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
```

【TB作品】基于MSP430的电子日历和时钟，万年历Proteus仿真

# 题目





遥控器

硬件：msp430g2553、oled显示器、ds18b20温度传感器、红外发射器、按键

软件功能：

（1）显示室内温度

（2）显示当前模式：常态、除湿、通风

（3）显示当前风速：慢速、中速、高速

（4）按键修改当前模式

（5）按键修改当前风速

（6）显示设置的温度

（7）按键修改设置温度

# 红外NEC协议介绍

红外NEC协议（NEC IR Protocol）是一种广泛应用于消费电子产品中的红外遥控通信协议，由日本NEC公司开发。该协议被用于电视机、空调、音响设备等的遥控控制。下面详细介绍NEC协议的各个方面：

### 基本概述

NEC协议采用PWM（脉宽调制）方式传输数据，使用38kHz的载波频率。通信数据通过调制后的红外信号进行传输，接收端解调后得到原始数据。

### 数据帧结构

NEC协议的数据帧结构包括引导码、用户码、命令码和停止位。每帧数据通常有32位，具体结构如下：

1. **引导码（Leader Code）**：

   - 高电平：9ms

   - 低电平：4.5ms

2. **用户码（User Code）**：

   - 16位，由8位地址码和8位地址码的反码组成

3. **命令码（Command Code）**：

   - 16位，由8位命令码和8位命令码的反码组成

4. **停止位（Stop Bit）**：

   - 低电平：560µs（或更长）

### 位表示

NEC协议中，通过高低电平的持续时间来表示数据位的0和1：

- **逻辑0（Logical '0'）**：

  - 高电平：560µs

  - 低电平：560µs

- **逻辑1（Logical '1'）**：

  - 高电平：560µs

  - 低电平：1.69ms

### 数据传输示例

假设我们要传输一个数据帧，内容为：

- 地址码：0x10（00010000）

- 命令码：0xA2（10100010）

整个数据帧的序列为：

```
引导码 -> 地址码 -> 地址码反码 -> 命令码 -> 命令码反码 -> 停止位
```

具体的波形图如下：

```
引导码： 9ms高电平 -> 4.5ms低电平
地址码0x10： 00010000 -> (560µs高电平 -> 560µs低电平) * 5 -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) * 3
地址码反码0xEF： 11101111 -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) * 5 -> (560µs高电平 -> 560µs低电平) * 3
命令码0xA2： 10100010 -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) * 2 -> (560µs高电平 -> 560µs低电平) * 4 -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) * 2
命令码反码0x5D： 01011101 -> (560µs高电平 -> 560µs低电平) * 3 -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) * 2 -> (560µs高电平 -> 560µs低电平) -> (560µs高电平 -> 1.69ms低电平) -> (560µs高电平 -> 560µs低电平)
停止位： 560µs低电平
```

### 重复码（Repeat Code）

当按住遥控器按钮不放时，会发送重复码来表示保持当前命令：

- 高电平：9ms

- 低电平：2.25ms

- 高电平：560µs

### 实现细节

#### 发送端

发送端通常通过微控制器生成上述波形并通过红外发射二极管发出信号。常见步骤如下：

1. 初始化定时器生成38kHz载波。

2. 根据需要生成高低电平的持续时间。

3. 控制红外二极管发射高电平和低电平信号。

#### 接收端

接收端通过红外接收器（例如TSOP1738）接收并解调信号，提取出原始数据。常见步骤如下：

1. 接收调制信号并去除38kHz载波。

2. 检测高低电平的持续时间。

3. 解码为数据位。

### 典型应用

NEC协议广泛应用于各种家用电器的遥控系统。常见设备包括：

- 电视机

- 音响系统

- DVD播放器

- 空调

### 结论

NEC协议因其简单易用且可靠性高而被广泛应用于消费电子产品的红外遥控系统。了解其工作原理和数据帧结构，有助于开发和调试相关的遥控应用。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02839.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02840.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02841.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02842.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02843.png)

# 最终效果

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02844.jpeg)

演示：
```cpp
链接：https://pan.baidu.com/s/1DhZiAKZoyJv9lg62aRBlkw?pwd=o1cx 
提取码：o1cx 
```

# 代码

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

【TB作品】MSP430，G2533单片机，红外发射，红外接收，红外通信，IR发射

空调机





硬件：stm32、oled显示器、ds18b20温度传感器、风扇驱动和风扇、红外接收器、遥控器

软件功能：

（1）显示室内温度

（2）显示当前模式：常态、除湿、通风

（3）显示当前风速：慢速、中速、高速

（4）显示设置的温度

（5）按键修改当前模式

（6）按键修改当前风速（PWM风扇）

（7）按键修改设置温度

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02845.png)

视频看效果：

```cpp
下载:https://www.lanzouh.com/iDxc922mnekj 密码:b64i
```

技术点：

（1）DS18B20读取

（2）oled 0.96寸oled显示

（3）红外接收

（4）PWM控制风扇


接线：

（1）风扇

vcc 3.3v

gnd gnd

s    接到PB GPIO_Pin_10

（2）OLED

vcc 接到3.3v

gnd 接到 gnd

#define OLED_SCL PBout(7)

#define OLED_SDA PBout(8)

（3） ds18b20

vcc 接到3.3v

gnd 接到 gnd

#define DS18B20_DQ_OUT PBout(6) //数据端口

（4）红外接收头

vcc 接到3.3v

gnd 接到 gnd

#define RDATA    PBin(1)        //红外数据输入脚

红外灯可以直接这么接，我买的是模块。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02846.png)

代码：

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

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02847.jpeg)

【TB作品】stm32单片机，红外遥控器，温控风扇，模拟空调，PWM风扇

### NEC 红外通信协议





NEC 红外通信协议是一种广泛应用于遥控器设备的红外通信协议。它采用脉冲宽度调制(PWM)来编码数据，并使用38kHz的载波频率进行传输。协议的特点如下：

1. **起始信号**：9ms高电平+4.5ms低电平

2. **引导码**：560µs高电平+560µs低电平

3. **逻辑0**：560µs高电平+560µs低电平

4. **逻辑1**：560µs高电平+1.69ms低电平

5. **结束码**：560µs高电平（可选，通常为1ms）

每个数据包包含以下部分：

1. 8位地址

2. 8位地址反码

3. 8位命令

4. 8位命令反码

### 实验步骤

#### 1. 硬件连接

- 红外发射部分：连接红外发射二极管到单片机的GPIO引脚（比如P1.0）。

- 红外接收部分：连接红外接收模块到单片机的另一个GPIO引脚（比如P1.1）。

#### 2. 程序说明

以下是MSP430G2553单片机进行NEC红外通信的收发实验的示例代码：

##### 红外发射部分

```c
#include <msp430.h>
#define IR_LED P1OUT_bit.P0
void delay_us(unsigned int us) {
    while (us--) {
        __delay_cycles(1); // 1us delay at 1MHz
    }
}
void send_nec_high(unsigned int time) {
    for (unsigned int i = 0; i < time; i++) {
        IR_LED = 1;
        delay_us(13); // High for 13us
        IR_LED = 0;
        delay_us(13); // Low for 13us
    }
}
void send_nec_low(unsigned int time) {
    for (unsigned int i = 0; i < time; i++) {
        IR_LED = 0;
        delay_us(26); // Low for 26us
    }
}
void send_nec_start() {
    send_nec_high(9000 / 26);
    send_nec_low(4500 / 26);
}
void send_nec_data(unsigned char data) {
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        if (data & 0x01) {
            send_nec_high(560 / 26);
            send_nec_low(1690 / 26);
        } else {
            send_nec_high(560 / 26);
            send_nec_low(560 / 26);
        }
        data >>= 1;
    }
}
void send_nec(unsigned char address, unsigned char command) {
    send_nec_start();
    send_nec_data(address);
    send_nec_data(~address);
    send_nec_data(command);
    send_nec_data(~command);
    send_nec_high(560 / 26);
}
int main(void) {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // Stop watchdog timer
    P1DIR |= BIT0;              // Set P1.0 as output for IR LED
    while (1) {
        send_nec(0x00, 0xFF);   // Send example NEC command
        __delay_cycles(1000000); // 1s delay
    }
}
```

##### 红外接收部分

```c
#include <msp430.h>
#define IR_RECEIVER P1IN_bit.P1
volatile unsigned char nec_data[4];
volatile unsigned char bit_count = 0;
volatile unsigned char byte_count = 0;
void init_timer() {
    TA0CCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
    TA0CCR0 = 26;    // 26us
    TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1; // SMCLK, upmode
}
#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR
__interrupt void Timer_A (void) {
    static unsigned int high_time = 0;
    static unsigned int low_time = 0;
    if (IR_RECEIVER) {
        high_time++;
        low_time = 0;
    } else {
        low_time++;
        high_time = 0;
    }
    if (low_time > 400) { // End of transmission
        byte_count = 0;
        bit_count = 0;
    } else if (high_time > 500) { // Start bit
        byte_count = 0;
        bit_count = 0;
    } else if (low_time > 200) { // Data bit
        if (high_time > 100) {
            nec_data[byte_count] |= (1 << bit_count);
        } else {
            nec_data[byte_count] &= ~(1 << bit_count);
        }
        bit_count++;
        if (bit_count == 8) {
            bit_count = 0;
            byte_count++;
        }
    }
}
int main(void) {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // Stop watchdog timer
    P1DIR &= ~BIT1;           // Set P1.1 as input for IR receiver
    P1REN |= BIT1;            // Enable pull-up resistor on P1.1
    P1OUT |= BIT1;            // Pull-up
    init_timer();
    __bis_SR_register(GIE); // Enable global interrupts
    while (1) {
        __no_operation(); // Placeholder for main loop
    }
}
```

### 说明

- **红外发射部分**：使用PWM方式生成38kHz的载波信号，按照NEC协议发送起始信号、数据位和结束信号。

- **红外接收部分**：通过定时器中断来检测红外接收信号的高低电平持续时间，从而解码NEC协议的数据。

以上代码展示了如何在MSP430G2553单片机上实现NEC红外通信的收发功能。


### 帮助

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02848.png)

【TB作品】MSP430G2553单片机，红外双机通信，红外通信程序

# 功能





硬件：MSP430G2553开发板，两个步进电机拉杆、2个步进电机驱动、一个按键模块、一个oled 0.96 iic模块。

软件功能：

（1）当按键K1按下时（短按），X方向步进电机正向运转，X正向移动1mm。（算为1mm）

（2）当按键K2按下时（短按），X方向步进电机反向运转，X反向移动1mm;（算为1mm）

（3）当按键K3按下时（短按），Y方向步进电机正向运转，Y正向移动1mm；（算为1mm）

（4）当按键K4按下时（短按），Y方向步进电机反向运转，Y反向移动1mm；（算为1mm）

（5）当按键K1~K4长按时电机连续运动，直到释放时停止

（6）OLED实时显示步进电机转过的步数和X或Y向移动的距离（屏幕上步数和距离按   1mm对应1显示8步）

# 步进电机拉杆

买的是这种四线二相步进电机。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02856.png)

### 步进电机简介

步进电机是一种将电脉冲信号转换为机械位移的装置。与传统电机不同，步进电机每转一步都是固定的角度，因此非常适用于需要精确控制的场合。四线二相步进电机是其中一种常见类型，每相线圈对应一对引脚。

### 步进电机工作原理

步进电机通过按特定顺序依次给线圈通电来产生步进运动。每次给一组线圈通电，电机就会转动一个步进角度。这种通电顺序决定了电机的转动方向和步进精度。

### 代码讲解

程序控制一个四线二相步进电机。以下是代码和相应的解释：

```c
unsigned char FFW[8] = {0x01, 0x03, 0x02, 0x06, 0x04, 0x0c, 0x08, 0x09};
unsigned char REV[8] = {0x09, 0x08, 0x0c, 0x04, 0x06, 0x02, 0x03, 0x01};
void SETP_MOTOR_FFW1(unsigned char n) {
    unsigned char j;
    for (j = 0; j < 8; j++) {
        P1OUT = (P1OUT & 0xF0) | (FFW[j] & 0x0F); // 只控制低四位
        delay_ms(30);
    }
}
```

#### 数据数组解释

1. `FFW` 和 `REV` 数组定义了电机向前（FFW）和向后（REV）移动的顺序。每个数组元素控制电机线圈的通电状态。

    - `0x01` -> 0001

    - `0x03` -> 0011

    - `0x02` -> 0010

    - `0x06` -> 0110

    - `0x04` -> 0100

    - `0x0C` -> 1100

    - `0x08` -> 1000

    - `0x09` -> 1001

这些值通过改变电机线圈的通电顺序实现步进运动。

#### 函数解释

1. `SETP_MOTOR_FFW1` 函数用于控制电机向前移动 `n` 步。虽然参数 `n` 被传递给函数，但在函数体内并没有被使用，实际执行的步数是 8 步（数组长度）。

```c
void SETP_MOTOR_FFW1(unsigned char n) {
    unsigned char j;
    for (j = 0; j < 8; j++) {
        P1OUT = (P1OUT & 0xF0) | (FFW[j] & 0x0F); // 只控制低四位
        delay_ms(30);
    }
}
```

- `for (j = 0; j < 8; j++)`: 循环 8 次，对应 8 个步进状态。

- `P1OUT = (P1OUT & 0xF0) | (FFW[j] & 0x0F)`: 只修改 `P1OUT` 的低四位，控制电机的步进状态。

- `delay_ms(30)`: 每次步进后延时 30 毫秒，确保电机有足够的时间完成每一步。

### 四线二相步进电机控制

对于四线二相步进电机，每相有两个线圈，控制每个线圈的通电状态即可实现步进。你的代码中，`FFW` 数组和 `REV` 数组分别定义了顺时针和逆时针的步进顺序。

### 关键点总结

- **步进**: 每次改变 `P1OUT` 的低四位值，电机就步进一次。

- **延时**: `delay_ms(30)` 用于控制步进速度。

- **方向控制**: 使用不同的数组（`FFW` 或 `REV`）可以控制电机的旋转方向。


# 步进电机驱动器

买的这个，四根线安装的时候就可以控制步进电机了。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02857.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02858.png)


# code

```cpp
https://docs.qq.com/sheet/删除此汉字后打开DUEdqZ2lmbmR6UVdU?tab=BB08J2
```