【TB作品】20以内加减法训练机，ATMEGA16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

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：

多种训练模式：支持加法、减法和加减法混合三种训练模式。
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。
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。
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

单片机：使用M16单片机作为主控芯片，8MHz晶振。
显示屏：1602 LCD显示屏用于显示题目和结果。
矩阵键盘：用于用户输入答案。

电路连接

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。
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

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。
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）。
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）。
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。
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

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