机电荷2018级课程设计题目及要求





题1:电子称重器设计

功能要求:

1)开机显示时间(小时、分)、时分可修改;

2)用滑动变阻器模拟称重传感器(测量范围0-

200g),数码管显示当前重量值,当重量值高于高

值时,红灯长亮;

3)当重量值低于低值时,黄灯长亮;

4)当重量值在正常值时,绿灯亮;

5)重量高值150g-200g和低值30g。

硬件调试:实现以上功能


数码管 段选RORTD八个引脚 位选PC0  PC1  PA1 PA2 PA3 PA4 PA5(只用到7位数码管)

按键四个 PB0 PB1 PB2 PB3

滑动变阻器接PA0

三个灯，黄绿红，接PB4  PB5  PB6

功能:

1数码管前四个显示时和分比如0158代表1点58分。数码管最后三位显示重量000到200表示多少g。

重量低于30，则黄灯亮。

重量正常，则绿灯亮。

重量高于150，则红灯亮。

按键1增加小时，按键2减少小时。(调时)

按键3增加分钟，按键4减少分钟。(调分)

正常走时。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/01318.png)

## 电子称重器设计

### 功能要求

1. **显示时间**：开机后显示当前时间（小时和分钟），并且可以通过按键进行时、分的修改。

2. **重量测量**：使用滑动变阻器模拟称重传感器，测量范围为0到200克。数码管实时显示当前重量。

3. **重量报警**：根据测量的重量值，分别控制三种指示灯：

    - 当重量高于150克时，红灯亮。

    - 当重量低于30克时，黄灯亮。

    - 当重量在30克到150克之间时，绿灯亮。

### 硬件配置

- **数码管**：用于显示时间和重量。段选引脚连接RORTD，位选引脚连接PC0、PC1、PA1、PA2、PA3、PA4、PA5（只使用7位数码管）。

- **按键**：四个按键，分别连接到PB0、PB1、PB2、PB3。用于调整时间。

- **滑动变阻器**：连接到PA0，用于模拟称重传感器。

- **指示灯**：三个灯（黄、绿、红），分别连接到PB4、PB5、PB6。

### 系统原理

1. **时间显示与调整**：

    - 数码管的前四个位置用于显示当前时间。例如，显示"0158"表示当前时间是1点58分。

    - 通过按键1和按键2可以增加或减少小时，通过按键3和按键4可以增加或减少分钟。

    - 时间正常计时，并且每秒钟更新一次。

2. **重量测量与显示**：

    - 滑动变阻器模拟称重传感器，通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号。

    - AD转换后的数据经过处理，显示在数码管的后三位。例如，显示"050"表示当前重量为50克。

    - 重量的变化实时更新到数码管上。

3. **重量报警指示**：

    - 程序根据重量值的范围控制相应的指示灯。

        - 当重量低于30克时，黄灯亮，表示重量过轻。

        - 当重量在30克到150克之间时，绿灯亮，表示重量正常。

        - 当重量超过150克时，红灯亮，表示重量过重。

### 程序实现与讲解

#### 1. 初始化设置
```c
DDRA = 0xFF - 0x01;  // 配置引脚的输入输出关系
DDRC |= 0x03;        // 配置引脚的输入输出关系
DDRD = 0xFF;         // 配置引脚的输入输出关系
DDRB = 0xF0;         // 配置引脚的输入输出关系
```

这段代码配置了各个引脚的输入输出关系。数码管、滑动变阻器和指示灯分别连接到不同的端口。

#### 2. 时间更新与显示
```c
SEG_DISP[0] = LED_Disbuf[time_hour % 100 / 10];
SEG_DISP[1] = LED_Disbuf[time_hour % 10];
SEG_DISP[2] = LED_Disbuf[time_minute % 100 / 10];
SEG_DISP[3] = LED_Disbuf[time_minute % 10];
```

这段代码将当前时间的小时和分钟分解成个位和十位，并将其转换为数码管显示的内容。

#### 3. 按键检测与时间调整
```c
int GetKey(void) {
    if ((PINB & 0x01) == 0) {
        return 1; // 第1个按键
    } else if ((PINB & 0x02) == 0) {
        return 2; // 第2个按键
    } else if ((PINB & 0x04) == 0) {
        return 3; // 第3个按键
    } else if ((PINB & 0x08) == 0) {
        return 4; // 第4个按键
    }
    return 0;
}
```

这个函数检测哪个按键被按下，并返回相应的按键编号。通过这个返回值可以调整时间。

```c
if (keyvalue == 1) { // 按键1的功能
    time_hour++;
    if (time_hour == 24) time_hour = 0;
} else if (keyvalue == 2) { // 按键2的功能
    if (time_hour == 0) {
        time_hour = 23;
    } else {
        time_hour--;
    }
} else if (keyvalue == 3) { // 按键3的功能
    time_minute++;
    if (time_minute == 60) time_minute = 0;
} else if (keyvalue == 4) { // 按键4的功能
    if (time_minute == 0) {
        time_minute = 59;
    } else {
        time_minute--;
    }
}
```

根据按键检测结果，调整小时和分钟。按键1和按键2用于增加和减少小时，按键3和按键4用于增加和减少分钟。

#### 4. 重量检测与显示
```c
unsigned int AD_GetData(void) {
    unsigned int ADData0;
    ADMUX = (1 << REFS0); // ADC参考电压为AVcc，ADC结果右对齐，选择通道ADC0
    ADCSRA |= (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1); // 使能AD转换，ADC时钟64分频
    ADCSRA |= (1 << ADSC); // 开始AD转换
    while (!(ADCSRA & (1 << ADIF)));
    ADCSRA |= (1 << ADIF); // 清零ADC中断标志位
    ADData0 = ADC;
    ADData0 = ((long)ADData0 * 5010 / 1024); // 将获得的AD值转换为电压值，单位为mv
    ADData0 = ADData0 / 25; // 数值换算到0~200g
    return ADData0;
}
```

该函数通过AD转换器获取滑动变阻器的电压值，并将其转换为重量值，显示在数码管上。

#### 5. 指示灯控制
```c
if (ADData0 < 30) { // 重量低于30
    PORTB &= ~0x10; // PB4低电平，黄灯亮
    PORTB |= 0x20; // PB5高电平，绿灯不亮
    PORTB |= 0x40; // PB6高电平，红灯不亮
} else if (ADData0 < 150) {
    PORTB &= ~0x20; // PB5低电平，绿灯亮
    PORTB |= 0x10; // PB4高电平，黄灯不亮
    PORTB |= 0x40; // PB6高电平，红灯不亮
} else {
    PORTB &= ~0x40; // PB6低电平，红灯亮
    PORTB |= 0x20; // PB5高电平，绿灯不亮
    PORTB |= 0x10; // PB4高电平，黄灯不亮
}
```

根据重量值控制相应的指示灯。当重量低于30克时，黄灯亮；重量在30克到150克之间时，绿灯亮；重量超过150克时，红灯亮。

通过以上功能模块的合理设计和实现，可以完成电子称重器的主要功能，包括时间显示与调整、重量测量与显示以及重量报警指示。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】体重监控系统，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

题2:温湿度监控系统设计





功能要求:

1)开机显示时间(小时、分)、时分可修改;

2)用两个滑动变阻器分别模拟温度传感器(测量范

围0-100度)与湿度传感器(0-100%),通过按键

可以在数码管切换显示当前温度值、湿度值;

3)当温度低于20度时,红灯长亮;

4)当湿度高于70%时,黄灯长亮;

5)当湿度正常时,绿灯亮;温度正常时蓝灯亮。

硬件调试:实现以上功能


![在这里插入图片描述](/static/img/images/01862.png)

### 温湿度监控系统设计实验报告

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#### 一、实验背景及目的

本实验旨在设计一个温湿度监控系统，通过模拟温度和湿度传感器来测量环境参数，并根据设定的阈值控制不同颜色的指示灯。同时，系统还具备时间显示与修改功能，以满足基本的时钟需求。

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#### 二、系统功能需求

1. **时间显示与修改**：系统开机后显示当前时间（小时、分钟），并允许用户通过按键修改时间。

2. **温湿度显示**：通过两个滑动变阻器分别模拟温度传感器（0-100度）和湿度传感器（0-100%），用户可通过按键在数码管上切换显示当前温度值和湿度值。

3. **指示灯控制**：

   - 温度低于20度时，红灯长亮。

   - 湿度高于70%时，黄灯长亮。

   - 湿度在正常范围（≤70%）时，绿灯亮。

   - 温度在正常范围（≥20度）时，蓝灯亮。

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#### 三、系统设计原理

##### 1. **硬件设计**

系统硬件主要由微控制器、数码管显示模块、滑动变阻器、按键矩阵和指示灯组成。

- **微控制器**：负责读取传感器数据、处理逻辑并控制显示和指示灯。

- **数码管显示模块**：用于显示时间、温度和湿度值。

- **滑动变阻器**：模拟温度和湿度传感器，通过AD转换获取模拟量值。

- **按键矩阵**：用于用户输入，修改时间和切换显示内容。

- **指示灯**：根据温湿度值进行指示。

##### 2. **软件设计**

软件设计主要分为以下几个模块：

1. **初始化模块**：初始化各个端口、设置定时器、初始化显示内容。

2. **按键检测模块**：检测用户按键输入，并对时间进行修改或切换显示模式。

3. **AD转换模块**：获取滑动变阻器的模拟量值，转换为温度和湿度值。

4. **显示模块**：根据当前模式，显示时间、温度或湿度值。

5. **指示灯控制模块**：根据温湿度值，控制对应的指示灯状态。

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#### 四、电路原理



- **数码管**连接到微控制器的输出端口，用于显示数值。

- **滑动变阻器**连接到AD转换器通道，用于模拟传感器输入。

- **按键矩阵**连接到微控制器的输入端口，用于用户交互。

- **指示灯**通过微控制器的输出端口控制，显示当前环境状态。

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#### 五、程序原理

程序采用C语言编写，主要功能模块说明如下：

##### 1. **初始化模块**

初始化各个端口、设置定时器并初始化显示内容：

```c
void main( void ) {
    DDRA = 0XFF - 0X03;
    DDRC |= 0X03;
    DDRD = 0XFF;
    DDRB = 0X00;
    disp[0] = LED_Disbuf[rtc_hour % 100 / 10];
    disp[1] = LED_Disbuf[rtc_hour % 10];
    disp[2] = LED_Disbuf[rtc_min % 100 / 10];
    disp[3] = LED_Disbuf[rtc_min % 10];
    SREG = 0x80;
    TIMSK |= (1 << TOIE0);
    TCCR0 = 0x03;
    TCNT0 = 0;
    while (1) {
        // 主循环
    }
}
```

##### 2. **按键检测模块**

检测用户按键输入，用于修改时间和切换显示模式：

```c
int get_key( void ) {
    if (PINB != 0XFF) {
        if (PINB == 0xff - 0x01) return(1);
        if (PINB == 0xff - 0x02) return(2);
        // 检测其他按键
    }
    return(0);
}
```

##### 3. **AD转换模块**

获取滑动变阻器的模拟量值，并转换为温度和湿度值：

```c
void AD_GetData( void ) {
    ADMUX = (1 << REFS0);
    ADCSRA |= (1 << ADEN) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1);
    ADCSRA |= (1 << ADSC);
    while (!(ADCSRA & (1 << ADIF)));
    ADCSRA |= (1 << ADIF);
    ADData0 = ADC;
    ADData0 = ((long) ADData0 * 5010 / 1024) / 50;
    // 处理湿度传感器数据
}
```

##### 4. **显示模块**

根据当前模式，显示时间、温度或湿度值：

```c
if (mode == 0) {
    disp[0] = LED_Disbuf[rtc_hour % 100 / 10];
    disp[1] = LED_Disbuf[rtc_hour % 10];
    disp[2] = LED_Disbuf[rtc_min % 100 / 10];
    disp[3] = LED_Disbuf[rtc_min % 10];
} else if (mode == 1) {
    disp[1] = LED_Disbuf[ADData0 / 100];
    disp[2] = LED_Disbuf[ADData0 % 100 / 10];
    disp[3] = LED_Disbuf[ADData0 % 10];
} else if (mode == 2) {
    disp[1] = LED_Disbuf[ADData1 / 100];
    disp[2] = LED_Disbuf[ADData1 % 100 / 10];
    disp[3] = LED_Disbuf[ADData1 % 10];
}
```

##### 5. **指示灯控制模块**

根据温湿度值，控制指示灯的状态：

```c
if (ADData0 < 20) {
    PORTA &= ~0x10;  // 红灯亮
    PORTA |= 0x20;   // 蓝灯灭
} else {
    PORTA &= ~0x20;  // 红灯灭
    PORTA |= 0x10;   // 蓝灯亮
}
if (ADData1 > 70) {
    PORTA &= ~0x40;  // 黄灯亮
    PORTA |= 0x80;   // 绿灯灭
} else {
    PORTA &= ~0x80;  // 黄灯灭
    PORTA |= 0x40;   // 绿灯亮
}
```

---

#### 六、实验结果

通过调试和运行，系统实现了预期的功能。开机后显示当前时间，并能通过按键修改时间；模拟温度和湿度传感器的数据，并能在数码管上切换显示当前温度和湿度值；根据温湿度值控制指示灯的状态，温度低于20度红灯长亮，湿度高于70%黄灯长亮，湿度正常绿灯亮，温度正常蓝灯亮。

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#### 七、总结

本实验通过设计一个温湿度监控系统，结合了AD转换、按键检测、数码管显示和指示灯控制等多项技术，全面锻炼了硬件和软件设计能力。系统在实际运行中表现稳定，达到了预期效果。

#### 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】温湿度监控系统设计，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

4个数码管+1个独立的数码管+键盘





1 键盘输入一个密码后数码管就显示一个密码，再输一个数码管就第二个显示，依次往后推。

2 *号键可以删除之前的一个输入的密码，#号键可以清除所有输入。

3 输入4个后，单片机自动比对密码（无需确认键），密码正确 小灯点亮。

4 密码错误三次后，蜂鸣器响起来。三次后不能进行任何输入，只能重新打开仿真。

5 输入正确一次，即可清空之前有的错误次数。

6 单独的那个数码管显示的就是剩余可犯错次数，犯错3次就不能再次输入了。

7 按键盘的A按键可以修改密码，无需输入原密码，直接按4个密码进去就完成修改。（从简的设计）


![在这里插入图片描述](/static/img/images/01884.png)


# 实验报告

## 实验名称

数码管密码锁系统设计与实现

## 实验目的

1. 掌握基于ATMEGA16单片机的数码管显示和矩阵键盘输入技术。

2. 设计并实现一个具有密码输入、验证和错误提示功能的数码管密码锁系统。

3. 学习蜂鸣器报警和LED指示灯的控制。

## 实验设备

1. ATMEGA16单片机

2. 矩阵键盘

3. 数码管（4个共阳极数码管+1个独立的数码管）

4. LED灯

5. 蜂鸣器

6. Proteus仿真软件

## 系统功能

1. 键盘输入密码，数码管依次显示输入的密码。

2. “*”键用于删除上一个输入的密码，“#”键用于清除所有输入。

3. 输入4位密码后自动比对，如果密码正确，点亮指示灯；密码错误三次后，蜂鸣器报警且锁定系统。

4. 独立数码管显示剩余错误次数，三次错误后系统锁定，无法继续输入。

5. 按键“A”用于修改密码，无需输入原密码，直接输入新密码完成修改。

6. 输入正确一次，即可清空之前的错误次数。

## 系统原理

### 硬件原理

1. **矩阵键盘：** 采用4行4列的矩阵键盘，通过扫描方式获取按键值。

2. **数码管显示：** 采用共阳极数码管，使用段选信号控制显示内容，位选信号控制具体显示哪个数码管。

3. **LED指示灯：** 通过单片机IO口控制，表示密码输入正确。

4. **蜂鸣器：** 通过单片机IO口控制，表示密码错误三次后的报警。

5. **独立数码管：** 显示剩余错误次数。

### 软件原理

1. **键盘扫描：** 通过行列扫描法检测按键输入，根据按键值查找键盘映射表获取实际按键。

2. **密码存储与比对：** 通过数组存储系统密码和用户输入的密码，输入4位后进行比对。

3. **数码管显示：** 根据输入的密码和剩余错误次数更新数码管显示内容。

4. **错误处理：** 记录密码错误次数，三次错误后锁定系统，蜂鸣器报警。

5. **密码修改：** 通过按键“A”进入密码修改模式，直接输入4位新密码更新系统密码。

## 电路设计

1. **矩阵键盘接口：** 矩阵键盘的行线和列线分别连接到单片机的IO口，通过设置行线和检测列线电平变化来识别按键。

2. **数码管接口：** 数码管的段选信号连接到单片机的一个端口，位选信号通过NPN三极管驱动，由单片机的另一组端口控制。

3. **LED与蜂鸣器接口：** LED和蜂鸣器分别通过限流电阻连接到单片机的IO口，通过控制IO口电平实现开关控制。

## 程序设计

### 键盘扫描函数
```c
int getKeyBoardValue(void)
{
    // 键盘扫描代码，返回按键值
}
```

### 显示函数
```c
void display_pwd(char *pwdptr, unsigned char length)
{
    // 根据输入的密码和剩余错误次数更新数码管显示内容
}
```

### 主程序
```c
int main(void)
{
    // 系统初始化
    // 主循环，处理键盘输入、密码比对、数码管显示等逻辑
}
```

## 实验步骤

1. 连接硬件电路，完成矩阵键盘、数码管、LED、蜂鸣器的连接。

2. 编写并烧录程序到ATMEGA16单片机。

3. 使用Proteus仿真，测试系统功能，验证各项功能是否正确实现。

## 实验结果

1. 输入密码，数码管正确显示输入的数字。

2. 密码输入正确，LED指示灯点亮。

3. 密码错误三次后，蜂鸣器报警，系统锁定。

4. 按键“A”可以进入密码修改模式，重新设置系统密码。

5. 独立数码管显示剩余错误次数，错误三次后锁定输入。

## 总结

本实验通过设计和实现一个基于ATMEGA16单片机的数码管密码锁系统，掌握了矩阵键盘输入、数码管显示、LED和蜂鸣器控制等技术，系统功能完善，达到了预期的实验目标。在实际应用中，该设计可以进一步优化，例如增加密码保护机制，增强系统安全性。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】密码锁，数码管，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

智能台灯





1 adc检测光强光敏电阻  显示电压

2 光强太高 也就是高于临界值   就关闭小灯  

3 光强太低 也就是低于临界值 就打开小灯

3 按键修改临界值 显示

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01908.png)


# 实验报告：基于ATMEGA16单片机的智能台灯设计与Proteus仿真

## 1. 实验背景

智能台灯是一种能够根据环境光强自动调节亮度的灯具，广泛应用于节能和智能家居系统中。本实验利用ATmega16单片机和光敏电阻，通过AD转换测量环境光强，结合LCD1602显示屏和按键，实现对环境光强的检测和临界值的设置，从而控制小灯的亮灭。通过Proteus仿真平台，可以直观地验证设计的功能和效果。

## 2. 实验目的

1. 掌握AD转换的基本原理和使用方法。

2. 熟悉LCD1602显示屏的控制与数据输出。

3. 实现环境光强的自动检测和小灯的自动控制。

4. 提高单片机系统设计和调试能力。

## 3. 系统概述

### 3.1 系统组成

1. **ATmega16单片机**：核心控制器，负责AD转换、数据处理和显示控制。

2. **光敏电阻**：用于检测环境光强。

3. **LCD1602显示屏**：用于显示环境光强和临界值。

4. **按键**：用于设置光强临界值。

5. **小灯**：根据光强临界值自动控制亮灭。

### 3.2 系统原理

1. **AD转换**：通过光敏电阻检测环境光强，AD转换模块将模拟信号转换为数字信号。

2. **数据处理**：单片机根据AD转换的结果计算当前光强，并判断是否超过设定的临界值。

3. **显示与控制**：LCD1602显示屏实时显示当前光强和临界值。根据光强和临界值的比较结果，自动控制小灯的亮灭状态。

4. **按键设置**：通过按键可以调整光强的临界值，以适应不同的环境需求。

## 4. 硬件设计

### 4.1 硬件连接

1. **光敏电阻**：连接到ATmega16的ADC0通道，用于检测环境光强。

2. **LCD1602显示屏**：数据线和控制线连接到单片机的PORTD和其他I/O口。

3. **按键**：两个按键分别连接到单片机的PB0和PB1，用于增加和减少光强临界值。

4. **小灯**：连接到单片机的PD0，通过I/O口控制其亮灭。

### 4.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - ADC0通道设置为输入口，高阻态，用于接收光敏电阻的模拟信号。

   - PORTB配置为输入，用于接收按键输入。

   - PORTD配置为输出，用于驱动LCD显示屏和控制小灯。

2. **AD转换配置**：

   - 设置ADC参考电压为AVcc，ADC结果右对齐，选择通道ADC0。

   - 使能AD转换，设置ADC时钟为64分频。

## 5. 软件设计

### 5.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏、AD转换模块和I/O口。

2. **AD转换模块**：获取光敏电阻的AD值，并转换为电压值。

3. **显示模块**：在LCD1602显示屏上显示当前光强和临界值。

4. **控制模块**：根据光强和临界值的比较结果，自动控制小灯的亮灭状态。

5. **按键设置模块**：通过按键调整光强的临界值。

### 5.2 系统流程

1. **系统初始化**：初始化LCD显示屏、AD转换模块和按键输入。

2. **光强检测**：通过AD转换获取光敏电阻的电压值，计算当前光强。

3. **光强显示**：将当前光强和设定的临界值显示在LCD1602显示屏上。

4. **自动控制**：根据光强和临界值的比较结果，控制小灯的亮灭。

5. **临界值调整**：通过按键输入调整光强的临界值。

## 6. 详细实现

### 6.1 AD转换原理

AD转换器用于将光敏电阻检测到的模拟信号转换为数字信号。通过设置ADC参考电压和通道选择，启动AD转换，等待转换完成后读取ADC值。具体过程如下：

1. **初始化AD转换模块**：设置ADC参考电压为AVcc，选择ADC0通道，启用ADC并设置时钟分频。

2. **获取AD转换结果**：启动AD转换，等待转换完成后读取ADC值，并将其转换为电压值。

### 6.2 数据处理与显示

1. **光强计算**：通过公式将AD转换的结果转换为电压值（单位为mV）。

2. **显示光强和临界值**：将当前光强和设定的临界值转换为字符串，并显示在LCD1602显示屏上。

### 6.3 自动控制与按键设置

1. **自动控制**：根据当前光强和临界值的比较结果，控制小灯的亮灭状态。若光强高于临界值，则关闭小灯；反之，则打开小灯。

2. **按键设置**：通过按键输入调整光强的临界值。按键1用于增加临界值，按键2用于减少临界值，每次调整100mV。

### 6.4 主程序流程

1. **初始化**：初始化LCD显示屏、AD转换模块和按键输入。

2. **循环检测**：在主循环中，持续进行光强检测和显示，判断是否需要调整临界值，并控制小灯的亮灭状态。

## 7. 总结

通过本实验，我们成功设计并实现了一个基于ATmega16单片机的智能台灯系统。该项目不仅加深了对AD转换、LCD显示和按键输入的理解，还展示了单片机在智能控制系统中的应用。通过Proteus仿真平台，我们可以直观地验证设计的功能和效果，提高了系统设计和调试的能力。该项目对于学习单片机应用和智能控制系统设计具有重要意义。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】智能台灯，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02203.png)





# 实验报告：基于ATmega16单片机的简易计算器设计

## 1. 实验背景

计算器是日常生活和工作中不可或缺的工具，通过按键输入即可实现基本的四则运算。通过本实验，我们将利用ATmega16单片机、矩阵键盘和LCD1602显示屏，设计并实现一个简易计算器。该项目不仅能加深对单片机的理解，还能锻炼程序设计和硬件调试能力。

## 2. 实验目的

1. 掌握矩阵键盘的扫描原理和实现方法。

2. 熟悉LCD1602显示屏的控制与数据输出。

3. 实现基本的四则运算（加、减、乘、除）。

4. 提高单片机系统设计和调试能力。

## 3. 系统概述

### 3.1 系统组成

1. **ATmega16单片机**：核心控制器，负责键盘输入的读取、运算逻辑的处理和显示控制。

2. **矩阵键盘**：用于输入数字和运算符。

3. **LCD1602显示屏**：用于显示输入的数字、运算符和计算结果。

### 3.2 系统原理

系统通过矩阵键盘扫描获取用户输入的数字和运算符，并在LCD1602显示屏上显示。用户输入两个操作数和一个运算符后，单片机根据输入执行相应的运算，并将结果显示在LCD1602上。

## 4. 硬件设计

### 4.1 硬件连接

1. **矩阵键盘**：矩阵键盘的行连接到ATmega16的PB0-PB3，列连接到PB4-PB7。

2. **LCD1602显示屏**：LCD1602的数据线和控制线连接到单片机的PORTD和其他I/O口。

### 4.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - PORTB的高四位配置为输入，用于接收矩阵键盘的列信号。

   - PORTB的低四位配置为输出，用于发送矩阵键盘的行信号。

   - PORTD配置为输出，用于驱动LCD显示屏。

## 5. 软件设计

### 5.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏和矩阵键盘。

2. **键盘扫描模块**：扫描矩阵键盘，获取用户输入的按键值。

3. **运算处理模块**：根据输入的运算符和操作数，进行加、减、乘、除运算。

4. **显示模块**：在LCD1602显示屏上显示输入的数字、运算符和计算结果。

### 5.2 系统流程

1. **系统初始化**：系统上电后，初始化LCD显示屏和矩阵键盘，显示初始信息。

2. **键盘输入**：扫描矩阵键盘，获取用户输入的数字和运算符。

3. **运算处理**：根据输入的运算符，进行相应的四则运算，并计算结果。

4. **结果显示**：将输入的数字、运算符和计算结果显示在LCD1602显示屏上。

## 6. 详细实现

### 6.1 矩阵键盘扫描原理

矩阵键盘由行和列组成，通过对行和列的电平进行扫描，可以确定按键的位置。具体过程如下：

1. 将矩阵键盘的行线依次置低电平，同时读取列线的状态。

2. 若某列线为低电平，则表示该列对应的按键被按下。

3. 根据行和列的组合，确定按键的值。

### 6.2 LCD1602显示控制

LCD1602通过控制命令和数据线实现显示字符的功能。具体过程如下：

1. 初始化LCD显示屏，设置显示模式。

2. 通过命令和数据接口，发送需要显示的字符数据。

3. 根据运算过程中的输入和计算结果，实时更新显示内容。

### 6.3 运算逻辑处理

根据用户输入的操作数和运算符，执行相应的运算：

1. 用户输入第一个操作数，并存储到变量中。

2. 输入运算符，标记当前运算类型。

3. 输入第二个操作数，并存储到变量中。

4. 根据运算符，执行对应的加法、减法、乘法或除法运算。

5. 将计算结果显示在LCD1602上。

### 6.4 主程序流程

1. 初始化LCD显示屏和矩阵键盘。

2. 进入循环，持续检测键盘输入。

3. 根据键盘输入，更新显示和运算状态。

4. 完成运算后，显示结果并等待下一次输入。

## 7. 总结

通过本实验，我们成功设计并实现了一个基于ATmega16单片机的简易计算器。该项目不仅加深了对单片机硬件和软件的理解，还提高了系统设计和调试的能力。通过矩阵键盘输入和LCD显示的结合，简化了计算器的实现，同时也展示了单片机在嵌入式系统中的强大功能。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
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【TB作品】atmega16 计算器，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

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# ATmega16超声波倒车雷达设计课程报告

## 1. 项目背景

随着汽车数量的增加，停车场景变得更加复杂，尤其是在狭窄的空间内停车时，司机往往难以判断车尾与障碍物之间的距离。超声波倒车雷达通过超声波传感器检测障碍物距离，并通过蜂鸣器和显示屏提示司机，有效地提高了倒车的安全性。本项目使用ATmega16单片机实现一个简单的超声波倒车雷达系统，通过超声波测距传感器获取距离数据，并在LCD显示屏上显示距离，同时通过蜂鸣器提示距离的远近。

## 2. 系统概述

### 2.1 系统组成

1. **ATmega16单片机**：核心控制器，负责超声波测距、数据处理和显示控制。

2. **超声波传感器**：用于发射和接收超声波信号，测量障碍物距离。

3. **LCD1602显示屏**：显示障碍物距离信息。

4. **蜂鸣器**：根据距离的远近发出不同频率的报警声，提示司机。

### 2.2 系统原理

1. **超声波测距**：超声波传感器通过发射超声波并接收反射波，计算超声波往返时间，从而得到障碍物的距离。

2. **数据处理**：ATmega16单片机通过计时器记录超声波信号的往返时间，并根据公式计算距离。

3. **显示与报警**：距离数据通过LCD1602显示屏实时显示，同时根据距离的远近通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

## 3. 硬件设计

### 3.1 硬件连接

1. **超声波传感器**：

   - TRIG（触发端）连接到ATmega16的PB1，用于发射超声波。

   - ECHO（回波端）连接到ATmega16的PB0，用于接收反射回来的超声波信号。

2. **LCD1602显示屏**：

   - 数据端口和控制端口连接到单片机的PORTD，用于显示距离信息。

3. **蜂鸣器**：

   - 连接到ATmega16的PD0，用于发出报警声。

### 3.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - 将PB1配置为输出模式，用于触发超声波发射。

   - 将PB0配置为输入模式，用于接收超声波反射信号。

   - 将PORTD配置为输出模式，用于驱动LCD显示屏和蜂鸣器。

2. **定时器配置**：

   - 使用定时器0进行计时，记录超声波信号的往返时间。

## 4. 软件设计

### 4.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏、超声波传感器及定时器。

2. **测距模块**：通过超声波传感器测量障碍物距离。

3. **显示模块**：在LCD1602显示屏上实时显示障碍物距离。

4. **报警模块**：根据距离的远近，通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

### 4.2 主要函数

1. **delay_ms()**：毫秒级延时函数，用于实现延时操作。

2. **delay_10us()**：微秒级延时函数，用于超声波触发信号。

3. **dispaly()**：显示距离信息到LCD1602显示屏上。

4. **timer0_ovf()**：定时器0溢出中断服务函数，用于记录计时器溢出次数。

5. **main()**：主函数，初始化系统并实现主控制流程。

### 4.3 系统流程

1. **系统初始化**：初始化LCD显示屏、超声波传感器及定时器，并显示初始信息。

2. **距离测量**：通过触发超声波传感器，测量障碍物距离，并计算距离值。

3. **显示距离**：将计算的距离值显示在LCD1602显示屏上。

4. **报警控制**：根据距离的远近，通过蜂鸣器发出不同频率的报警声。

## 5. 详细实现

### 5.1 延时函数

实现毫秒级和微秒级延时，用于控制超声波触发信号和系统延时：

```c
void delay_ms(int time) {
    int i;
    for (; time > 0; time--)
        for (i = 0; i < 1000; i++)
            ;
}
void delay_10us(void) {
    int i;
    for (i = 0; i < 500; i++)
        ;
}
```

### 5.2 显示函数

将距离值显示在LCD1602显示屏上：

```c
void dispaly(void) {
    unsigned char cnt;
    LCD_write_str(0, 0, "Distance:");
    cnt = 0;
    xianshi[cnt++] = distance % 100000 / 10000 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 10000 / 1000 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 1000 / 100 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 100 / 10 + '0';
    xianshi[cnt++] = distance % 10 + '0';
    xianshi[cnt++] = 'c';
    xianshi[cnt++] = 'm';
    xianshi[cnt++] = 0;
    LCD_write_str(4, 1, xianshi);
}
```

### 5.3 定时器中断服务函数

记录定时器溢出次数，用于计算超声波信号的往返时间：

```c
#pragma interrupt_handler timer0_ovf:10
void timer0_ovf(void) {
    sr4_time_cnt++;
    if (sr4_time_cnt == 1000)
        sr4_time_cnt = 0;
}
```

### 5.4 主函数

初始化系统，测量距离并控制显示和报警：

```c
void main(void) {
    while (1) {
        delay_ms(10);
        sys_t++;
        if (sys_t == 20) {
            sys_t = 0;
            sr4_time_cnt = 0; // 中断溢出次数
            sr4_time = 0; // 时间
            TCNT0 = 0; // 给定时器赋初值
            PORTB |= 0x02; // PB1输出高电平 trig
            delay_10us(); // 延时10us
            PORTB &= (~0x02); // PB1输出低电平 trig
            while ((PINB & 0x01) == 0); // PB0 echo==0的时候一直停在这里等
            TCCR0 = 0x01; // 配置定时器工作普通模式
            while (PINB & 0x01); // PB0 echo==1的时候一直停在这里等
            TCCR0 = 0x00; // 配置定时器 不工作
            sr4_time = 255 * sr4_time_cnt + TCNT0; // 往返时间 单位us
            distance = sr4_time * 0.0173 + 1; // 计算距离 单位cm
            dispaly();
            if (distance < 200) {
                prio = distance / 20; // prio就是档次 每20cm是一个档次
            }
        }
        if (distance < 200) {
            sys_tt++;
            if (sys_tt > prio) { // prio越小 声音就越急促
                sys_tt = 0;
                PORTD &= ~0X01; // 打开蜂鸣器
                delay_ms(10);
                PORTD |= 0X01; // 关闭蜂鸣器
            }
        } else {
            PORTD |= 0X01; // 打开蜂鸣器
        }
    }
}
```

## 6. 总结

通过本项目的设计与实现，学习者可以深入理解超声波测距的原理和应用，掌握ATmega16单片机的硬件配置及编

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
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【TB作品】atmega16 超声波倒车雷达，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

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# 蜂鸣器音乐播放设计课程报告

## 1. 项目背景

音乐是人类生活中不可或缺的一部分，利用电子设备播放简单的音乐可以应用于许多场景，如报警系统、电子玩具等。本项目使用ATmega16单片机和蜂鸣器，通过编程实现了一首简短的音乐《天空之城》的播放。通过这个项目，可以加深对单片机定时器、PWM（脉宽调制）以及蜂鸣器等硬件的理解和应用。

## 2. 系统概述

### 2.1 系统组成




本系统由以下主要部分组成：

1. **ATmega16单片机**：核心控制器，负责音乐数据的处理、定时器的设置以及蜂鸣器的控制。

2. **蜂鸣器**：通过PWM信号驱动发声，播放指定频率的音符。

3. **LCD1602显示屏**：用于显示当前播放的音乐名称或其他提示信息。

### 2.2 系统原理

1. **音符频率定义**：根据音乐的音阶，定义各个音符的频率。使用宏定义简化音符的频率设置。

2. **定时器设置**：利用单片机的定时器1产生PWM信号，驱动蜂鸣器发出不同频率的声音。

3. **音乐播放控制**：通过数组存储音乐音符和对应的节拍长度，根据数组内容依次播放各个音符，并控制节拍时长。

## 3. 硬件设计

### 3.1 硬件连接

1. **蜂鸣器**：连接到ATmega16的PD5引脚，通过PWM信号控制发声。

2. **LCD1602显示屏**：连接到单片机的PORTD，用于显示当前播放的音乐名称。

### 3.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - 将PD5配置为输出模式，用于输出PWM信号驱动蜂鸣器。

   - 将PORTB配置为输出模式，用于控制音符的频率显示。

2. **定时器配置**：

   - 使用定时器1配置为CTC（清零计数器）模式，设置OCR1A寄存器以产生不同频率的PWM信号。

## 4. 软件设计

### 4.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏、蜂鸣器及定时器。

2. **音乐数据模块**：定义音乐音符及对应的节拍长度。

3. **播放控制模块**：根据音乐数据，依次播放每个音符并控制节拍时长。

4. **显示模块**：在LCD显示屏上显示当前播放的音乐名称。

### 4.2 主要函数

1. **timer1_init()**：初始化定时器1，配置为CTC模式，设置PWM信号输出。

2. **contorl_A()**：根据音符频率，设置PORTB的输出状态，用于调试和显示。

3. **delay1()**：实现节拍控制的延时函数。

4. **main()**：主函数，初始化系统并循环播放音乐。

### 4.3 系统流程

1. **系统初始化**：初始化LCD显示屏、蜂鸣器及定时器，并显示初始信息。

2. **音乐播放**：从音乐数组中读取音符频率和节拍长度，设置定时器输出PWM信号驱动蜂鸣器发声。

3. **节拍控制**：根据节拍数组控制每个音符的播放时长，通过延时函数实现。

## 5. 详细实现

### 5.1 音符频率定义

使用宏定义各个音符的频率，简化代码编写：

```c
#define L1 262
#define L2 286
#define L3 311
#define L4 349
#define L5 392
#define L6 440
#define L7 494
#define Z1 523
#define Z2 587
#define Z3 659
#define Z4 698
#define Z5 784
#define Z6 880
#define Z7 987
#define H1 1046
#define H2 1174
#define H3 1318
#define H4 1396
#define H5 1567
#define H6 1760
#define H7 1975
```

### 5.2 定时器初始化

配置定时器1为CTC模式，设置PWM输出：

```c
void timer1_init(void) {
    DDRD |= 0x20;   // PD5 (OCR1A) 输出模式 脉冲驱动发声
    TCCR1B = 0x00; // 关闭 T1
    TCNT1H = 0x00;
    TCNT1L = 0x00;
    OCR1AH = 0x00;
    OCR1AL = 0x00;
    OCR1BH = 0x00;
}
```

### 5.3 音乐播放控制

通过数组存储音乐音符和节拍长度，并依次播放：

```c
const unsigned int music0[] = {
    L6, Z3, L7,
    L6, Z1, Z2, Z1, Z3,
    L6, Z6, Z5, Z6, Z5, Z2,
    Z4, Z3, Z3,
    L6, Z6, Z5, Z2, Z3, Z4,
    Z3, Z1,
    L6, Z3, Z2, L7,
    L6,
    0xff
};
const unsigned char music0_JP[] = {
    8,  8,  16,
    4,  4,  4, 2,  16,
    8,  8,  4, 4,  4, 4,
    4,  4,  16,
    8,  8,  4, 4,  4, 4,
    16, 16,
    8,  8,  8, 4,
    24
};
void main(void) {
    LCD_init();
    timer1_init();
    DDRB = 0XFF;
    LCD_write_str(0, 0, "Beautiful myth ");
    while (1) {
        delay_nms(10);
        u = 0;
        while (music0[u] != 0xff) {
            OCR1A = 1000000 / music0[u] / 2;
            contorl_A(music0[u]);
            for (t = 0; t < music0_JP[u]; t++)
                delay1();
            u++;
        }
    }
}
```

### 5.4 音符显示控制

根据当前音符频率，设置PORTB的输出状态：

```c
void contorl_A(unsigned int munum) {
    if (munum == L1 || munum == Z1 || munum == H1) {
        PORTB = 0x01;
    } else if (munum == L2 || munum == Z2 || munum == H2) {
        PORTB = 0x03;
    } else if (munum == L3 || munum == Z3 || munum == H3) {
        PORTB = 0x07;
    } else if (munum == L4 || munum == Z4 || munum == H4) {
        PORTB = 0x0f;
    } else if (munum == L5 || munum == Z5 || munum == H5) {
        PORTB = 0x1f;
    } else if (munum == L6 || munum == Z6 || munum == H6) {
        PORTB = 0x3f;
    } else if (munum == L7 || munum == Z7 || munum == H7) {
        PORTB = 0x7f;
    }
}
```

## 6. 总结

通过本项目的设计与实现，学习者可以深入理解如何利用单片机和蜂鸣器播放音乐，掌握定时器的配置及PWM信号的应用。同时，通过编写代码实现音乐播放过程，提高了编程能力和解决问题的能力。该项目不仅是一种理论知识的实践应用，也是一次有趣的电子制作体验。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】蜂鸣器音乐播放，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

c代码和仿真图：





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# 密码锁课程设计报告

## 1. 项目背景

随着社会的发展和科技的进步，密码锁在日常生活中的应用越来越广泛。密码锁通过电子控制和加密算法，为用户提供了比传统机械锁更为便捷和安全的使用体验。本项目使用ATmega16单片机、矩阵键盘、LCD1602显示屏和蜂鸣器，设计并实现了一个密码锁系统，旨在通过实际动手操作，提高对单片机应用的理解和实践能力。

## 2. 系统概述

本系统由以下几个主要部分组成：

1. **ATmega16单片机**：作为系统的核心控制器，负责管理密码输入、验证、显示及控制蜂鸣器和LED指示灯。

2. **矩阵键盘**：提供用户输入接口，共16个按键，用于输入密码和控制系统功能。

3. **LCD1602显示屏**：用于显示当前系统状态、密码输入提示及修改提示等信息。

4. **蜂鸣器**：在密码输入错误或系统锁定时发出警报声。

5. **LED指示灯**：在密码正确时点亮，指示系统已解锁。

## 3. 系统原理

密码锁系统的工作流程如下：

1. **系统初始化**：上电后，系统初始化LCD显示屏、键盘及相关硬件接口，显示锁定状态。

2. **密码输入**：用户通过矩阵键盘输入密码，LCD显示屏实时显示用户输入的密码长度。

3. **密码验证**：当用户输入的密码长度达到设定值（如6位），系统对输入密码进行验证：

   - 如果密码正确，LED指示灯点亮，显示屏显示“密码正确”提示，并清空输入缓冲区。

   - 如果密码错误，蜂鸣器响起，显示屏显示“密码错误”提示，并清空输入缓冲区。错误次数累计，达到设定值后系统进入锁定状态。

4. **密码修改**：用户可通过特定按键进入密码修改模式，输入旧密码验证后可输入新密码进行修改。

5. **系统锁定**：当密码错误次数超过设定值，系统进入锁定状态，计时一段时间后自动解除锁定。

## 4. 硬件设计

### 4.1 硬件连接

- **矩阵键盘**：连接到单片机的PORTB，负责读取用户输入的按键值。

- **LCD1602显示屏**：连接到单片机的PORTD，用于显示系统状态和用户提示信息。

- **蜂鸣器**：连接到单片机的PORTD，用于发出警报声。

- **LED指示灯**：连接到单片机的PORTD，用于指示系统解锁状态。

### 4.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - PORTB配置为输入模式，用于读取矩阵键盘的按键输入。

   - PORTD配置为输出模式，用于控制LCD显示屏、蜂鸣器和LED指示灯。

2. **定时器配置**：

   - 使用定时器T0进行系统计时，触发定时中断，用于处理系统锁定时间的倒计时功能。

## 5. 软件设计

### 5.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏、矩阵键盘、定时器等硬件资源。

2. **按键扫描模块**：通过轮询方式扫描矩阵键盘，获取用户输入的按键值。

3. **密码处理模块**：负责密码的输入、验证、修改及显示处理。

4. **系统锁定模块**：处理密码错误次数超过设定值后的系统锁定及解锁功能。

5. **显示模块**：负责LCD显示屏的内容更新，实时显示系统状态及用户提示信息。

6. **定时器中断处理模块**：用于系统定时计数及锁定时间的倒计时处理。

### 5.2 主要函数

1. **getKeyBoardValue()**：扫描矩阵键盘，返回按键值。

2. **display_pwd()**：显示用户输入的密码，使用“*”号遮盖实际密码。

3. **main()**：主函数，初始化系统并实现主控制流程。

### 5.3 系统流程

1. **初始化**：系统上电后，初始化硬件资源，显示锁定状态。

2. **密码输入**：用户通过矩阵键盘输入密码，显示屏显示输入长度。

3. **密码验证**：当输入长度达到6位时，系统验证密码是否正确。

4. **密码修改**：在密码修改模式下，用户输入旧密码验证通过后输入新密码进行修改。

5. **系统锁定**：当密码错误次数超过设定值，系统进入锁定状态，计时一段时间后自动解除锁定。

## 6. 总结

通过本项目的设计与实现，学习者可以深入理解密码锁系统的原理和实现过程，掌握单片机的硬件资源配置与软件编程技巧。同时，通过实际动手操作，提升了对电子设计与嵌入式系统开发的兴趣与能力。该项目不仅是对单片机知识的巩固，也是对综合应用能力的全面提升。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】atmega16 密码锁，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

* 11个按键+LCD1602显示器+9个灯+蜂鸣器





 *

 * 打地鼠小游戏

 * 就是九个灯泡，对应九个按键，灯泡有红黄蓝，每间隔一会儿就会亮一个灯，代表地鼠冒出来，按一下按键让灯泡灭掉代表打地鼠，红的三分，黄的两分，蓝的一分，

 * 液晶显示屏显示得分，显示出剩余游戏时间

 * 第10个按键  游戏开始按键，按下后，进入1分钟倒计时。

 * 第11个按键 游戏复位，复位到游戏没开始之前的状态

 * 倒计时没结束的时候，打地鼠游戏。

 * 倒计时结束后，蜂鸣器响，屏幕闪烁得分内容

 *


 04 atmega16打地鼠游戏  打地鼠游戏仿真：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02502.png)


仿真和c代码：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02503.png)

### ATmega16打地鼠小游戏

#### 项目背景

打地鼠是一款经典的街机游戏，通过模拟地鼠的随机出现和玩家的快速反应来获得乐趣和挑战。这种游戏不仅能够锻炼玩家的反应速度和手眼协调能力，还能够通过电子制作的过程，让学习者深入了解单片机的应用和编程。本项目通过使用ATmega16单片机，结合矩阵键盘、LED灯、蜂鸣器和LCD1602显示屏，制作了一个简易的打地鼠小游戏。

#### 系统原理

整个系统主要分为以下几个部分：

1. **按键输入**：使用矩阵键盘进行按键输入检测，其中9个按键用于打击地鼠，1个按键用于开始游戏，1个按键用于复位游戏。

2. **LED灯控制**：通过单片机控制9个LED灯，模拟地鼠的随机出现。不同颜色的LED灯对应不同的得分。

3. **蜂鸣器提示**：当游戏时间结束时，通过蜂鸣器发出声音提示，增强游戏的互动性。

4. **LCD显示**：使用LCD1602显示屏实时显示当前得分和剩余时间，使玩家能够直观地看到自己的游戏进展和剩余时间。

#### 主要功能

1. **游戏开始**：按下第10个按键，游戏开始，进入1分钟倒计时。

2. **随机出现地鼠**：每隔一段时间随机点亮一个LED灯，表示地鼠出现，玩家需要在限定时间内按下对应按键。

3. **得分显示**：根据玩家按下的按键判断是否击中地鼠，并根据LED灯的颜色给予不同的分数，实时更新在LCD显示屏上。

   - 红色灯：3分

   - 黄色灯：2分

   - 蓝色灯：1分

4. **时间倒计时**：LCD显示屏实时显示剩余时间，当时间结束时，游戏自动结束。

5. **游戏结束提示**：倒计时结束后，蜂鸣器响起，并且LCD显示屏闪烁显示最终得分。

6. **游戏复位**：按下第11个按键，游戏复位，清空当前分数和时间，恢复到游戏开始前的状态。

#### 详细功能实现

1. **硬件初始化**：

   - 配置ATmega16的I/O口，用于连接LED灯、矩阵键盘、蜂鸣器和LCD显示屏。

   - 初始化LCD显示屏，设置初始显示内容。

2. **按键检测**：

   - 使用轮询方法检测矩阵键盘的按键输入，通过特定函数返回当前按下的按键值。

   - 不同的按键值对应不同的操作，如开始游戏、复位游戏和打击地鼠。

3. **LED控制**：

   - 使用特定函数控制9个LED灯的点亮和熄灭。

   - 系统根据随机数种子生成随机数，点亮相应的LED灯，模拟地鼠的随机出现。

4. **游戏逻辑**：

   - 游戏开始后，每隔一段时间随机点亮一个LED灯，玩家需要在限定时间内按下对应的按键。

   - 根据玩家按下的按键判断是否击中地鼠，并给予相应的分数。

   - 实时更新LCD显示屏上的当前得分和剩余时间。

5. **时间控制**：

   - 使用定时器实现1分钟倒计时，每秒钟刷新一次剩余时间。

   - 当时间结束时，蜂鸣器响起，提示游戏结束。

6. **复位功能**：

   - 按下复位键，清空当前游戏参数，恢复到游戏初始状态，等待玩家再次开始游戏。

#### 总结

通过本项目，学习者可以深入了解如何使用ATmega16单片机实现一个交互式的打地鼠小游戏。这不仅涉及单片机的基础知识，还包括按键输入检测、LED灯控制、蜂鸣器提示、LCD显示等多种外围设备的使用。通过实际动手制作，能够更好地掌握单片机的应用和编程技巧，同时享受电子制作的乐趣。

#### 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】打地鼠游戏，ATMEGA16单片机，Proteus仿真 打地鼠游戏

atmega16矩阵键盘电话拨号





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c代码和仿真图：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02540.png)


### 使用ATmega16实现矩阵键盘电话拨号功能

#### 项目背景

在电子设计和嵌入式系统开发中，矩阵键盘是常见的人机交互方式。它可以实现较多按键的输入，同时节省单片机的I/O资源。结合LCD显示和蜂鸣器，可以设计出简单而实用的电话拨号系统。本项目基于ATmega16单片机，通过矩阵键盘输入号码，并在LCD屏幕上显示输入结果。

#### 系统原理

系统通过矩阵键盘读取用户输入的号码，并将号码显示在LCD屏幕上。当输入达到一定数量（本项目设定为11个号码）时，系统会通过蜂鸣器发出提示音，表示拨号完成。用户可以通过特定按键（如`*`和`#`）执行删除和清空操作。

#### 硬件结构

1. **ATmega16单片机**：作为系统核心，负责读取按键输入、控制LCD显示和蜂鸣器响声。

2. **矩阵键盘**：提供用户输入接口，共有16个按键（4行4列）。

3. **LCD显示屏**：用于显示用户输入的电话号码。

4. **蜂鸣器**：用于在拨号完成后提供声音提示。

#### 主要功能

1. **拨号**：用户通过矩阵键盘输入数字（0-9），系统会将输入的数字存储并显示在LCD屏幕上。

2. **显示**：LCD显示屏实时更新显示输入的电话号码，方便用户查看和确认。

3. **删除**：用户按下`*`键时，系统会删除最后一个输入的数字，并更新显示。

4. **清空**：用户按下`#`键时，系统会清空已输入的所有号码，并更新显示。

5. **完成提示**：当用户输入达到11个号码时，系统通过蜂鸣器发出提示音，并自动清空已输入的号码，为下一次输入做好准备。

#### 详细功能描述

1. **拨号功能**：

   - 用户通过矩阵键盘输入0-9的数字，每次输入后，系统会将数字存储到一个数组中，并刷新LCD显示屏。

   - 每次有效输入（0-9）后，蜂鸣器短暂响起提示用户输入成功。

2. **删除功能**：

   - 用户按下`*`键时，系统会删除已输入的最后一个数字，并更新显示。

   - 蜂鸣器会短暂响起提示删除操作成功。

3. **清空功能**：

   - 用户按下`#`键时，系统会清空已输入的所有号码，并刷新显示。

   - 蜂鸣器会短暂响起提示清空操作成功。

4. **完成提示功能**：

   - 当用户输入达到11个数字时，系统会通过蜂鸣器发出一系列短暂响声，提示拨号完成。

   - 系统会自动清空已输入的号码，为下一次输入准备。

#### 总结

本项目通过ATmega16单片机实现了矩阵键盘的电话拨号功能，用户可以通过简单的按键操作完成电话号码的输入、删除和清空。LCD显示屏提供了实时的输入反馈，蜂鸣器则在关键操作时给予声音提示。此设计不仅展示了矩阵键盘的应用，还体现了单片机在嵌入式系统中的灵活性和强大功能。

#### 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】矩阵键盘电话拨号，ATMEGA16单片机，Proteus仿真 atmega16矩阵键盘电话拨号

按下是响某个频率的音，松开后不响。






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# 基于AVR单片机的电子琴设计

## 引言

电子琴是一种通过电子电路发出不同音阶声音的乐器。本设计使用AVR单片机（如ATmega16/32）来实现一个简易的电子琴，通过按键输入触发不同频率的音符，并通过扬声器输出声音。同时，利用LCD显示屏显示当前按键对应的音符，增强用户体验。

## 设计背景

电子琴的核心原理是利用定时器产生不同频率的PWM（脉宽调制）信号驱动扬声器，从而发出对应音阶的声音。每个音符对应一个特定的频率，通过改变定时器的计数值，可以产生不同的音频信号。本设计还结合了按键输入和LCD显示，实现了一个简单而功能齐全的电子琴。

## 设计原理

### 音频信号生成

音频信号的生成依赖于单片机的定时器模块。通过设置定时器的计数值，可以控制PWM信号的频率，从而生成不同的音频信号。不同音阶的频率如下：

- 中音1（C4）：523Hz

- 中音2（D4）：587Hz

- 中音3（E4）：659Hz

- 中音4（F4）：698Hz

- 中音5（G4）：784Hz

- 中音6（A4）：880Hz

- 中音7（B4）：987Hz

在单片机中，通过调整定时器的比较值（OCRx），可以生成相应频率的PWM信号。例如，对于频率为523Hz的音符，计算公式为：

$$

计数值 = \frac{F_{CPU}}{2 \times 频率}

$$

其中，$F_{CPU}$ 为单片机的时钟频率。

### 按键输入

按键输入部分使用单片机的I/O引脚配置为输入模式，并通过上拉电阻保持高电平。当按键按下时，引脚电平变为低电平，通过读取引脚状态可以判断按键是否按下以及哪个按键被按下。

### LCD显示

LCD显示部分用于显示当前按键对应的音符，增强用户的交互体验。通过单片机的I/O引脚控制LCD显示，将相应的字符发送到LCD上显示。

## 软件设计

### 初始化

在软件设计中，首先进行系统初始化，包括定时器初始化、I/O引脚初始化和LCD初始化。定时器初始化设置PWM信号的初始频率，I/O引脚初始化配置按键和LCD控制引脚，LCD初始化设置显示模式和清屏。

### 主循环

在主循环中，主要任务是检测按键输入并根据按键状态调整PWM信号的频率，同时更新LCD显示。具体步骤如下：

1. 检测按键输入：读取按键引脚的电平状态，判断哪个按键被按下。

2. 调整PWM信号频率：根据按键对应的音符频率设置定时器的比较值。

3. 更新LCD显示：将当前音符显示在LCD上。

4. 等待按键松开：在按键松开前保持当前状态，避免重复触发。

## 代码实现

代码实现主要包括定时器配置、按键检测和LCD显示三个部分。以下是关键代码段的介绍：

### 定时器配置

```c
void timer1_init() {
    // 配置定时器1为PWM模式
    TCCR1A = (1 << WGM11) | (1 << COM1A1);
    TCCR1B = (1 << WGM13) | (1 << WGM12) | (1 << CS10);
    ICR1 = 1000;  // 设置周期为1000，初始频率为1kHz
}
```

### 按键检测

```c
void check_keys() {
    if (PINB != 0xFF) {
        if (PINB == 0xFE) {
            OCR1A = NotePinlv[1];
            LCD_write_str(0, 0, "C4");
        }
        // 其他按键类似处理
    }
}
```

### LCD显示

```c
void LCD_write_str(uint8_t row, uint8_t col, char *str) {
    // 设置光标位置
    LCD_set_cursor(row, col);
    // 显示字符串
    LCD_print(str);
}
```

## 总结

通过AVR单片机的定时器模块和I/O引脚，可以设计出一个简易的电子琴，实现按键触发音符播放和LCD显示。本文介绍了设计原理和关键代码段，展示了如何利用单片机的硬件资源实现功能丰富的应用。希望本文能够为相关设计提供参考和帮助。

## 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】电子琴，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

* 硬件就是 步进电机和按键和lcd1602





 * lcd1602显示档位

 * 按键1 开始或者停止转动

 * 按键2 加档位

 * 按键3 减档位

 * 按键4 正反转切换

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02643.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02644.png)

仿真和c程序

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02645.png)





## 基于AVR单片机的步进电机控制系统

### 项目简介

本项目是基于AVR ATmega16单片机的步进电机控制系统，通过按键控制步进电机的启动、停止、档位调节和转动方向，并在LCD1602显示屏上显示当前系统状态。此系统主要用于学习和演示步进电机的基本控制方法。

### 硬件部分

1. **步进电机**：用于演示电机控制的基本操作。

2. **LCD1602显示屏**：用于显示电机状态、转动方向和当前档位。

3. **按键**：四个按键分别用于控制电机的启动/停止、增加档位、减少档位和改变转动方向。

4. **AVR ATmega16单片机**：控制核心，执行电机控制逻辑和按键处理。

### 软件部分

整个系统的软件逻辑由C语言编写，并通过AVR编译器进行编译。主要的功能模块包括电机控制、按键扫描和LCD显示。

#### 主程序

主程序如下所示：

```c
#include <iom16v.h>
#include <macros.h>
#include "lcd1602.h"
void display(void) {
    unsigned char buffer[16];
    unsigned char cnt = 0;
    if (open == 1) {
        LCD_write_str(0, 0, "open ");
    } else {
        LCD_write_str(0, 0, "close");
    }
    if (dir == 0) {
        LCD_write_str(7, 0, "FFW");
    } else {
        LCD_write_str(7, 0, "REV");
    }
    LCD_write_str(0, 1, "dangwei:");
    cnt = 0;
    buffer[cnt++] = '0' + dangwei;
    buffer[cnt++] = ' ';
    buffer[cnt++] = 0;
    LCD_write_str(9, 1, buffer);
}
void main(void) {
    delay_nms(100);
    LCD_init();
    DDRB = 0xFF;
    DDRD &= 0xF0;
    display();
    while (1) {
        if (open == 1) {
            if (dir == 0) {
                j++;
                if (j >= 8) j = 0;
                PORTB = FFW[j];
                delay_nms(yanshi);
            } else {
                j++;
                if (j >= 8) j = 0;
                PORTB = REV[j];
                delay_nms(yanshi);
            }
        }
        if ((PIND & 0x01) == 0) {
            open = !open;
            if (open == 0) {
                dangwei = 0;
                yanshi = map[dangwei];
            } else {
                yanshi = map[dangwei];
            }
            display();
            while ((PIND & 0x01) == 0);
        }
        if ((PIND & 0x02) == 0) {
            if (dangwei < 7) dangwei++;
            yanshi = map[dangwei];
            display();
            while ((PIND & 0x02) == 0);
        }
        if ((PIND & 0x04) == 0) {
            if (dangwei > 0) dangwei--;
            yanshi = map[dangwei];
            if (dangwei == 0) open = 0;
            display();
            while ((PIND & 0x04) == 0);
        }
        if ((PIND & 0x08) == 0) {
            dir = !dir;
            display();
            while ((PIND & 0x08) == 0);
        }
    }
}
```

### 功能实现

#### 电机控制

程序中通过定义两个数组 `FFW[]` 和 `REV[]`，分别存储了正转和反转的步进序列。在 `main` 循环中，根据电机的开关状态和方向，选择相应的序列输出到 `PORTB`，实现步进电机的控制。

#### 按键扫描

按键连接到 `PORTD` 的低四位，通过读取 `PIND` 的状态检测按键是否按下。每个按键对应不同的功能：

- **按键1**：开关电机。

- **按键2**：增加档位。

- **按键3**：减少档位。

- **按键4**：切换方向。

#### 显示模块

显示模块通过 `LCD_write_str` 函数将电机的状态、档位和方向显示在 LCD1602 屏幕上。

### 总结

本项目通过简单的硬件连接和基础的C语言编程，实现了步进电机的控制。对于学习单片机和步进电机控制的初学者，是一个很好的入门项目。通过这个项目，可以了解步进电机的工作原理、单片机的I/O控制和LCD1602的使用方法。

### 资源

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】步进电机控制器，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

题目 5 ：密码锁





使用单片机实现简易密码锁，通过输入密码，实现门锁的开启（控制继电器）。

具体要求如下：

（1）当输入正确密码后，继电器开启。

（2）当三次输入错误密码后，密码锁禁止输入 10 秒钟，并进行相应的提示。

（3）在输入正确的密码后，可修改密码和查询、清除门开启的次数。

（4）自制继电器电路模块。

（5）实现密码掉电不丢失。

可添加符合题目背景的其它合理功能。



显示屏LCD1602显示

矩阵键盘4*4按键

继电器

键盘按键有这些：

1 2 3 a

4 5 6 b

7 8 9 c

* 0 # d

1 密码一共6位密码，全数字。最开始的系统密码是123456.

2 正常输入正确密码继电器开启，门开启次数变量加1。按下按键a代表关门，继电器关闭。

3 继电器我会做一个连着小灯的电路，继电器开启后小灯会亮。

4 输入密码错误一次就记录一次，错误三次后，禁止所有输入10秒钟，有显示提示。时间过后清空错误次数。

5 每次输入正确密码会自动清空错误次数。

6 按键b按下后进入修改密码过程：输入原始密码-->输入新密码--->退出回到主页面。

7 按键c查询门开启次数变量，此时可以按键d清空门开启次数变量。

8 上电后密码从单片机EEPROM读取，每次修改密码也会保存到EEPROM，所以掉电不会丢密码。

   也就是说修改密码后关机，下次开机后密码就是之间修改后的密码。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02792.png)

要实现一个简易密码锁，我们可以使用单片机结合LCD1602显示屏、4x4矩阵键盘和继电器来完成。这个密码锁的功能包括密码输入、验证、修改以及门开启次数的记录和显示。此外，密码锁还需要在掉电后保持密码不丢失。下面是实现这个密码锁的具体思路和功能介绍：

## 功能要求

1. **密码输入与验证**

   - 使用4x4矩阵键盘输入6位数字密码。

   - 初始系统密码为123456。

   - 输入正确密码后，继电器开启，门开启次数增加1，LCD1602显示门已开启。

2. **错误处理**

   - 每次输入错误密码，记录错误次数。

   - 连续三次输入错误密码后，密码锁禁止输入10秒钟，并在LCD1602上显示提示信息。

   - 10秒后清空错误次数，并允许重新输入密码。

3. **密码修改**

   - 按键“b”进入修改密码模式：输入原始密码后再输入新密码。

   - 新密码输入完成后返回主界面，并在EEPROM中保存新密码，保证掉电不丢失。

4. **门开启次数查询与清除**

   - 按键“c”查询门开启次数，LCD1602显示当前门开启次数。

   - 按键“d”清除门开启次数，LCD1602显示门开启次数已清除。

5. **继电器控制**

   - 输入正确密码后，继电器开启，连接的指示灯亮起。

   - 按键“a”关闭继电器，指示灯熄灭。

## 硬件连接

1. **LCD1602显示屏**

   - 数据口连接到单片机的一个I/O口，用于显示密码输入状态、错误提示、门开启次数等信息。

2. **4x4矩阵键盘**

   - 用于输入密码及操作命令，通过单片机扫描矩阵键盘得到按键值。

3. **继电器**

   - 继电器控制电路连接到单片机的一个输出端口，用于控制门锁的开关状态。

4. **EEPROM**

   - 用于存储系统密码，保证掉电后密码不丢失。

## 软件实现

1. **延时函数**

   - 实现精确的延时函数，用于键盘扫描和LCD1602显示的时间控制。

2. **LCD1602显示函数**

   - 初始化LCD1602显示屏，并实现清屏、写字符、写字符串等功能。

3. **矩阵键盘扫描函数**

   - 实现逐行扫描方式，检测键盘按键的状态，并返回按键值。

4. **EEPROM读写函数**

   - 实现EEPROM的读写操作，用于存储和读取系统密码。

5. **主程序逻辑**

   - 初始化系统，读取EEPROM中的密码，设置初始显示状态。

   - 实时扫描键盘输入，根据输入值进行密码验证、错误处理、密码修改、门开启次数查询与清除、继电器控制等操作。

## 程序逻辑框架

1. **初始化**

   - 初始化LCD1602显示屏、矩阵键盘、继电器控制端口、EEPROM读取初始密码。

2. **主循环**

   - 循环检测键盘输入，判断当前输入状态（正常输入、修改密码、查询次数）。

   - 根据键盘输入值进行相应操作，包括密码验证、错误提示、密码修改、门开启次数显示与清除。

3. **密码验证**

   - 对比输入密码与系统密码，验证通过则开启继电器，记录门开启次数；验证失败则增加错误次数并提示错误信息。

4. **错误处理**

   - 三次连续输入错误密码后，锁定输入10秒钟，并在LCD1602上显示锁定提示。

5. **密码修改**

   - 按键“b”进入修改密码模式，输入原密码后输入新密码，保存新密码到EEPROM。

6. **门开启次数查询与清除**

   - 按键“c”查询门开启次数，按键“d”清除门开启次数，并在LCD1602上显示操作结果。

通过上述硬件和软件的结合，可以实现一个功能完整的密码锁系统，满足密码输入、验证、修改，错误处理和门开启次数管理等需求。

资源：

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】密码锁，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

题目 7 ：玩具电子琴





基于单片机设计一能够发出中音八个音阶的音乐信号的电子琴，能够实现弹奏和音符显示功

能。

具有 8 个音阶按键，每按下一个按键时，所对应的 LED 点亮，音符进行显示。

具体要求如下：

（1）具有 8 个音阶按键，每按下一个按键时，扬声器发声，所对应的 LED 点亮。

（2）数码管显示当前的音符（用数字表示，简谱）。

（3）可通过单片机控制音量大小，并进行音量显示。

（4）音阶频率信号由单片机产生。

表 2 音阶/频率对照表

音阶  1  2  3  4  5  6  7  1

频率/Hz  262  294  330  349  392  440  494  523

可添加符合题目背景的其它合理功能。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02793.png)

## 玩具电子琴设计与实现

本文介绍了一款基于单片机的玩具电子琴的设计与实现。该电子琴能够发出中音八个音阶的音乐信号，具备弹奏和音符显示功能，同时能够通过按键控制音量大小，并显示当前音量。

### 1. 功能介绍

1. 具有8个音阶按键，每按下一个按键时，扬声器发声，并点亮对应的LED。

2. 数码管显示当前音符（用数字表示，简谱）。

3. 通过按键控制音量大小，并在数码管上显示当前音量。

4. 音阶频率信号由单片机产生。

### 2. 硬件设计

#### 2.1 按键扫描

按键扫描采用PINE端口的8个输入，每个按键对应一个输入引脚。当按键按下时，扫描函数`keyscan`返回对应按键的编号。

```c
unsigned char keyscan( void )
{
    if ( (PINE & 0x01) == 0 )
        return(1);
    if ( (PINE & 0x02) == 0 )
        return(2);
    if ( (PINE & 0x04) == 0 )
        return(3);
    if ( (PINE & 0x08) == 0 )
        return(4);
    if ( (PINE & 0x10) == 0 )
        return(5);
    if ( (PINE & 0x20) == 0 )
        return(6);
    if ( (PINE & 0x40) == 0 )
        return(7);
    if ( (PINE & 0x80) == 0 )
        return(8);
    return(0);
}
```

#### 2.2 数码管显示

数码管采用共阴极数码管，通过端口PD和PG控制显示。`xianshi`数组用于存储需要显示的数字，`LEDData`数组用于存储对应段选的数据。

```c
unsigned char xianshi[2];
unsigned char LEDData[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
```

定时器0用于数码管的动态扫描，每隔一段时间切换显示。

```c
char i=0;
#pragma interrupt_handler  TIMER0_ISR:17
void TIMER0_ISR(void)
{
    TCNT0 = 10;
    i++;
    if(i==2)i=0;
    PORTD = 0XFF;  
    if(i==0)
    {
        PORTG &= ~0x08;
        PORTG |= 0x04;
        PORTD = ~xianshi[0];
    }
    if(i==1)
    {
        PORTG &= ~0x04;
        PORTG |= 0x08;
        PORTD = ~xianshi[1];
    }
}
```

#### 2.3 PWM信号产生

PWM信号用于控制扬声器发声，通过设置定时器1的输出比较寄存器OCR1A和周期寄存器ICR1来生成不同频率的音阶。

```c
void Set_waveform_parameters( unsigned int mu_volume, unsigned int fre_t )
{
    if ( mu_volume == 0 || fre_t == 0 )
    {
        OCR1A = 0;
        ICR1 = 0;
        return;
    }
    ICR1 = 57600 / fre_t;
    OCR1A = mu_volume * 5060 / fre_t;
}
```

### 3. 软件设计

在主程序中，首先进行初始化设置，包括按键端口、数码管端口、LED端口、PWM端口的配置。然后进入主循环，不断扫描按键，更新音量和数码管显示。

```c
void main( void )
{
    unsigned char key;
    delay_nms( 100 );
    DDRE = 0x00;
    PORTE = 0xff;
    DDRG &= ~0x03;
    PORTG |= 0x03;
    DDRF = 0XFF;
    PORTF = 0XFF;
    DDRD = 0XFF;   
    PORTD = 0XFF;  
    DDRG |= 0x0C;
    PORTG |= 0x0C;
    xianshi[0]=0x00;
    xianshi[1]=LEDData[mu_volume];
    while ( 1 )
    {
        key = keyscan();
        if ( key != 0 )
        {
            Set_waveform_parameters( mu_volume, tone_freq[key - 1] );
            xianshi[0] = LEDData[key];
            PORTF = ~(0x01 << (key - 1));
            while ( keyscan() != 0 )
                ;
            PORTF = 0XFF;
            Set_waveform_parameters( 0, 0 );
            xianshi[0] = 0x00;
        }
        if ( (PING & 0x01) == 0 )
        {
            if ( mu_volume < 9 )
                mu_volume++;
            xianshi[1] = LEDData[mu_volume];
            while ( (PING & 0x01) == 0 )
                ;
        }
        if ( (PING & 0x02) == 0 )
        {
            if ( mu_volume > 1 )
                mu_volume--;
            xianshi[1] = LEDData[mu_volume];
            while ( (PING & 0x02) == 0 )
                ;
        }
    }
}
```

### 4. 总结

本文介绍的玩具电子琴通过单片机实现了音阶发声、音符显示和音量控制功能。硬件设计包括按键扫描、数码管显示和PWM信号产生，软件设计则包括按键处理、音量控制和定时器中断处理。该设计不仅实现了基本功能，还具有较好的扩展性，可以根据需要添加更多功能。

资源：

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】玩具电子琴，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

题目 8 ：智能台灯控制器





基于单片机设计智能台灯控制器，要求可以调节 LED 灯的亮度，实现定时开启与关闭，

根据光照自动开启与关闭功能。

具体要求如下：

（1）通过 PWM 功能调节 LED 灯亮度，亮度由高到低可分为 3 档，通过按键进行调节

并对当前档位进行指示。

（2）具有手动开启和关闭功能。

（3）能够显示并修改当前时间（如时分显示）

（4）可设置自动开启和关闭的时间，当到达开启时间时，LED 自动开启；当到达关闭

时间时，LED 自动关闭。

（5）通过光敏电阻感知外界光照条件，在光照模式开启的情况下，光照较低则 LED 自

动点亮，光照较高，LED 自动熄灭。（LED 开启和关闭的光照阈值尽量能够由用户定义）

可添加符合题目背景的其它功能。

智能台灯控制器

1 分为 定时开关机的自动模式、手动模式、光敏电阻控制模式，使用按键1切换模式，每个模式都有对应显示，可以方便看出当前是什么模式。三种模式平行存在，无包含关系。还有一个修改当前时间模式平行。

2 单片机采用定时器走时，有时分秒的时间显示，可以按键修改时分秒，设置当前的时间。

3 定时开关机的自动模式功能解释：按键设置开机时间点和关机时间点，当当前的时间处于时间段内小灯点亮，否则小灯熄灭。

4 手动模式功能解释：按键可以调节档位，也有相对应显示。

5 光敏电阻控制模式功能解释：光敏电阻检测到的电压来控制台灯亮度。

光照较低则 LED 自动点亮，光照较高，LED 自动熄灭

6 LED 开启和关闭的光照阈值能够由用户定义

7 按键规划

K1 切换模式：自动模式  手动模式  光敏电阻控制模式  

K5 进入或者退出修改当前时间模式

定时开关机的自动模式下按键功能：

K2 切换选项

K3 加法

K4 减法

手动模式下按键功能：

K2 无作用

K3加档位

K4 减档位

光敏电阻控制模式下按键功能：

K2 无作用

K3 加光照阈值

K4 减光照阈值

修改当前时间模式下按键功能：

K2 切换选项

K3 加法

K4 减法


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02794.png)



这段代码是一个基于AVR单片机的项目，用于实现LCD显示、ADC0832数据采集、PWM控制和按键输入功能。下面我将对其主要功能和实现方法进行详细介绍。

## 项目简介

该项目的核心功能包括：

1. **LCD显示**：用于显示当前时间、模式和相关参数。

2. **ADC0832数据采集**：通过ADC0832芯片采集模拟信号。

3. **PWM控制**：用于调节输出PWM信号的占空比。

4. **按键输入**：实现多种模式切换和参数设置。

### LCD显示功能

LCD显示模块用于显示各种信息，包括当前时间、模式状态和传感器数据。代码中通过`SetCurPosition`函数设置LCD光标位置，`LCD_write_com`和`LCD_write_str`函数用于发送指令和字符串到LCD。LCD显示部分的代码示例如下：

```c
void display(void) {
    // 省略部分代码...
    if (mode == 0) {
        // 显示当前时间
        // 省略部分代码...
    } else if (mode == 1) {
        // 显示手动模式
        // 省略部分代码...
    } else if (mode == 2) {
        // 显示光强模式
        // 省略部分代码...
    } else if (mode == 3) {
        // 显示时间设置模式
        // 省略部分代码...
    }
}
```

### ADC0832数据采集

ADC0832是一个8位模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。通过SPI协议与单片机进行通信。数据采集的核心函数是`Get_AD_Result`，其实现如下：

```c
unsigned char Get_AD_Result(unsigned char ch) {
    // 省略部分代码...
    return dat1; // 返回转换结果
}
```

### PWM控制

PWM控制部分用于调节输出信号的占空比，从而控制连接设备的工作状态。通过设置`OCR1A`寄存器来调整占空比。设置PWM占空比的函数如下：

```c
void setPWM(unsigned int zhankongbi) {
    OCR1A = zhankongbi; // 设置占空比
}
```

### 按键输入

按键输入部分用于实现模式切换和参数设置。通过读取PINF寄存器的值来检测按键状态，并根据按键的不同执行相应操作。按键检测的核心函数如下：

```c
unsigned char getkey(void) {
    // 省略部分代码...
    return 0; // 返回按键值
}
```

### 主控制逻辑

主控制逻辑位于`main`函数中，通过无限循环不断检测按键输入，更新显示和控制输出。其主要逻辑如下：

```c
void main(void) {
    system_init(); // 系统初始化
    while (1) {
        unsigned char key = getkey();
        // 根据按键值更新模式和参数
        if (key) {
            // 省略部分代码...
        }
        display(); // 更新显示
        contorl(); // 控制输出
    }
}
```

## 具体功能实现

1. **时间显示和设置**：通过定时器中断更新当前时间，并通过按键设置定时时间。

2. **自动模式**：根据预设时间范围控制输出状态。

3. **手动模式**：用户通过按键手动设置输出状态。

4. **光强模式**：通过ADC0832采集光强信号，根据设定阈值控制输出状态。

通过这种模块化的设计，该项目能够实现多种模式下的灵活控制和显示功能，适用于需要多种输入输出控制的嵌入式系统应用。

资源：

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】智能台灯控制器，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

读取温度；





PWM风扇控制；

蜂鸣器控制。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02795.png)

写博客介绍这个基于ATmega128的作品时，可以从以下几个方面展开描述：

### 概述

介绍项目的背景和目的，说明使用ATmega128的原因以及项目的整体架构。

### 硬件设计

#### 主要元件

详细列出使用的硬件元件，如ATmega128微控制器、温度传感器、PWM控制电路、蜂鸣器和LED等。

#### 连接图和电路原理图

展示ATmega128与其他组件的连接图和电路原理图，包括端口分配、通信接口设置等。

### 软件设计

#### 主要功能模块

描述软件的主要功能模块，包括温度读取、PWM控制、报警系统等。

#### 关键代码解析

选取几个关键函数或代码段进行解析，如温度读取函数、PWM控制函数以及报警系统的逻辑实现。

```c
void SENDCHAR( char c )
{
 while ( !(UCSR1A & (1 << UDRE1) ) )  /* 等待发送缓冲区空闲 */
  ;
 UDR1 = c;  /* 发送字符 */
}
void Print_Str( char *s )
{
 while ( *s != '\0' )
 {
  SENDCHAR( *s++ );  /* 逐字符发送字符串 */
 }
}
```

### 系统运行效果展示

#### 实时温度显示

展示系统运行时通过串口实时显示的温度信息和相应的转速百分比及报警信息。

#### 蜂鸣器和LED控制效果

说明温度不同区间时蜂鸣器和LED的不同控制效果，如报警状态下的蜂鸣器声音和LED闪烁效果。

### 总结与展望

总结项目的实现效果和存在的问题，展望未来可能的改进方向，如增加更多的传感器、优化控制算法等。

资源：

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】温度DS18B20读取，温控风扇，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

实践项目6--数据采集器





一、功能说明

基于AVR单片机设计一2路模拟电压数据采集器,通过RS232与PC进行通信,利用串

口对采样参数进行控制,采样数据发送给PC。

二、具体要求

1、采集两路模拟电压(由电位器产生)。

2、采集结果精确到小数点后一位;

3、通过串口实现与PC通信,制定通信协议,由PC发送通道选择、采样间隔的设置参

数,发送开始采样命令,采样间隔设置为0.5s、0.3s和0.1s三三种。

4、利用发光二极管(LS8-LS1)对当前选择通道和采样间隔进行指示。

5、单片机收到开始采样命令后,开始一次采样过程,以设置的采样间隔从所选择的通

道进行AD转换并存储到单片机内部存储器中,采集50个样本后,停止采样,计算采集电压

的最大和最小值,并将这50个样本值以及极值通过串口发送合PC,数据间以空格为间隔,

数据格式可以为采样二进制数或转换为电压ASCII形式。

6、具有故障检测报警功能;

7、其它。可根据实际情况添加相关功能。

8、其它要求见文件最后说明。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02796.png)

## 实践项目6--数据采集器设计与实现

### 一、项目背景与功能说明

本项目基于AVR单片机设计了一款2路模拟电压数据采集器，主要通过RS232与PC进行通信，能够实现以下功能：

- 采集两路模拟电压数据，并精确到小数点后一位。

- 通过串口与PC通信，实现采样参数（通道选择、采样间隔）的设置和控制。

- 采样间隔可以设置为0.5s、0.3s和0.1s三种。

- 使用发光二极管指示当前选择的通道和采样间隔。

- 支持故障检测报警功能及其他自定义功能。

### 二、硬件设计

- **AVR单片机**：选择适合的AVR单片机作为主控制器，实现AD转换和串口通信功能。

- **模拟电路**：设计电位器电路生成模拟电压作为输入信号。

- **串口通信**：利用RS232协议与PC进行通信，实现命令和数据的传输。

### 三、软件设计

- **主程序逻辑**：采用C语言编写主程序，实现采样控制、数据处理和串口通信。

- **定时器中断**：使用定时器中断控制采样间隔，精确触发AD转换和数据采集过程。

- **数据处理**：采集完成后计算并存储采样数据的最大值、最小值，并通过串口发送给PC。

### 四、实现步骤与关键代码

#### 4.1 主程序指令介绍

主程序主要负责初始化硬件设备，设置串口波特率，配置AD转换器和定时器，并处理串口接收到的命令。

```c
void main(void) {
    // 主循环，处理串口接收到的命令
    while (1) {
        if ((UCSR1A & 0x80) != 0) { // 检查是否有数据接收
            revchar = UDR1; // 读取接收到的数据
            if (revchar == '5') {
                // 设置采样间隔为500ms
                time_tap = 50;
                time1 = 0;
                dijici_caiyang = 0;
                Print_Str("\r\n 500MS  \r\n");
                PORTA |= 0x1C; // 关闭三个LED灯
                PORTA &= ~0x10; // 点亮其中一个
            } else if (revchar == '3') {
                // 设置采样间隔为300ms
                time_tap = 30;
                time1 = 0;
                dijici_caiyang = 0;
                Print_Str("\r\n 300MS  \r\n");
                PORTA |= 0x1C; // 关闭三个LED灯
                PORTA &= ~0x08; // 点亮其中一个
            } else if (revchar == '1') {
                // 设置采样间隔为100ms
                time_tap = 10;
                time1 = 0;
                dijici_caiyang = 0;
                Print_Str("\r\n 100MS  \r\n");
                PORTA |= 0x1C; // 关闭三个LED灯
                PORTA &= ~0x04; // 点亮其中一个
            } else if (revchar == 'O') {
                // 开始采样
                open = 1;
                dijici_caiyang = 0;
                Print_Str("\r\n OPEN  \r\n");
            } else if (revchar == 'A') {
                // 选择通道A
                tongdaoch = 0;
                Print_Str("\r\n tongdao A  \r\n");
                PORTA &= ~0x01; // 打开LED1
                PORTA |= 0x02;  // 关闭LED2
            } else if (revchar == 'B') {
                // 选择通道B
                tongdaoch = 1;
                Print_Str("\r\n tongdao B  \r\n");
                PORTA &= ~0x02; // 打开LED2
                PORTA |= 0x01;  // 关闭LED1
            }
        }
    }
}
```

#### 4.2 定时器中断程序介绍

定时器中断程序负责在设定的时间间隔内触发AD转换，并将采集到的数据进行处理和存储。

```c
// 定时器0中断服务程序
#pragma interrupt_handler TIMER0_ISR:17
void TIMER0_ISR(void) {
    TCNT0 = 183; // 设置定时器初值，实现10ms定时
    cnt++;
    if (cnt >= 50) { // 每500ms处理一次数据
        cnt = 0;
        // 读取并转换ADC值
        ADC_Value = ADC_read(0);
        jiancev1 = convert(ADC_Value);
        ADC_Value = ADC_read(1);
        jiancev2 = convert(ADC_Value);
        // 判断电压是否低于0.2V
        if (jiancev1 < 20 || jiancev2 < 20) {
            PORTA &= ~0x20; // 打开蜂鸣器
        } else {
            PORTA |= 0x20;  // 关闭蜂鸣器
        }
    }
    // 检查是否开始采样并处理采样数据
    if (open == 1 && time_tap != 0) {
        time1++;
        if (time1 == time_tap) { // 到达设定的采样间隔
            time1 = 0;
            // 采集通道0的数据并存储
            ADC_Value = ADC_read(0);
            voltage = convert(ADC_Value) / 10;
            ADC0BUFFER[dijici_caiyang] = voltage;
            // 采集通道1的数据并存储
            ADC_Value = ADC_read(1);
            voltage = convert(ADC_Value) / 10;
            ADC1BUFFER[dijici_caiyang] = voltage;
            dijici_caiyang++; // 采样次数加1
            // 打印采样次数
            sprintf(buffer, "start %d\r\n", (int)dijici_caiyang);
            Print_Str(buffer);
            if (dijici_caiyang == 50) { // 完成50次采样
                // 计算通道0的最大值和最小值
                ADC0BUFFER[50] = 0;
                ADC0BUFFER[51] = 50;
                for (char i = 0; i < 50; i++) {
                    if (ADC0BUFFER[50] < ADC0BUFFER[i]) {
                        ADC0BUFFER[50] = ADC0BUFFER[i];
                    }
                    if (ADC0BUFFER[51] > ADC0BUFFER[i]) {
                        ADC0BUFFER[51] = ADC0BUFFER[i];
                    }
                }
                // 计算通道1的最大值和最小值
                ADC1BUFFER[50] = 0;
                ADC1BUFFER[51] = 50;
                for (char i = 0; i < 50; i++) {
                    if (ADC1BUFFER[50] < ADC1BUFFER[i]) {
                        ADC1BUFFER[50] = ADC1BUFFER[i];
                    }
                    if (ADC1BUFFER[51] > ADC1BUFFER[i]) {
                        ADC1BUFFER[51] = ADC1BUFFER[i];
                    }
                }
                //
 打印最大值和最小值
                Print_Str("\r\nA通道采样50次完成\r\n");
                sprintf(buffer, "0max=%d\r\n", (int)ADC0BUFFER[50]);
                Print_Str(buffer);
                sprintf(buffer, "0min=%d\r\n", (int)ADC0BUFFER[51]);
                Print_Str(buffer);
                sprintf(buffer, "1max=%d\r\n", (int)ADC1BUFFER[50]);
                Print_Str(buffer);
                sprintf(buffer, "1min=%d\r\n", (int)ADC1BUFFER[51]);
                Print_Str(buffer);
                // 停止采样
                open = 0;
                dijici_caiyang = 0;
            }
        }
    }
}
```

### 五、项目总结与展望

通过本项目的设计与实现，成功搭建了一款功能完善的模拟电压数据采集器，实现了基本的数据采集、处理和通信功能。未来可以进一步优化硬件电路设计、增强故障检测功能，并提升数据传输效率和稳定性。

资源：

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】数据采集器，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

题目 7 ：玩具电子琴





基于单片机设计一能够发出中音八个音阶的音乐信号的电子琴，能够实现弹奏和音符显示功

能。

具有 8 个音阶按键，每按下一个按键时，所对应的 LED 点亮，音符进行显示。

具体要求如下：

（1）具有 8 个音阶按键，每按下一个按键时，扬声器发声，所对应的 LED 点亮。

（2）数码管显示当前的音符（用数字表示，简谱）。

（3）可通过单片机控制音量大小，并进行音量显示。

（4）音阶频率信号由单片机产生。

表 2 音阶/频率对照表

音阶  1  2  3  4  5  6  7  1

频率/Hz  262  294  330  349  392  440  494  523

可添加符合题目背景的其它合理功能。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02797.png)

## 玩具电子琴设计

这篇博客将介绍基于单片机设计的一款玩具电子琴，该电子琴能够发出中音八个音阶的音乐信号，并具有弹奏和音符显示的功能。项目基于AVR单片机实现，主要包括按键检测、音阶生成、音量控制和数码管显示等功能。

### 设计背景

在音乐教育和娱乐中，电子琴是一种常见的乐器。为了提高音乐学习的兴趣和趣味性，设计一款简易的玩具电子琴是一个非常有意义的项目。本设计通过按键触发音阶的生成，并利用数码管显示当前音符，同时可以通过单片机控制音量大小。

### 具体功能要求

1. **按键检测**：具有8个音阶按键，每按下一个按键时，扬声器发声，所对应的LED点亮。

2. **音符显示**：数码管显示当前的音符（用数字表示，简谱）。

3. **音量控制**：可通过单片机控制音量大小，并进行音量显示。

4. **音阶频率生成**：音阶频率信号由单片机产生。

### 硬件设计

硬件部分主要包括单片机、按键、LED、数码管和扬声器。下图展示了主要的硬件连接。

```
+-------------+        +---------+
|  AVR MCU    | <----> |  按键   |
+-------------+        +---------+
     |  |                |    |
     |  |                |    |
     v  v                v    v
+--------+           +---------+
|  LED   |           |  数码管  |
+--------+           +---------+
     |
     v
+---------+
| 扬声器  |
+---------+
```

### 软件设计

软件设计包括按键检测、延时函数、PWM信号生成、数码管驱动等模块。以下是主要的代码模块和功能介绍。

#### 延时函数

延时函数用于产生不同的时间间隔，用于按键消抖和音频信号的控制。

```c
void delay_us(void) {
    // 微秒级延时，具体实现略
}
void delay_nms(unsigned int nms) {
    while (nms--) {
        delay_us();
    }
}
```

#### 按键检测

按键检测函数用于读取按键状态，根据按键输入确定当前音符和音量控制。

```c
unsigned char getKey(void) {
    if ((PIND & 0x01) == 0) return 1;
    if ((PIND & 0x02) == 0) return 2;
    // 检测其他按键
    return 0;
}
```

#### 数码管驱动

数码管驱动函数用于控制数码管显示当前的音符。

```c
void Write_Max7219(unsigned char address, unsigned char dat) {
    // 具体实现略
}
void Init_MAX7219(void) {
    Write_Max7219(0x09, 0xff);
    Write_Max7219(0x0a, 0x03);
    Write_Max7219(0x0b, 0x07);
    Write_Max7219(0x0c, 0x01);
    Write_Max7219(0x0f, 0x00);
}
```

#### PWM信号生成

PWM信号用于控制扬声器的音频输出，实现不同频率的音符生成。

```c
void setPWM(unsigned int yinliang, unsigned int pinlv) {
    if (yinliang == 0 || pinlv == 0) {
        OCR1A = 0;
        ICR1 = 0;
        return;
    }
    ICR1 = 57600 / pinlv;
    OCR1A = yinliang * 10520 / pinlv;
}
```

### 主程序

主程序初始化各个模块，并在循环中检测按键输入，根据按键触发相应的功能。

```c
void main(void) {
    unsigned char key;
    delay_nms(100);
    DDRD = 0x00;  // 方向控制
    PORTD = 0xff;
    DDRA = 0xFF;  // portA引脚全部输出
    DDRF = 0xFF;  // 小灯全部输出
    PORTF = 0xFF; // 全部熄灭
    Init_MAX7219();  // 数码管芯片初始化
    Write_Max7219(1, 0);
    Write_Max7219(3, 2);  // 默认音量显示
    while (1) {
        key = getKey();  // 获取按键
        if (key != 0) {
            setPWM(2, 262);  // 设置PWM输出音频信号
            Write_Max7219(1, key);
            PORTF = ~(0x01 << (key - 1));  // 点亮对应的LED
            while (getKey() != 0) ;
            PORTF = 0xFF;  // 全部熄灭
            setPWM(0, 0);  // 关闭PWM
            Write_Max7219(1, 0);
        }
    }
}
```

### 总结

通过本次设计，我们实现了一款具有基本功能的玩具电子琴。该电子琴可以发出八个音阶的音乐信号，具备音符显示和音量控制功能。通过进一步优化和扩展，还可以增加更多的功能，如多音符和弦、预设曲目播放等。

这个项目不仅提高了我们对单片机编程的理解，也增加了我们对音乐信号处理的认识。希望这款电子琴能够带给大家更多的乐趣和启发。

资源：
```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

视频：
```
链接：https://pan.baidu.com/s/1QP7BdwvnJwhawF4UXoHPyg?pwd=3qvz 
提取码：3qvz 
```

【TB作品】20以内加减法训练机，ATMEGA128单片机，Proteus仿真

题目 3 ：20  以内加减法训练机





基于单片机实现 20 以内整数加减法训练，要求具有加法、减法（结果不出现负数）、加

减法三种训练模式，每次训练随机产生题目。

可以选择每次训练题目的数目，可分为每组 5 题、10 题、15 题目三档。可自动判断对

错并在完成每组题目后给出做正确的次数。要求具有较好的人机交互界面，用户体验好。

具体要求如下：

（1）具有加法、减法、减法混合三种训练模式。

（2）可以选择答题数量（分 5 题、10 题、15 题三档）

（3）在某种训练模式下，可随机产生题目，用户根据提示输入计算结果，机器自动判

断是否正确。

（4）答完一组题目后，可以显示答题正确的次数，当全部答对时，要有祝贺提示（如

屏幕闪烁，LED 闪烁等）

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02798.png)


## 20 以内加减法训练机

### 简介

在本文中，我们将介绍一款基于单片机实现的20以内加减法训练机。这款设备旨在帮助用户练习20以内的整数加减法，通过具有良好的人机交互界面和用户体验，使训练过程变得更加有趣和高效。

### 功能特性

该训练机具有以下功能特性：

1. **多种训练模式**：支持加法、减法和加减法混合三种训练模式。

2. **题目数量选择**：用户可以选择每次训练的题目数量，分为5题、10题和15题三档。

3. **自动判断对错**：机器可以自动判断用户的回答是否正确，并在完成每组题目后给出正确答案的数量。

4. **答对提示**：当用户答对全部题目时，屏幕和LED会闪烁表示祝贺。

### 硬件设计

#### 硬件组成

1. **单片机**：使用M16单片机作为主控芯片，8MHz晶振。

2. **显示屏**：1602 LCD显示屏用于显示题目和结果。

3. **矩阵键盘**：用于用户输入答案。

#### 电路连接

1. 将1602 LCD显示屏的各个引脚与单片机的相应IO口连接，初始化显示屏的IO口。

2. 矩阵键盘的引脚与单片机的IO口连接，用于检测用户输入的按键。

### 软件设计

#### 延时函数

为了确保系统的稳定性，我们定义了一些延时函数，用于在不同操作之间引入适当的延时：

```c
void delay_1us(void) {
    asm ("nop");
    asm ("nop");
    asm ("nop");
    asm ("nop");
    asm ("nop");
    asm ("nop");
}
void delay_3us(void) {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        delay_1us();
    }
}
void delay_10us(void) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        delay_1us();
    }
}
void delay_100us(void) {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        delay_1us();
    }
}
void delay_1ms(void) {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        delay_1us();
    }
}
void delay_nms(unsigned int nms) {
    while (nms--) {
        delay_1ms();
    }
}
```

#### 显示屏控制

显示屏的初始化和数据写入函数：

```c
void initLcd1602IO() {
    DDRC = 0xFF;
    PORTA = 0xFF;
    DDRA = 0xFF;
}
void LCD_write_com(unsigned char com) {
    RS_CLR;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    LCDIO = com;
    delay_nms(1);
    EN_CLR;
}
void LCD_write_data(unsigned char data) {
    RS_SET;
    RW_CLR;
    EN_SET;
    LCDIO = data;
    delay_nms(1);
    EN_CLR;
}
void LCD_clear(void) {
    LCD_write_com(0x01);
    delay_nms(5);
}
void LCD_write_str(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *s) {
    if (y == 0) {
        LCD_write_com(0x80 + x);
    } else {
        LCD_write_com(0xC0 + x);
    }
    while (*s) {
        LCD_write_data(*s);
        s++;
    }
}
void LCD_init(void) {
    initLcd1602IO();
    DDRC |= (1 << PC5) | (1 << PC6) | (1 << PC7);
    LCD_write_com(0x38);
    delay_nms(5);
    LCD_write_com(0x08);
    delay_nms(5);
    LCD_write_com(0x01);
    delay_nms(5);
    LCD_write_com(0x06);
    delay_nms(5);
    LCD_write_com(0x0C);
    delay_nms(5);
    LCD_clear();
}
```

#### 矩阵键盘控制

矩阵键盘的按键检测函数：

```c
unsigned char getkey(void) {
    unsigned char statevalue, key_checkin, key_check;
    unsigned char key;
    key_io = 0xf0;
    key_io = 0xf0;
    key_checkin = key_ior;
    if (key_checkin != 0xf0) {
        delay_nms(10);
        key_checkin = key_ior;
        if (key_checkin != 0xf0) {
            key_io = 0xfe;
            key_io = 0xfe;
            key_check = key_ior;
            switch (key_check) {
                case 0xee: key = 16; break;
                case 0xde: key = 12; break;
                case 0xbe: key = 8; break;
                case 0x7e: key = 4; break;
            }
            key_io = 0xfd;
            key_io = 0xfd;
            key_check = key_ior;
            switch (key_check) {
                case 0xed: key = 15; break;
                case 0xdd: key = 11; break;
                case 0xbd: key = 7; break;
                case 0x7d: key = 3; break;
            }
            key_io = 0xfb;
            key_io = 0xfb;
            key_check = key_ior;
            switch (key_check) {
                case 0xeb: key = 14; break;
                case 0xdb: key = 10; break;
                case 0xbb: key = 6; break;
                case 0x7b: key = 2; break;
            }
            key_io = 0xf7;
            key_io = 0xf7;
            key_check = key_ior;
            switch (key_check) {
                case 0xe7: key = 13; break;
                case 0xd7: key = 9; break;
                case 0xb7: key = 5; break;
                case 0x77: key = 1; break;
            }
        }
    } else {
        key = 20;
    }
    return key;
}
```

### 程序流程

1. **初始化显示屏和键盘**：

    - 调用`LCD_init`函数初始化显示屏。

    - 配置矩阵键盘的IO口。

2. **模式选择**：

    - 用户通过矩阵键盘选择训练模式（加法、减法或混合模式）。

3. **题目数量选择**：

    - 用户选择每次训练的题目数量（5题、10题或15题）。

4. **题目生成和回答**：

    - 根据选择的模式，生成随机题目。

    - 用户通过键盘输入答案，系统自动判断答案是否正确。

5. **结果反馈**：

    - 完成一组题目后，显示正确答案的数量。

    - 如果全部答对，显示祝贺提示。

### 结论

这款基于单片机的20以内加减法训练机，通过简单易用的硬件设计和高效的软件流程，提供了一个优秀的练习平台。不仅适用于儿童的数学训练，也可以作为单片机应用的学习案例。希望这篇博客能够帮助大家了解并实现这个有趣的项目。

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】20以内加减法训练机，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

# 题目设计





设计一个基于MSP430的电子日历和时钟。基本要求

(1)可通过按键在日历和时间之间切换显示

(2)可由按键调整日期和时间

(3)可整点报时(“嘟、嘟”声)

(4)可设定时，定时时间到发出“嘟、嘟”声

(5)具有秒表功能

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。


# 产生hex文件+仿真过程学习

建立工程后如下，为了产生hex文件，用于proteus仿真，要设置一下。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02799.png)

右键工程名称，点最后一个：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02800.png)

找到这里：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02801.png)

加个` --intel`，空格要有。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02802.png)

随即确认后点应用起来：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02803.png)

点这里编译：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02804.png)

会看到这个hex文件。单片机的c程序编译后就成了这个hex文件。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02805.png)

在proteus里双击单片机：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02806.png)

点这个就可以打开hex文件，就相当于加载到Proteus的仿真单片机里：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02807.png)

找到这个hex文件确认就好：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02808.png)

点这个按钮，即进行开始仿真，可以看到仿真效果。如果鼠标拖拽不好用，可以按一下Shift。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02809.png)

点这个即停止仿真：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02810.png)

# 做好后的功能展示

时间显示：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02811.png)

设置时：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02812.png)

设置闹钟时：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02813.png)

设置年：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02814.png)

切换到日期显示

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02815.png)

秒表显示：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02816.png)


### 设计目标

设计一个基于MSP430微控制器的电子日历和时钟系统。系统具备以下功能：

1. 按键切换日历和时间显示。

2. 按键调整日期和时间。

3. 整点报时功能（发出“嘟、嘟”声）。

4. 可设定闹钟，时间到时发出“嘟、嘟”声。

5. 秒表功能。

### 系统硬件设计

使用MSP430G2553微控制器作为核心控制单元，配合LCD显示屏进行时间和日期的显示。使用按键输入进行时间和日期的设置及模式的切换。蜂鸣器用于报时提示。

#### 硬件连接

1. **LCD显示屏**：用于显示时间和日期。

2. **按键**：用于设置和切换模式。

3. **蜂鸣器**：用于报时和闹钟提示。

4. **MSP430G2553**：核心控制单元。

### 系统软件设计

系统软件主要包括以下功能模块：

1. **时间和日期更新模块**。

2. **按键处理模块**。

3. **显示模块**。

4. **闹钟和报时模块**。

5. **秒表模块**。

#### 主要函数解析

1. **`isLeapYear`**: 判断是否为闰年。

2. **`daysInMonth`**: 获取某个月份的天数。

3. **`updateDateTime`**: 更新日期时间。

4. **`read_key`**: 读取按键值。

5. **`read_key_2`**: 防抖动处理后的按键读取。

6. **`Display_six_numbers`**: 显示六位数的时间或日期。

7. **`Display_Prompt`**: 显示提示信息。

8. **`Limiting_threshold`**: 限制输入的时间和日期值在合理范围内。

9. **`Refresh_display`**: 刷新显示内容。

10. **`key_deal`**: 按键处理逻辑。

11. **`Play_two_beeps`**: 发出两声“嘟”声。


# 完整的功能可以看看这个视频
```
链接：https://pan.baidu.com/s/1TRznZwpKm1UuVhxWCaIaeA?pwd=ahdg 
提取码：ahdg 
```

```
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```