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

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# 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

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# 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)

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# 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)





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![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

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# 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

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## 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。

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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

![在这里插入图片描述](/static/img/images/01124.png)


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