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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![在这里插入图片描述](/static/img/images/01049.png)

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# 实验报告：基于ATmega48的开机登录程序设计

## 一、实验目的

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

## 二、实验器材

1. ATmega48单片机

2. LCD12864液晶屏

3. 4x4矩阵键盘

4. Proteus仿真软件

5. 按键和其他必要的电子元件

## 三、硬件连接

1. **LCD12864液晶屏**连接：

    - 数据线连接到单片机的PORTB

    - 控制线（E、RS、RW、复位等）连接到PORTC的相应引脚

2. **4x4矩阵键盘**连接：

    - 行和列引脚分别连接到单片机的PORTD的输入输出引脚

## 四、设计原理

### 1. 程序启动流程

- 程序启动后，在LCD12864液晶屏上提示用户输入密码（6位）。

- 初次开机允许用户设置新密码，密码保存在内部EEPROM中。

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

- 进入主界面后，用户可以通过特定按键修改之前保存的密码。

### 2. 程序功能模块

1. **LCD12864液晶屏的初始化与控制**

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

    - 液晶屏显示控制函数，包括写命令、写数据、清屏等功能。

2. **EEPROM读写操作**

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

3. **密码输入与验证**

    - 用户通过矩阵键盘输入密码，程序实时显示输入的密码。

    - 初次开机时，允许用户设置新密码，并保存在EEPROM中。

    - 非初次开机时，读取EEPROM中的密码进行验证。

4. **按键扫描**

    - 矩阵键盘按键扫描函数`get_key()`实现按键识别。

5. **修改密码**

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

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

## 六、实验总结

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


# 资源代码

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

【TB作品】基于ATmega48的开机登录程序设计

硬件组成：





LCD1602+脉搏测量电路（带灯）+蜂鸣器报警+按键设置+AT24C02

功能：

（1）LCD1602主页显示脉搏、报警上限、报警下限；

（2）五个按键：按键1：切换设置上限和设置下限； 

                         按键2：查看存的脉搏数值；

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

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

（3）脉搏不在上下限范围就报警；

（4）在正常测量中，每次测量出一次脉搏后，程序自动保存此次测量结果。

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

随意加个时间显示

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# 实验报告：ATmega8控制脉搏测量与显示系统

## 实验目的

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

## 背景与原理

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

## 硬件组成

- ATmega8微控制器

- LCD1602显示器

- DS1302时钟芯片

- AT24C02存储芯片

- 脉搏测量电路

- 蜂鸣器报警

- 按键

## 电路连接

1. **ATmega8与LCD1602连接**：

   - 数据线：PD0-PD7

   - 控制线：PC0（RS）、PC1（RW）、PC2（E）

2. **DS1302与ATmega8连接**：

   - RST：PC5

   - SCLK：PD6

   - IO：PD5

3. **AT24C02与ATmega8连接**：

   - SDA：PC4

   - SCL：PC5

4. **脉搏测量电路**：通过模拟输入端口连接到ATmega8

5. **蜂鸣器与按键**：分别连接到ATmega8的不同IO端口

## 软件设计

### 主要模块介绍

1. **初始化模块**：

   - 初始化LCD1602、DS1302和AT24C02。

   - 设置定时器和中断。

2. **I2C通信模块**：

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

3. **脉搏测量与显示模块**：

   - 通过定时中断测量脉搏频率。

   - 实时显示脉搏值和上下限设定值。

   - 判断是否超出设定范围并触发报警。

4. **数据存储与读取模块**：

   - 将每次测量的脉搏值存储到AT24C02中。

   - 读取存储的历史数据供用户查看。

5. **按键处理模块**：

   - 处理按键输入，实现上下限设置、历史数据查看等功能。

### 程序原理

#### 主程序流程

1. 初始化各模块。

2. 进入主循环，不断监测按键输入并处理。

3. 定时获取脉搏测量数据并更新显示。

4. 判断是否超出设定范围，触发报警。

5. 存储测量数据。

#### 关键函数

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

2. **ds1302_init**：初始化DS1302时钟芯片。

3. **get_time**：获取当前时间。

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

5. **deal_key**：处理按键输入。

6. **display**：更新LCD1602显示内容。

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

## 结果与分析

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

## 总结

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


# 资源代码

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

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

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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

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