c代码和仿真图：





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# 密码锁课程设计报告

## 1. 项目背景

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

## 2. 系统概述

本系统由以下几个主要部分组成：

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

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

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

4. **蜂鸣器**：在密码输入错误或系统锁定时发出警报声。

5. **LED指示灯**：在密码正确时点亮，指示系统已解锁。

## 3. 系统原理

密码锁系统的工作流程如下：

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

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

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

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

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

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

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

## 4. 硬件设计

### 4.1 硬件连接

- **矩阵键盘**：连接到单片机的PORTB，负责读取用户输入的按键值。

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

- **蜂鸣器**：连接到单片机的PORTD，用于发出警报声。

- **LED指示灯**：连接到单片机的PORTD，用于指示系统解锁状态。

### 4.2 硬件配置

1. **I/O口配置**：

   - PORTB配置为输入模式，用于读取矩阵键盘的按键输入。

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

2. **定时器配置**：

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

## 5. 软件设计

### 5.1 功能模块

1. **初始化模块**：初始化LCD显示屏、矩阵键盘、定时器等硬件资源。

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

3. **密码处理模块**：负责密码的输入、验证、修改及显示处理。

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

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

6. **定时器中断处理模块**：用于系统定时计数及锁定时间的倒计时处理。

### 5.2 主要函数

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

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

3. **main()**：主函数，初始化系统并实现主控制流程。

### 5.3 系统流程

1. **初始化**：系统上电后，初始化硬件资源，显示锁定状态。

2. **密码输入**：用户通过矩阵键盘输入密码，显示屏显示输入长度。

3. **密码验证**：当输入长度达到6位时，系统验证密码是否正确。

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

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

## 6. 总结

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

## 资源

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

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

* 11个按键+LCD1602显示器+9个灯+蜂鸣器





 *

 * 打地鼠小游戏

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

 * 液晶显示屏显示得分，显示出剩余游戏时间

 * 第10个按键  游戏开始按键，按下后，进入1分钟倒计时。

 * 第11个按键 游戏复位，复位到游戏没开始之前的状态

 * 倒计时没结束的时候，打地鼠游戏。

 * 倒计时结束后，蜂鸣器响，屏幕闪烁得分内容

 *


 04 atmega16打地鼠游戏  打地鼠游戏仿真：

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仿真和c代码：

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

atmega16矩阵键盘电话拨号





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c代码和仿真图：

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### 使用ATmega16实现矩阵键盘电话拨号功能

#### 项目背景

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

#### 系统原理

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

#### 硬件结构

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

2. **矩阵键盘**：提供用户输入接口，共有16个按键（4行4列）。

3. **LCD显示屏**：用于显示用户输入的电话号码。

4. **蜂鸣器**：用于在拨号完成后提供声音提示。

#### 主要功能

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

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

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

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

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

#### 详细功能描述

1. **拨号功能**：

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

   - 每次有效输入（0-9）后，蜂鸣器短暂响起提示用户输入成功。

2. **删除功能**：

   - 用户按下`*`键时，系统会删除已输入的最后一个数字，并更新显示。

   - 蜂鸣器会短暂响起提示删除操作成功。

3. **清空功能**：

   - 用户按下`#`键时，系统会清空已输入的所有号码，并刷新显示。

   - 蜂鸣器会短暂响起提示清空操作成功。

4. **完成提示功能**：

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

   - 系统会自动清空已输入的号码，为下一次输入准备。

#### 总结

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

#### 资源

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

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

按下是响某个频率的音，松开后不响。






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# 基于AVR单片机的电子琴设计

## 引言

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

## 设计背景

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

## 设计原理

### 音频信号生成

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

- 中音1（C4）：523Hz

- 中音2（D4）：587Hz

- 中音3（E4）：659Hz

- 中音4（F4）：698Hz

- 中音5（G4）：784Hz

- 中音6（A4）：880Hz

- 中音7（B4）：987Hz

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

$$

计数值 = \frac{F_{CPU}}{2 \times 频率}

$$

其中，$F_{CPU}$ 为单片机的时钟频率。

### 按键输入

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

### LCD显示

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

## 软件设计

### 初始化

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

### 主循环

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

1. 检测按键输入：读取按键引脚的电平状态，判断哪个按键被按下。

2. 调整PWM信号频率：根据按键对应的音符频率设置定时器的比较值。

3. 更新LCD显示：将当前音符显示在LCD上。

4. 等待按键松开：在按键松开前保持当前状态，避免重复触发。

## 代码实现

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

### 定时器配置

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

### 按键检测

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

### LCD显示

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

## 总结

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

## 资源

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

【TB作品】电子琴，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

* 硬件就是 步进电机和按键和lcd1602





 * lcd1602显示档位

 * 按键1 开始或者停止转动

 * 按键2 加档位

 * 按键3 减档位

 * 按键4 正反转切换

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仿真和c程序

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## 基于AVR单片机的步进电机控制系统

### 项目简介

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

### 硬件部分

1. **步进电机**：用于演示电机控制的基本操作。

2. **LCD1602显示屏**：用于显示电机状态、转动方向和当前档位。

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

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

### 软件部分

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

#### 主程序

主程序如下所示：

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

### 功能实现

#### 电机控制

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

#### 按键扫描

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

- **按键1**：开关电机。

- **按键2**：增加档位。

- **按键3**：减少档位。

- **按键4**：切换方向。

#### 显示模块

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

### 总结

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

### 资源

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

【TB作品】步进电机控制器，ATMEGA16单片机，Proteus仿真

我是一个专注技术分享的博主,尤其爱搞深度学习和单片机电子。你现在看到的是我的个人博客网站。