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

题目 5 ：密码锁





使用单片机实现简易密码锁，通过输入密码，实现门锁的开启（控制继电器）。

具体要求如下：

（1）当输入正确密码后，继电器开启。

（2）当三次输入错误密码后，密码锁禁止输入 10 秒钟，并进行相应的提示。

（3）在输入正确的密码后，可修改密码和查询、清除门开启的次数。

（4）自制继电器电路模块。

（5）实现密码掉电不丢失。

可添加符合题目背景的其它合理功能。



显示屏LCD1602显示

矩阵键盘4*4按键

继电器

键盘按键有这些：

1 2 3 a

4 5 6 b

7 8 9 c

* 0 # d

1 密码一共6位密码，全数字。最开始的系统密码是123456.

2 正常输入正确密码继电器开启，门开启次数变量加1。按下按键a代表关门，继电器关闭。

3 继电器我会做一个连着小灯的电路，继电器开启后小灯会亮。

4 输入密码错误一次就记录一次，错误三次后，禁止所有输入10秒钟，有显示提示。时间过后清空错误次数。

5 每次输入正确密码会自动清空错误次数。

6 按键b按下后进入修改密码过程：输入原始密码-->输入新密码--->退出回到主页面。

7 按键c查询门开启次数变量，此时可以按键d清空门开启次数变量。

8 上电后密码从单片机EEPROM读取，每次修改密码也会保存到EEPROM，所以掉电不会丢密码。

   也就是说修改密码后关机，下次开机后密码就是之间修改后的密码。

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要实现一个简易密码锁，我们可以使用单片机结合LCD1602显示屏、4x4矩阵键盘和继电器来完成。这个密码锁的功能包括密码输入、验证、修改以及门开启次数的记录和显示。此外，密码锁还需要在掉电后保持密码不丢失。下面是实现这个密码锁的具体思路和功能介绍：

## 功能要求

1. **密码输入与验证**

   - 使用4x4矩阵键盘输入6位数字密码。

   - 初始系统密码为123456。

   - 输入正确密码后，继电器开启，门开启次数增加1，LCD1602显示门已开启。

2. **错误处理**

   - 每次输入错误密码，记录错误次数。

   - 连续三次输入错误密码后，密码锁禁止输入10秒钟，并在LCD1602上显示提示信息。

   - 10秒后清空错误次数，并允许重新输入密码。

3. **密码修改**

   - 按键“b”进入修改密码模式：输入原始密码后再输入新密码。

   - 新密码输入完成后返回主界面，并在EEPROM中保存新密码，保证掉电不丢失。

4. **门开启次数查询与清除**

   - 按键“c”查询门开启次数，LCD1602显示当前门开启次数。

   - 按键“d”清除门开启次数，LCD1602显示门开启次数已清除。

5. **继电器控制**

   - 输入正确密码后，继电器开启，连接的指示灯亮起。

   - 按键“a”关闭继电器，指示灯熄灭。

## 硬件连接

1. **LCD1602显示屏**

   - 数据口连接到单片机的一个I/O口，用于显示密码输入状态、错误提示、门开启次数等信息。

2. **4x4矩阵键盘**

   - 用于输入密码及操作命令，通过单片机扫描矩阵键盘得到按键值。

3. **继电器**

   - 继电器控制电路连接到单片机的一个输出端口，用于控制门锁的开关状态。

4. **EEPROM**

   - 用于存储系统密码，保证掉电后密码不丢失。

## 软件实现

1. **延时函数**

   - 实现精确的延时函数，用于键盘扫描和LCD1602显示的时间控制。

2. **LCD1602显示函数**

   - 初始化LCD1602显示屏，并实现清屏、写字符、写字符串等功能。

3. **矩阵键盘扫描函数**

   - 实现逐行扫描方式，检测键盘按键的状态，并返回按键值。

4. **EEPROM读写函数**

   - 实现EEPROM的读写操作，用于存储和读取系统密码。

5. **主程序逻辑**

   - 初始化系统，读取EEPROM中的密码，设置初始显示状态。

   - 实时扫描键盘输入，根据输入值进行密码验证、错误处理、密码修改、门开启次数查询与清除、继电器控制等操作。

## 程序逻辑框架

1. **初始化**

   - 初始化LCD1602显示屏、矩阵键盘、继电器控制端口、EEPROM读取初始密码。

2. **主循环**

   - 循环检测键盘输入，判断当前输入状态（正常输入、修改密码、查询次数）。

   - 根据键盘输入值进行相应操作，包括密码验证、错误提示、密码修改、门开启次数显示与清除。

3. **密码验证**

   - 对比输入密码与系统密码，验证通过则开启继电器，记录门开启次数；验证失败则增加错误次数并提示错误信息。

4. **错误处理**

   - 三次连续输入错误密码后，锁定输入10秒钟，并在LCD1602上显示锁定提示。

5. **密码修改**

   - 按键“b”进入修改密码模式，输入原密码后输入新密码，保存新密码到EEPROM。

6. **门开启次数查询与清除**

   - 按键“c”查询门开启次数，按键“d”清除门开启次数，并在LCD1602上显示操作结果。

通过上述硬件和软件的结合，可以实现一个功能完整的密码锁系统，满足密码输入、验证、修改，错误处理和门开启次数管理等需求。

资源：

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

【TB作品】密码锁，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/02793.png)

## 玩具电子琴设计与实现

本文介绍了一款基于单片机的玩具电子琴的设计与实现。该电子琴能够发出中音八个音阶的音乐信号，具备弹奏和音符显示功能，同时能够通过按键控制音量大小，并显示当前音量。

### 1. 功能介绍

1. 具有8个音阶按键，每按下一个按键时，扬声器发声，并点亮对应的LED。

2. 数码管显示当前音符（用数字表示，简谱）。

3. 通过按键控制音量大小，并在数码管上显示当前音量。

4. 音阶频率信号由单片机产生。

### 2. 硬件设计

#### 2.1 按键扫描

按键扫描采用PINE端口的8个输入，每个按键对应一个输入引脚。当按键按下时，扫描函数`keyscan`返回对应按键的编号。

```c
unsigned char keyscan( void )
{
    if ( (PINE & 0x01) == 0 )
        return(1);
    if ( (PINE & 0x02) == 0 )
        return(2);
    if ( (PINE & 0x04) == 0 )
        return(3);
    if ( (PINE & 0x08) == 0 )
        return(4);
    if ( (PINE & 0x10) == 0 )
        return(5);
    if ( (PINE & 0x20) == 0 )
        return(6);
    if ( (PINE & 0x40) == 0 )
        return(7);
    if ( (PINE & 0x80) == 0 )
        return(8);
    return(0);
}
```

#### 2.2 数码管显示

数码管采用共阴极数码管，通过端口PD和PG控制显示。`xianshi`数组用于存储需要显示的数字，`LEDData`数组用于存储对应段选的数据。

```c
unsigned char xianshi[2];
unsigned char LEDData[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
```

定时器0用于数码管的动态扫描，每隔一段时间切换显示。

```c
char i=0;
#pragma interrupt_handler  TIMER0_ISR:17
void TIMER0_ISR(void)
{
    TCNT0 = 10;
    i++;
    if(i==2)i=0;
    PORTD = 0XFF;  
    if(i==0)
    {
        PORTG &= ~0x08;
        PORTG |= 0x04;
        PORTD = ~xianshi[0];
    }
    if(i==1)
    {
        PORTG &= ~0x04;
        PORTG |= 0x08;
        PORTD = ~xianshi[1];
    }
}
```

#### 2.3 PWM信号产生

PWM信号用于控制扬声器发声，通过设置定时器1的输出比较寄存器OCR1A和周期寄存器ICR1来生成不同频率的音阶。

```c
void Set_waveform_parameters( unsigned int mu_volume, unsigned int fre_t )
{
    if ( mu_volume == 0 || fre_t == 0 )
    {
        OCR1A = 0;
        ICR1 = 0;
        return;
    }
    ICR1 = 57600 / fre_t;
    OCR1A = mu_volume * 5060 / fre_t;
}
```

### 3. 软件设计

在主程序中，首先进行初始化设置，包括按键端口、数码管端口、LED端口、PWM端口的配置。然后进入主循环，不断扫描按键，更新音量和数码管显示。

```c
void main( void )
{
    unsigned char key;
    delay_nms( 100 );
    DDRE = 0x00;
    PORTE = 0xff;
    DDRG &= ~0x03;
    PORTG |= 0x03;
    DDRF = 0XFF;
    PORTF = 0XFF;
    DDRD = 0XFF;   
    PORTD = 0XFF;  
    DDRG |= 0x0C;
    PORTG |= 0x0C;
    xianshi[0]=0x00;
    xianshi[1]=LEDData[mu_volume];
    while ( 1 )
    {
        key = keyscan();
        if ( key != 0 )
        {
            Set_waveform_parameters( mu_volume, tone_freq[key - 1] );
            xianshi[0] = LEDData[key];
            PORTF = ~(0x01 << (key - 1));
            while ( keyscan() != 0 )
                ;
            PORTF = 0XFF;
            Set_waveform_parameters( 0, 0 );
            xianshi[0] = 0x00;
        }
        if ( (PING & 0x01) == 0 )
        {
            if ( mu_volume < 9 )
                mu_volume++;
            xianshi[1] = LEDData[mu_volume];
            while ( (PING & 0x01) == 0 )
                ;
        }
        if ( (PING & 0x02) == 0 )
        {
            if ( mu_volume > 1 )
                mu_volume--;
            xianshi[1] = LEDData[mu_volume];
            while ( (PING & 0x02) == 0 )
                ;
        }
    }
}
```

### 4. 总结

本文介绍的玩具电子琴通过单片机实现了音阶发声、音符显示和音量控制功能。硬件设计包括按键扫描、数码管显示和PWM信号产生，软件设计则包括按键处理、音量控制和定时器中断处理。该设计不仅实现了基本功能，还具有较好的扩展性，可以根据需要添加更多功能。

资源：

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