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
```