP2L = 0xb0; /* Timer2 延时 50 ms */
}
```

### 时间显示与更新

系统在主循环中不断刷新时间，并通过LCD显示屏显示出来。同时，通过DS18B20传感器读取温度值并显示在LCD上。

```c
while ( 1 )
{
 Clock_Fresh( clock_time );      /* 时间刷新 */
 Lcd_Clock( clock_time );        /* 时间显示 */
 Sensor_Fresh( temperature );    /* 温度更新 */
 Lcd_Temperture( temperature );  /* 温度显示 */
 /* 整点报时 */
 if ( (*clock_time == 0x59) && (*(clock_time + 1) == 0x59) )
 {
  bell = 0;
  TR2 = 1;    /* 启动Timer2 */
 }
 /* 闹钟报警 */
 if ( *alarm_time == HexNum_Convert( *(clock_time + 1) ) ) /* 分钟相吻合 */
  if ( *(alarm_time + 1) == HexNum_Convert( *(clock_time + 2) ) ) /* 小时相吻合 */
  {
   bell = 0;
   TR2 = 1;    /* 启动Timer2 */
  }
}
```

### 中断服务程序

系统中断服务程序主要包括Timer0和Timer2的中断服务，用于整点报时和闹钟功能。Timer0用于整点报时，每小时响三声，Timer2用于每分钟的时间校准。

```c
void Timer0_Service() interrupt 1
{
 static uchar count = 0;
 static uchar flag = 0;    /* 记录鸣叫的次数 */
 count = 0;
 TR0 = 0;    /* 关闭Timer0 */
 TH0 = 0x3c;
 TL0 = 0XB0;    /* 延时 50 ms */
 TR0 = 1;    /* 启动Timer0 */
 count++;
 if ( count == 20 ) /* 鸣叫 1 秒 */
 {
  bell = ~bell;
  count = 0;
  flag++;
 }
 if ( flag == 6 )
 {
  flag = 0;
  TR0 = 0;    /* 关闭Timer0 */
 }
}
```

## 结论

通过本实验，我们成功设计并实现了一个基于STC89C52单片机的LCD12864显示的万年历和温度监测系统。系统具备时间显示、温度监测、整点报时和闹钟功能，硬件电路设计合理，软件程序逻辑清晰，能够稳定运行，满足设计需求。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 基于单片机的LCD12864万年历及温度监测系统设计

课题任务





本课题任务

(联机乒乓球游戏)如下图所示:

同步显示

oo

8个LED

ooooo

oo

ooooo

8个LED

单片机

单片机

按键

主机

从机

按键

设计题目:两机联机乒乓球游戏

图1课题任务示意图

具体说明:

共有两个单片机,每个单片机接8个LED和1

个按键,两个单片机使用串口连接。

(2)单片机A为主机,控制8个LED灯的亮灭情

况。单片机B为从机,8个LED需要与A机

同步显示。

8个LED灯最多只有一个灯亮,并以走马灯

形式左右移动。

当走马灯移动到最左边时A机按键按下灯反

弹向右边,若失败灯全灭;灯移动到最右

边时B机按键按下灯反弹向左边,若失败灯

全灭。如果提早按下按键,也会失败灯全

灭。

选做:自己设计额外功能(重开局、加速等

功能),并在这里描述功能。

2.设计思路与方案框图

介绍本课题的设计思路(讲清楚要如何实现同

步显示、B机按键如何影响LED、如何控制LED

移动、如何判断失败等功能的思路)。整个代

码划分为哪些模块,以及整体的模块框图(模

块间的关系)。

电路设计

在这里放置proteus仿真电路图,并配合文字介

绍各器件功能和作用。

程序设计

详细描述A/B两机各个模块程序的实现方法(串

口/波特率设置等),包含文字描述、伪代码或

程序流程图。

测试结果与结论

5.

进行了什么测试,测试了多少情况下的截图和

文字说明,根据测试得出结论:设计是否功能

正确且完整?

总结

最后对本课题的设计进行总结和自我评价(自

己觉得做得好不好,有没有什么缺陷)。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00852.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00853.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00854.png)


# 实验报告: 两机联机乒乓球游戏

## 1. 课题任务

### 1.1 任务描述

本课题任务是设计一个联机乒乓球游戏，使用两台单片机，每台单片机接8个LED和一个按键，两个单片机通过串口连接实现同步显示和控制。具体要求如下：

- 主机(A机)控制8个LED灯的亮灭情况，从机(B机)8个LED需要与A机同步显示。

- 8个LED灯最多只有一个灯亮，并以走马灯形式左右移动。

- 当走马灯移动到最左边时A机按键按下，灯反弹向右边，若失败灯全灭；灯移动到最右边时B机按键按下，灯反弹向左边，若失败灯全灭。提早按下按键，灯也会全灭。

### 1.2 选做功能

- 设计额外功能，如重开局、加速等。

## 2. 设计思路与方案框图

### 2.1 设计思路

- **同步显示**: 通过串口通信实现A机和B机的LED灯状态同步。A机负责控制灯的移动并通过串口发送当前灯的状态到B机。

- **B机按键影响LED**: B机通过检测按键状态，将检测结果发送回A机。A机根据接收到的按键状态决定LED灯的移动方向或全灭。

- **LED移动控制**: A机控制LED灯以走马灯形式左右移动，并在按键按下时反弹。

- **失败判断**: A机和B机分别检测灯的位置和按键状态，若按键按下时灯不在相应位置，判定为失败并全灭LED。

### 2.2 模块划分及框图

整个系统划分为以下模块：

- 串口通信模块

- LED控制模块

- 按键检测模块

- 状态处理模块

```plaintext
+-------------------+
|      主机 A       |
| +---------------+ |
| | LED控制模块   |<---按键检测模块
| +---------------+ |
|         |         |
|         v         |
| +---------------+ |
| | 串口通信模块 |<-->串口通信
| +---------------+ |
+-------------------+
        |
        v
+-------------------+
|      从机 B       |
| +---------------+ |
| | LED同步模块   |<---按键检测模块
| +---------------+ |
|         |         |
|         v         |
| +---------------+ |
| | 串口通信模块 |<-->串口通信
| +---------------+ |
+-------------------+
```

## 3. 电路设计

### 3.1 电路图

（此处应插入Proteus仿真电路图）

### 3.2 器件功能介绍

- **单片机**: 用于控制LED的亮灭和处理按键输入。

- **LED**: 显示灯的状态。

- **按键**: 用于控制灯的反弹。

- **串口连接**: 实现两台单片机之间的数据通信。

## 4. 程序设计

### 4.1 串口初始化

使用如下参数进行串口初始化：

- 晶振频率：11.0592MHz

- 波特率：9600bps

#### 代码描述
```c
#define FSOC 11059200L
#define BAUD 9600
void UartInit(void) {
    SCON = 0x50;  // 8位UART，允许接收
    TMOD = 0x20;  // T1工作于方式2
    TH1 = -(FSOC / BAUD / 12 / 16);  // T1计数初值
    TL1 = -(FSOC / BAUD / 12 / 16);
    PCON = 0x80;  // 双倍速率
    RI = 0;
    TI = 0;
    ES = 1;  // 开启串口中断
    EA = 1;  // 开启总中断
}
```

### 4.2 LED控制模块

主机A控制LED灯的移动，当检测到按键按下时，改变灯的移动方向。

#### 代码描述
```c
sbit S0 = P1 ^ 0;  // 定义按键输入
void main() {
    UartInit();
    while (1) {
        if (S0 == 0) {
            send('1');  // 按键按下发送1
            while (S0 == 0);  // 等待按键释放
        }
    }
}
```

### 4.3 按键检测模块

从机B检测按键状态并将结果发送回主机A。

#### 代码描述
```c
unsigned char Txd_data;
void Uart_isr() interrupt 4 {
    if (RI) {
        Txd_data = SBUF;  // 读入缓冲区
        RI = 0;  // 清标志
        P2 = Txd_data;  // 显示接收到的数据
    }
}
```

## 5. 测试结果与结论

### 5.1 测试过程

- 测试A机控制LED灯的移动情况，确保LED灯以走马灯形式移动。

- 测试B机同步显示A机的LED灯状态，确保同步准确。

- 测试按键控制灯的反弹效果，确保按键操作准确反应。

- 测试失败判定，确保按键误操作时灯全灭。

### 5.2 测试结果

- 各模块功能均正常，LED灯移动、同步显示、按键控制、失败判定均实现预期功能。

- 额外功能（如重开局、加速）测试正常。

## 6. 总结

本课题设计了一个两机联机乒乓球游戏，通过串口通信实现两台单片机的同步显示和控制。系统设计合理，功能实现完整。测试结果表明各模块工作正常，满足设计要求。通过本次实验，对单片机串口通信、LED控制和按键检测有了更深入的理解和掌握。在未来的设计中，可以考虑增加更多功能，如增加难度调节、计分系统等，以提升游戏的趣味性和挑战性。

## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真00016 乒乓球游戏机

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00858.png)





![在这里插入图片描述](/static/img/images/00859.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00860.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00861.png)

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# 实验报告：智能小车系统设计与实现

## 一、背景介绍

本实验旨在设计并实现一个基于STC89C52单片机控制的智能小车系统。该系统通过超声波传感器进行避障，通过红外接收器实现远程控制，同时具备循迹功能。整个系统的核心是单片机，它通过对各种传感器和执行器的控制，实现智能小车的多种功能。

## 二、硬件介绍

1. **STC89C52单片机**：主控芯片，负责处理所有传感器数据及控制信号。

2. **红外接收器**：接收遥控器的信号，实现远程控制。

3. **超声波传感器**：用于检测前方障碍物的距离，进行避障处理。

4. **电机及驱动模块**：控制小车的运动，包括前进、后退、左转、右转等。

5. **LCD1602显示屏**：用于显示当前小车的状态信息，如距离、按键值等。

6. **蜂鸣器**：提供声音提示。

## 三、器件连接

1. **红外接收器**连接到单片机的P3^3引脚。

2. **超声波传感器**的Trig和Echo分别连接到P1^0和P1^1引脚。

3. **电机驱动**连接到单片机的P3^0、P3^1、P3^2、P3^6、P3^4、P3^5引脚。

4. **LCD1602显示屏**连接到单片机的P0端口。

5. **蜂鸣器**连接到P2^4引脚。

## 四、设计原理

### 1. 红外接收与解码

红外接收器接收遥控器发出的信号，通过外部中断1(INT1)进行处理，记录脉冲时间并存储在`IR_receive_data`数组中。定时器1以256us的周期记录脉冲宽度，通过分析脉冲宽度确定接收的数据位值。解码后，将按键值存储在`IR_receive_code`中。

### 2. 超声波测距

超声波传感器通过发送Trig信号触发测距，Echo信号返回高电平时间用于计算距离。距离计算公式为：

\[ \text{距离} = \frac{\text{高电平时间} \times 1.7}{100} \]

### 3. 电机控制

电机通过H桥电路进行驱动，控制信号分别连接到P3端口，实现前进、后退、左转、右转及停止功能。

### 4. LCD1602显示

LCD1602显示屏用于显示当前小车状态信息，如距离、按键值等。通过`LCD1602_init`初始化后，通过`LCD1602_Print`函数进行显示操作。

### 5. 蜂鸣器提示

蜂鸣器通过PWM控制发出声音提示，主要用于操作确认。

## 五、电路原理

电路设计包括电源模块、传感器模块、执行器模块及显示模块。每个模块与单片机连接，并通过单片机的I/O口进行数据采集与控制。

## 六、程序原理

程序包括初始化、主循环及各功能模块的实现。

### 1. 初始化

包括定时器、外部中断、LCD1602显示屏及各传感器的初始化。

```c
void Init_Timer0() {
    TMOD &= 0xf0;
    TMOD |= 0x01;        // 设T0为方式1
    TH0 = 0;
    TL0 = 0;            // 定时器0初始化装载0
    ET0 = 1;            // 允许T0中断
    EA = 1;             // 开启总中断
}
void IR_receive_init() {
    IR_receive_time = 0;
    IR_receive_flag = 0;
    IR_receive_bit = 0;
    IR_receive_OK = 0;
    IR_receive_end = 0;
    TMOD |= 0x20;        // 设置定时器1为8位自动重装计数
    TH1 = 0x00;
    TL1 = 0x00;         // 设置定时时间为256us
    ET1 = 1;            // 定时器1中断打开
    EA = 1;             // 总中断打开
    TR1 = 1;            // 启动定时器1
}
```

### 2. 主循环

主循环主要负责超声波测距、红外信号处理及执行相应的控制操作。

```c
void main(void) {
    // 初始化LCD1602
    LCD1602_init();
    LCD1602_Print(0, 0, "KEY:");
    LCD1602_Print(0, 1, "Distance:");
    IR_receive_init();      // 红外解码设置程序
    int1init();             // 外部中断设置
    Init_Timer0();
    while (1) {
        delay_ms(50);
        // 测量超声波距离并显示
        TR0 = 0;
        TH0 = 0;
        TL0 = 0;
        Trig = 1;
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        Trig = 0;
        while (!Echo);
        TR0 = 1;
        while (Echo);
        TR0 = 0;
        distance = Conut();
        // 显示距离
        count = 0;
        disp[count++] = distance % 1000 / 100 + '0';
        disp[count++] = distance % 100 / 10 + '0';
        disp[count++] = distance % 10 / 1 + '0';
        disp[count++] = 'c'; disp[count++] = 'm';
        disp[count++] = 0;
        LCD1602_Print(9, 1, disp);
        // 按键处理
        if (IR_receive_OK) {
            IR_receive_OK = 0;
            IR_code();      // 红外数据解码
            if (IR_receive_end) {
                IR_receive_end = 0;
                IR_check(IR_receive_code[2]); // 红外按键值处理程序
                if (KEY == 1) {
                    AUTOMODE = !AUTOMODE;   // 自动模式开关
                } else if (KEY == 2) {
                    forward();              // 前进
                } else if (KEY == 5) {
                    left();                 // 左转
                } else if (KEY == 6) {
                    stop();                 // 停止
                } else if (KEY == 7) {
                    right();                // 右转
                } else if (KEY == 10) {
                    backward();             // 后退
                }
                beep();     // 蜂鸣器提示
                IR_receive_init(); // 重新初始化红外接收
                int1init();
            }
        }
        // 自动模式下的避障与循迹
        if (AUTOMODE) {
            Avoid();    // 避障
            tracking(); // 循迹
        }
    }
}
```

## 七、实验结果

通过上述设计与实现，小车能够实现红外遥控、超声波避障及自动循迹功能。实验过程中，通过LCD1602实时显示距离及按键状态，方便调试与观察。

## 八、结论

本实验成功实现了基于STC89C52单片机的智能小车系统，具备红外遥控、超声波避障及自动循迹等功能。通过合理的硬件连接与程序设计，小车能够稳定运行，实现预期功能。进一步优化可以考虑提高传感器精度及增加更多智能功能。


## 资料
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 00013红外proteus仿真循迹避障小车

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00966.png)





# 实验报告：基于51单片机的智能台灯控制系统

## 背景

本实验旨在设计一个基于51单片机的智能台灯控制系统，该系统可以通过按键进行手动控制，并能根据环境光强度自动调节台灯亮度。此外，系统还具备倒计时关灯功能。

## 器件连接

1. **51单片机（STC89C52RC）**

2. **LCD显示屏**

   - RS：P2^5

   - RW：P2^6

   - EN：P2^7

   - 数据端口：P0

3. **ADC0832模数转换器**

   - CS：P1^0

   - CLK：P1^1

   - DIO：P1^2

4. **LED灯**

   - LED1：P1^7

   - LED2：P1^6

5. **按键**

   - key_01：P3^0

   - key_02：P3^1

   - key_03：P3^2

## 硬件介绍

1. **51单片机**

   - STC89C52RC是一款高性能、低功耗的8位微控制器，具有丰富的I/O接口和强大的处理能力。

2. **LCD显示屏**

   - 使用LCD1602显示屏，通过4位或8位并行接口与单片机连接，用于显示当前状态和设置项。

3. **ADC0832**

   - 一款8位分辨率的模数转换器，用于将模拟信号（如光强传感器的输出）转换为数字信号，供单片机处理。

4. **LED灯**

   - 作为控制对象，通过PWM（脉宽调制）信号调节其亮度。

5. **按键**

   - 用户接口，用于设置和控制台灯模式及参数。

## 设计原理

### 电路原理

1. **LCD显示屏连接**

   - RS、RW、EN分别连接到P2的5、6、7脚，数据端口连接到P0口。

   - 通过设定RS、RW和EN信号，控制LCD显示指令和数据。

2. **ADC0832连接**

   - 通过P1口的0、1、2脚与单片机连接，分别为CS、CLK和DIO信号。

   - 通过控制CS、CLK和DIO，实现模拟信号到数字信号的转换。

3. **LED灯连接**

   - LED1和LED2分别连接到P1的7、6脚，通过PWM信号控制其亮度。

4. **按键连接**

   - key_01、key_02、key_03分别连接到P3的0、1、2脚，通过检测按键状态实现功能选择和参数调整。

### 程序原理

1. **LCD显示初始化**

   - 设置显示模式、光标移动模式和显示开关，通过函数`LCD_init`实现。

2. **按键扫描**

   - 通过函数`KeySscan`扫描按键状态，并通过防抖处理确保按键检测的准确性。

3. **ADC0832数据获取**

   - 通过函数`Get_AD_Result`从指定通道读取模拟信号，并转换为数字信号。

4. **LED亮度控制**

   - 通过PWM信号控制LED亮度，根据环境光强度或用户设置调整PWM占空比。

5. **倒计时功能**

   - 通过定时器中断实现秒级倒计时功能，并在倒计时结束时关闭LED灯。

### 核心代码说明

```c
void LCD_write_com(unsigned char com) {
    RS_CLR;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    DataPort = com;   // 命令写入端口
    delay_lcd_ms(5);
    EN_CLR;
}
void LCD_write_data(unsigned char dataa) {
    RS_SET;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    DataPort = dataa;  // 数据写入端口
    delay_lcd_ms(5);
    EN_CLR;
}
void init_timer1(void) {
    TMOD |= 0x10;  // 定时器1为工作方式1  16bit
    TH1 = (65536 - 500) / 256;
    TL1 = (65536 - 500) % 256;
    ET1 = 1;  // 开定时器1中断
    TR1 = 1;  // 开定时器
    EA = 1;  // 开总开关
}
```

### 主要功能

1. **显示功能**

   - 初始化显示屏并在不同模式下显示相应信息，如手动模式、自动模式和倒计时功能。

2. **按键功能**

   - 实现模式切换和参数调整，通过按键选择不同功能并调整相应参数。

3. **自动亮度调节**

   - 根据环境光强度自动调整LED亮度，使得台灯在不同光照条件下保持适宜的亮度。

4. **倒计时关灯**

   - 通过定时器中断实现倒计时功能，在设定时间结束后自动关闭台灯。

## 实验结果

通过上述设计，实现了一个功能齐全的智能台灯控制系统，具备手动和自动模式调节亮度、显示屏显示当前状态和倒计时关灯功能。通过调试和验证，系统工作稳定，功能实现效果良好。

## 总结

本实验通过硬件电路设计和软件编程，成功实现了智能台灯控制系统的设计。通过实验验证，系统能够根据用户设置和环境光强度自动调节亮度，具备较高的实用性和智能化水平。未来可进一步优化系统性能，增加更多智能功能，如远程控制和语音识别等。

## 资源代码

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```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】51单片机 Proteus仿真 00002仿真-智能台灯色调倒计时光强

![在这里插入图片描述](/static/img/images/00998.png)





## 实验报告：Proteus 仿真 PID 电机调速系统

### 一、实验背景

PID（比例-积分-微分）控制器广泛应用于工业控制系统中，用于调节各种物理变量。本实验的目的是通过 Proteus 仿真软件设计并实现一个 PID 电机调速系统，以控制直流电机的转速，使其能够按照设定的目标转速稳定运行。

### 二、器件与硬件介绍

1. **微控制器**：选用 51 系列单片机（如 AT89S51）作为控制核心。

2. **直流电机**：用于演示 PID 控制效果。

3. **编码器**：用于测量电机的实际转速。

4. **LCD 显示屏**：用于显示目标转速和实际转速。

5. **按键**：用于增减目标转速。

6. **PWM（脉宽调制）模块**：用于控制电机的转速。

### 三、系统设计原理

PID 控制器通过比较目标值和实际值的差异（误差），通过比例、积分和微分三个环节计算出控制量，用于调整系统输出，使误差趋于零。

- **比例（P）**：与当前误差成正比。

- **积分（I）**：与误差的累计值成正比。

- **微分（D）**：与误差的变化率成正比。

### 四、电路原理

系统主要由单片机、电机、编码器、LCD 显示屏和控制按键组成。电机的转速通过编码器反馈到单片机，单片机通过 PID 算法计算出合适的 PWM 信号，控制电机的转速。

电路连接如下：

1. 电机与 PWM 控制模块相连，PWM 信号控制电机的转速。

2. 编码器连接到单片机的外部中断口，用于测量电机转速。

3. LCD 显示屏连接到单片机的 I/O 口，用于显示目标和实际转速。

4. 增加和减少目标转速的按键连接到单片机的 I/O 口。

### 五、程序原理

程序主要包括初始化、主循环和中断处理三部分。

#### 1. 初始化

```c
void SystemInit()
{
 TMOD=0X21;    // Timer 0 和 Timer 1 初始化
 TH0=THC0;
 TL0=TLC0;
 TH1=0xC0;
 TL1=0XC0;
 ET1=1;
 ET0=1;
 TR0=1;
 TR1=1;
 EX0=1;     // 中断 0 用来测量转速
 IT0=1;
 EA=1;
 e =0;
 e1=0;
 e2=0;
}
```

#### 2. 主循环

主循环不断检查按键状态，更新目标转速，并调用 LCD 显示目标和实际转速。

```c
void main()
{
 SystemInit();
  init();
  LCD_Write_String(0,0,aa);
 zs=1;
 while(1)
 {
  SetSpeed();
  if(zs==1)
  {
      zs=0;
   cc[7]=num/1000+'0';
   cc[8]=num/100%10+'0';
   cc[9]=num/10%10+'0';
   cc[10]=num%10+'0';
   LCD_Write_String(0,1,cc);
  }
 }
}
```

#### 3. 中断处理

外部中断用于测量电机转速，定时器中断用于产生 PWM 信号和执行 PID 控制算法。

```c
void int0() interrupt 0
{
 Inpluse++;
}
void t0() interrupt 1
{
 static unsigned int time=0;
 TH0=THC0;
 TL0=TLC0;
 time++;  // 转速测量周期
 if(time>500)
 {
  zs=1;
  time=0;
  num=Inpluse;
  Inpluse=0;
  PIDControl();
 }
 PWMOUT();
}
void timer_1()  interrupt 3
{
    cnt++;
}
```

### 六、PID 算法实现

PID 算法根据当前误差计算控制输出，调整 PWM 信号的占空比。

```c
void PIDControl()
{
 e=SpeedSet-num;
 duk=(Kp*(e-e1)+Ki*e+Kd*(e-2*e1+e2));  
 uk=uk1+duk;
 out=(int)uk;
 if(out>1000)
 {
  out=1000;
 }
 else if(out<0)
 {
  out=0;
 }
 uk1=uk;
 e2=e1;
 e1=e;
 PWMTime=out;
}
```

### 七、实验结果

通过调整目标转速，观察电机实际转速的变化。PID 控制器能够快速响应并稳定在设定的目标转速上，验证了 PID 控制算法的有效性。

### 八、总结

本实验通过 Proteus 仿真平台，设计并实现了一个基于 PID 控制的电机调速系统。实验结果表明，PID 控制算法能够有效调节电机转速，使其快速稳定在目标值上，为实际应用提供了参考依据。

### 资源代码

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【TB作品】51单片机 Proteus仿真 00001仿真实物PID电机调速系统

使用Proteus仿真软件设计一个开机登录程序,单片机选用ATmegga48.





基础要求:

1.程序启动后在LCD1602液晶屏上提示用户通过独立按键输入密码(6位)。

2.密码输入错误则在屏幕上提示密码错误,密码输入正确则在屏幕上提示密

码正确后等待约3秒后进入主界面,在屏幕中央显示HelloWorld。

附加任务:在原题基础上

1.LCD1602改用LCD12864液晶屏显示,独立按键改用4x4巨阵键盘。

2.首次开机可直接设置新密码,非首次开机提示用户输入密码,尽量使用内

部EEPROM。

3.进入主界面后用几个按键来实现修改之前保存的密码,修改E时屏幕上有光

标和相关提示。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01048.png)

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# 实验报告：基于ATmega48的开机登录程序设计

## 一、实验目的

设计并实现一个基于ATmega48单片机的开机登录程序，通过Proteus仿真软件进行仿真，使用LCD12864液晶屏和4x4矩阵键盘，实现密码输入和验证功能，初次开机可以设置新密码，后续可以通过按键修改密码。

## 二、实验器材

1. ATmega48单片机

2. LCD12864液晶屏

3. 4x4矩阵键盘

4. Proteus仿真软件

5. 按键和其他必要的电子元件

## 三、硬件连接

1. **LCD12864液晶屏**连接：

    - 数据线连接到单片机的PORTB

    - 控制线（E、RS、RW、复位等）连接到PORTC的相应引脚

2. **4x4矩阵键盘**连接：

    - 行和列引脚分别连接到单片机的PORTD的输入输出引脚

## 四、设计原理

### 1. 程序启动流程

- 程序启动后，在LCD12864液晶屏上提示用户输入密码（6位）。

- 初次开机允许用户设置新密码，密码保存在内部EEPROM中。

- 用户输入密码后，程序进行验证，若密码正确，显示“Hello World”欢迎界面；若密码错误，提示用户重新输入。

- 进入主界面后，用户可以通过特定按键修改之前保存的密码。

### 2. 程序功能模块

1. **LCD12864液晶屏的初始化与控制**

    - 液晶屏初始化函数`F12864_init()`，设定文本和图形显示区地址、光标形状和显示方式等。

    - 液晶屏显示控制函数，包括写命令、写数据、清屏等功能。

2. **EEPROM读写操作**

    - 通过内部EEPROM保存和读取密码，EEPROM_read()和EEPROM_write()函数实现读写操作。

3. **密码输入与验证**

    - 用户通过矩阵键盘输入密码，程序实时显示输入的密码。

    - 初次开机时，允许用户设置新密码，并保存在EEPROM中。

    - 非初次开机时，读取EEPROM中的密码进行验证。

4. **按键扫描**

    - 矩阵键盘按键扫描函数`get_key()`实现按键识别。

5. **修改密码**

    - 进入主界面后，用户可以通过按键进入修改密码模式，按步骤输入旧密码和新密码进行修改，并更新EEPROM中的密码。

## 五、程序原理
```c
// LCD12864初始化函数
void F12864_init(void) {
    // 数据方向设置
    DDRB = 0xFF;
    DDRC = 0xFF;
    // 复位
    REST_0;
    delay_nms(20);
    REST_1;
    // 设置文本显示区首地址、宽度和图形显示区首地址、宽度
    write_ddc(0x40, 0x00, 0x00);
    write_ddc(0x41, 128 / 8, 0x00);
    write_ddc(0x42, 0x00, 0x08);
    write_ddc(0x43, 128 / 8, 0x00);
    // 光标形状、显示方式和显示开关设置
    write_commond(0xA0);
    write_commond(0x80);
    write_commond(0x98);
    write_commond(0x9F);
}
// 读取EEPROM中的密码
void read_pwd(void) {
    for (char i = 0; i < 6; i++) {
        SYSTEM_PASSWORD[i] = EEPROM_read(0x0040 + i);
    }
}
// 写入密码到EEPROM
void write_pwd(void) {
    for (char i = 0; i < 6; i++) {
        EEPROM_write(0x0040 + i, SYSTEM_PASSWORD[i]);
    }
}
// 主程序
void main(void) {
    // 初始化
    F12864_init();
    F12864_clear();
    // 判断是否为首次开机
    if (get_vaild_pwd() == 0) {
        // 设置新密码流程
        set_new_password();
    } else {
        // 读取密码并进行验证
        read_pwd();
        verify_password();
    }
    // 进入主界面，允许用户修改密码
    enter_main_interface();
}
// 延时函数
void delay_nms(unsigned int time) {
    for (; time > 0; time--) {
        for (int i = 0; i < 500; i++);
    }
}
```

## 六、实验总结

通过本次实验，我们熟悉了ATmega48单片机的基本操作，掌握了LCD12864液晶屏的驱动方法和EEPROM的读写操作。通过Proteus仿真，验证了设计的开机登录程序功能的实现。通过合理的模块化设计，使得程序结构清晰、功能完善，为后续类似设计提供了参考和借鉴。


# 资源代码

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】基于ATmega48的开机登录程序设计

硬件组成：





LCD1602+脉搏测量电路（带灯）+蜂鸣器报警+按键设置+AT24C02

功能：

（1）LCD1602主页显示脉搏、报警上限、报警下限；

（2）五个按键：按键1：切换设置上限和设置下限； 

                         按键2：查看存的脉搏数值；

                         按键3：设置的时候加数值功能，查看存储的时候上翻页功能；

                         按键4：设置的时候减数值功能，查看存储的时候下翻页功能；

（3）脉搏不在上下限范围就报警；

（4）在正常测量中，每次测量出一次脉搏后，程序自动保存此次测量结果。

（5）使用AT24C02芯片存储100组脉搏信息，可以掉电保存；同时也存储设置的上下限，可以掉电保存；

随意加个时间显示

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# 实验报告：ATmega8控制脉搏测量与显示系统

## 实验目的

设计并实现一个基于ATmega8微控制器的脉搏测量与显示系统，主要功能包括脉搏测量、上下限设置、报警功能和数据存储。

## 背景与原理

在本实验中，我们使用ATmega8微控制器、LCD1602显示器、DS1302时钟芯片以及AT24C02存储芯片构建了一个简易的脉搏测量与显示系统。系统通过脉搏测量电路获取脉搏信号，并在LCD1602上显示测量结果和设定的上下限值。当脉搏不在设定范围内时，系统会触发报警。此外，测量数据会存储在AT24C02芯片中，即使断电也能保持数据完整。

## 硬件组成

- ATmega8微控制器

- LCD1602显示器

- DS1302时钟芯片

- AT24C02存储芯片

- 脉搏测量电路

- 蜂鸣器报警

- 按键

## 电路连接

1. **ATmega8与LCD1602连接**：

   - 数据线：PD0-PD7

   - 控制线：PC0（RS）、PC1（RW）、PC2（E）

2. **DS1302与ATmega8连接**：

   - RST：PC5

   - SCLK：PD6

   - IO：PD5

3. **AT24C02与ATmega8连接**：

   - SDA：PC4

   - SCL：PC5

4. **脉搏测量电路**：通过模拟输入端口连接到ATmega8

5. **蜂鸣器与按键**：分别连接到ATmega8的不同IO端口

## 软件设计

### 主要模块介绍

1. **初始化模块**：

   - 初始化LCD1602、DS1302和AT24C02。

   - 设置定时器和中断。

2. **I2C通信模块**：

   - 实现I2C通信的启动、停止、读写等基本功能，用于与AT24C02存储芯片通信。

3. **脉搏测量与显示模块**：

   - 通过定时中断测量脉搏频率。

   - 实时显示脉搏值和上下限设定值。

   - 判断是否超出设定范围并触发报警。

4. **数据存储与读取模块**：

   - 将每次测量的脉搏值存储到AT24C02中。

   - 读取存储的历史数据供用户查看。

5. **按键处理模块**：

   - 处理按键输入，实现上下限设置、历史数据查看等功能。

### 程序原理

#### 主程序流程

1. 初始化各模块。

2. 进入主循环，不断监测按键输入并处理。

3. 定时获取脉搏测量数据并更新显示。

4. 判断是否超出设定范围，触发报警。

5. 存储测量数据。

#### 关键函数

1. **x24c02_init**：初始化I2C通信和AT24C02存储芯片。

2. **ds1302_init**：初始化DS1302时钟芯片。

3. **get_time**：获取当前时间。

4. **x24c02_read/write**：读写AT24C02芯片中的数据。

5. **deal_key**：处理按键输入。

6. **display**：更新LCD1602显示内容。

### 程序代码
```c
#include <iom8v.h>
#include <macros.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "lcd1602.h"
// 函数声明
void flash_24c02(void);
void x24c02_init(void);
void start(void);
void stop(void);
void writex(unsigned char j);
unsigned char readx(void);
void ack(void);
unsigned char x24c02_read(unsigned char address);
void x24c02_write(unsigned char address, unsigned char info);
void ds1302_init(void);
void get_time(struct RTCTIME *p);
void time_write_1(unsigned char time_tx);
unsigned char time_read_1(void);
unsigned char getKeyBoardValue(void);
void display(void);
void deal_key(unsigned char button);
void main(void);
// 全局变量
unsigned int xinlv_cnt;
unsigned char xinlv, xinlv_h, xinlv_l, index, sum_xinlv, page;
struct RTCTIME rtctime;
// 主程序
void main(void) {
    // 初始化代码
    LCD_init();
    DDRD &= ~(0x08 + 0x03 + 0x10);
    DDRD |= 0x80; // BEEP
    SREG = 0x80; // 使能全局中断
    TIMSK |= (1 << TOIE1); // 使能定时溢出中断
    TCCR1A = 0x00; // 配置定时器工作在普通模式
    TCCR1B = 0x01; // 无分频
    TCNT1H = (65535 - 20000) / 256; // 5ms
    TCNT1L = (65535 - 20000) % 256; // 5ms
    MCUCR &= ~( (1 << ISC01) | (1 << ISC00) ); // 低电平触发中断
    GICR = (1 << INT0); // 使能外部中断0请求
    ds1302_init();
    LCD_write_str(0, 0, "                ");
    LCD_write_str(0, 1, "                ");
    x24c02_init();
    delay_nms(10);
    xinlv_h = x24c02_read(100);
    delay_nms(10);
    xinlv_l = x24c02_read(101);
    delay_nms(10);
    index = x24c02_read(102);
    delay_nms(10);
    sum_xinlv = x24c02_read(103);
    while (1) {
        // 按键检测与处理
        unsigned char button = getKeyBoardValue();
        if (button) {
            deal_key(button);
            while (getKeyBoardValue());
        }
        // 定时获取时间与脉搏数据
        static unsigned char timecyc = 0;
        timecyc = (timecyc + 1) % 10;
        if (timecyc == 0) {
            get_time(&rtctime);
            static unsigned char temp_sec;
            if (temp_sec != rtctime.miao) {
                temp_sec = rtctime.miao;
                display();
                if((xinlv < xinlv_l) || (xinlv > xinlv_h)) {
                    PORTD &= ~0x80;
                } else {
                    PORTD |= 0x80;
                }
            }
        }
        delay_nms(5);
    }
}
// 定时器中断服务程序
#pragma interrupt_handler Timer1_ovf:9
void Timer1_ovf(void) {
    TCNT1H = (65535 - 20000) / 256; // 5ms
    TCNT1L = (65535 - 20000) % 256; // 5ms
    xinlv_cnt++; // 时间加5ms
}
// 外部中断服务程序
#pragma interrupt_handler int0:2
void int0(void) {
    if (xinlv_cnt != 0) {
        xinlv = 60000 / (xinlv_cnt * 5); // 计算出心率
        x24c02_write(index, xinlv); // 写入心率
        index++;
        if (index == 100) {
            index = 0;
            sum_xinlv = 1;
            x24c02_write(103, sum_xinlv);
            flash_24c02();
        }
        x24c02_write(102, index);
    }
    xinlv_cnt = 0;
}
```

## 结果与分析

系统成功实现了脉搏测量与显示功能，并且可以通过按键设置报警上下限。当脉搏不在设定范围内时，系统能够正确触发报警。此外，测量数据能实时存储并掉电保持。

## 总结

本实验通过硬件与软件的结合，实现了一个简易的脉搏测量与显示系统。通过对各模块的合理设计与调试，使系统具备了脉搏实时监测、上下限设置、报警和数据存储等功能，为相关领域的进一步研究和应用提供了良好的基础。


# 资源代码

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```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```

【TB作品】脉搏测量，ATMEGA8单片机，Proteus仿真，ATmega8控制脉搏测量与显示系统

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01143.png)





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# 基于ATmega16的数码管独立按键密码锁设计实验报告

## 实验背景

本实验旨在设计并实现一个基于ATmega16单片机的数码管独立按键密码锁系统。该系统能够接受用户输入的密码，并与预设的系统密码进行比对，若匹配成功则点亮绿色LED灯，否则点亮红色LED灯。此设计广泛应用于电子门锁等安全系统中。

## 硬件介绍

### 主要元器件

1. **ATmega16单片机**：核心控制器，负责按键扫描、密码存储及比较、LED灯和数码管显示控制等。

2. **独立按键**：用于用户输入密码。

3. **共阴极数码管**：用于显示用户输入的密码。

4. **LED灯**：绿色和红色LED分别用于指示密码输入正确与否。

5. **电阻、电容**：用于限流和滤波。

### 电路连接

1. **独立按键**：连接至单片机的PINA和PINB引脚，用于检测按键输入。

2. **数码管**：连接至单片机的PORTC和PORTD引脚，通过动态扫描方式显示用户输入的密码。

3. **LED灯**：分别连接至单片机的PORTA引脚，通过控制高低电平实现亮灭。

4. **电源**：为整个系统提供稳定的电源供给。

## 设计原理

### 硬件设计

- **独立按键检测**：采用独立按键，通过PINA和PINB端口检测按键状态。每个按键对应一个独立的引脚，当按键按下时，检测到低电平，从而获取按键值。

- **数码管显示**：采用动态扫描方式，逐个显示数码管的内容。通过控制PORTD和PORTC实现数码管的选择和段码显示。

- **LED指示**：通过控制PORTA的高低电平来实现绿色和红色LED灯的亮灭，指示密码输入的正确与否。

### 软件设计

程序采用C语言编写，主要包括以下几个模块：

1. **延时函数**：通过简单的循环实现延时，以配合数码管动态扫描的刷新。

2. **按键检测**：扫描独立按键，获取用户按键输入的值。

3. **密码显示**：将用户输入的密码通过数码管显示出来。

4. **密码比较**：将用户输入的密码与预设密码进行比对，控制LED灯的显示状态。

## 程序原理

### 延时函数
```c
void delay_nms(int time) {
    int i;
    for (; time > 0; time--) {
        for (i = 0; i < 1000; i++);
    }
}
```

延时函数通过简单的循环实现，以配合数码管的动态扫描。

### 独立按键检测
```c
int getKeyBoardValue(void) {
    if ((PINB & 0x01) == 0) return 0;
    else if ((PINB & 0x02) == 0) return 1;
    else if ((PINB & 0x04) == 0) return 2;
    else if ((PINB & 0x08) == 0) return 3;
    else if ((PINB & 0x10) == 0) return 4;
    else if ((PINB & 0x20) == 0) return 5;
    else if ((PINB & 0x40) == 0) return 6;
    else if ((PINB & 0x80) == 0) return 7;
    else if ((PINA & 0x08) == 0) return 8;
    else if ((PINA & 0x10) == 0) return 9;
    else if ((PINA & 0x20) == 0) return 10;
    else if ((PINA & 0x40) == 0) return 11;
    else if ((PINA & 0x80) == 0) return 12;
    return 20;
}
```

通过检测PINA和PINB引脚的电平状态，判断哪个键被按下。

### 密码显示
```c
void display_pwd(char *pwdptr, unsigned char length) {
    int i = 0;
    for (i = 0; i < length; i++) {
        LedOut[i] = Disp_Tab[pwdptr[i] - '0'];
    }
    for (i = length; i < 6; i++) {
        LedOut[i] = Disp_Tab[11];
    }
}
```

将用户输入的密码通过数码管显示出来，未输入的位显示为空白。

### 主函数
```c
void main(void) {
    char cnt_seg = 0;
    int keyTemp = 0;
    char SYSTEM_PASSWORD[7] = "123456";
    char in_buffer[7] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
    char input_nuber = 0;
    char key_press_flag = 0;
    while (1) {
        keyTemp = getKeyBoardValue();
        if ((keyTemp != 20) && (key_press_flag == 0)) {
            key_press_flag = 1;
            if (keyTemp <= 9) keyTemp += '0';
            if ((keyTemp >= '0') && (keyTemp <= '9') && (input_nuber < 6)) {
                in_buffer[input_nuber++] = keyTemp;
            }
            if ((keyTemp == 11) && input_nuber) {
                input_nuber--;
                in_buffer[input_nuber] = 0;
            }
            if (keyTemp == 12) {
                input_nuber = 0;
                memset(in_buffer, 0, sizeof(in_buffer));
                PORTA |= 0x01;
                PORTA |= 0x02;
            }
            if ((keyTemp == 10) && (input_nuber == 6)) {
                if (memcmp(in_buffer, SYSTEM_PASSWORD, 6) == 0) {
                    PORTA &= ~0x02;
                    PORTA |= 0x01;
                } else {
                    PORTA &= ~0x01;
                    PORTA |= 0x02;
                }
                memset(LedOut, Disp_Tab[11], sizeof(LedOut));
                input_nuber = 0;
                memset(in_buffer, 0, sizeof(in_buffer));
            }
            display_pwd(in_buffer, input_nuber);
        }
        if (getKeyBoardValue() == 20) {
            key_press_flag = 0;
        }
        cnt_seg++;
        if (cnt_seg > 5) {
            cnt_seg = 0;
        }
        delay_nms(2);
    }
}
```

主函数负责初始化各端口，循环检测按键输入，处理用户输入的密码，并通过数码管显示和LED指示密码验证结果。


# 资源代码

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```