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# 基于ATmega16的数码管独立按键密码锁设计实验报告

## 实验背景

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

## 硬件介绍

### 主要元器件

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

2. **独立按键**：用于用户输入密码。

3. **共阴极数码管**：用于显示用户输入的密码。

4. **LED灯**：绿色和红色LED分别用于指示密码输入正确与否。

5. **电阻、电容**：用于限流和滤波。

### 电路连接

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

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

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

4. **电源**：为整个系统提供稳定的电源供给。

## 设计原理

### 硬件设计

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

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

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

### 软件设计

程序采用C语言编写，主要包括以下几个模块：

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

2. **按键检测**：扫描独立按键，获取用户按键输入的值。

3. **密码显示**：将用户输入的密码通过数码管显示出来。

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

## 程序原理

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

延时函数通过简单的循环实现，以配合数码管的动态扫描。

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

通过检测PINA和PINB引脚的电平状态，判断哪个键被按下。

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

将用户输入的密码通过数码管显示出来，未输入的位显示为空白。

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

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


# 资源代码

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

【TB作品】数码管独立按键密码锁，ATMEGA16单片机，Proteus仿真 atmega16数码管独立按键密码锁

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

---

#### 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。

---

#### 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。

---

#### 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。

---

#### 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。

---

#### 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。

---

#### 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）


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# 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

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# 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
```

【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
```

【TB作品】atmega16 超声波倒车雷达，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02315.png)





# 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：





![在这里插入图片描述](/static/img/images/02337.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02338.png)

# 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
```