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1、一、基本示例分析：使用mega16的Port B连接8个LED，以产生流水灯的效果。连接好电路并且完成程序之后，您将可以看到8个LED依次轮流闪烁。 在这次练习中，您将学会如何使用I/O Port输出数据，以及如何使用循环实现时间延迟。 例1、LED的控制电路图/8位流水灯实验/外部晶振12M,接上J2跳线帽#include #include #define LED_ON PORTA.2=0;/主函数void main() unsigned char i=0; unsigned char led=0x01; /led=0xfe=11111110B,1-灭，0-亮 DDRB=0xff; /PB0
2、7，全部为输出状态 DDRA.2=1; /控制led亮灭的开关设为输出 LED_ON; /led控制打开 while(1) for(i=0;i8;i+) PORTB=led; /逐个PB口输出低电平 led=1; /led左移1位 if(0=led) led=0x01; delay_ms(300); /适当延迟 while(1) for(i=0;i8;i+) PORTB=led; /逐个PB口输出低电平 led=1; /led左移1位 if(0=led) led=0x01; delay_ms(300); /适当延迟 例2、4X4矩阵键盘的输入以及数码管显示 目的是使用mega16的Port B
3、连接到1个数码管，Port D则连接到4X4矩阵键盘，当用户按动开关时，数码管就会显示相应的16进制的数值。 在这次练习中，您将学会如何使用mega16输入数据，控制共阴七段数码管的显示。控制共阴七段数码管的显示。 例如，您要从Port D输入数据给变量temp时，可以执行temp=PIND； 电电路路图图#include #include LED7.h#include key16.h/全局变量:键盘结果unsigned char KeyResult; /标识所按下的按键void main() /主函数 LED7_IO_Init(); /数码管引脚初始化 while(1) Key_Scan()
4、; /键盘扫描函数 Number_Show(KeyResult); /数码管显示函数 /4X4矩阵键盘的输入及数码管显示程序/键盘按下判断函数unsigned char Key_Press(void) unsigned char KeyRead=0x00; DDRD=0xf0; /PD03为带上拉输入， /P47输出低电平 PORTD=0x0f; KeyRead=PIND; /读取PD的结果 KeyRead&=0x0f; /屏蔽高四位 if(KeyRead!=0x0f) /手否有按下键呢？ return 1; /是 else return 0; /不是/键盘扫描函数void Key_Scan(
5、void) if(Key_Press() /如果有按下键 delay_ms(10); /消抖 C1_Scan(); /扫描列1 C2_Scan(); /扫描列2 C3_Scan(); /扫描列3 C4_Scan(); /扫描列4 while(Key_Press(); /判断是否已经释放手 /扫描列1函数void C1_Scan(void) unsigned char KeyRead; DDRD=0xf0; /PD03为带上拉输入，/P47输出低电平 PORTD=0xef; /PD4输出低电平，其余高四位输出高电平。低四位为带上拉输入 DDRD=0x00; /PD口全部输入 KeyRead=PI
6、ND; /读取PD口的值 switch (KeyRead) /判断 case 0xee: KeyResult=0; break; /(1,1) case 0xed: KeyResult=1; break; /(2,1) case 0xeb: KeyResult=2; break; /(3,1) case 0xe7: KeyResult=3; break; /(4,1) 一个共阴七段数码管的外观和引脚如图所示。这个共阴七段数码管的引脚分别通过锁存器连接到mega16的Port B引脚。PB6PB5PB4PB3PB0PB1PB2PB7GND电路图电路图通过锁存器把6个数码管连接到mega16的Po
7、rt B引脚，可以控制6个数码管的显示。 共阴七段数码管有一共同接点连接到地，其余的引脚分别连到PORTB口； 因此如果要让所指定的LED发光时，就必须输出1，反之则输出0，所以我们可以用下表排列出所要显示字符和必须输出的信号。七段数码管码表#include LED7.h/数组声明并定义在存储数据区/0funsigned char const Number= 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, 0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c, 0x39,0x5e,0x79,0x71 ;例2、数码管动态显示例3、步进电机步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或
8、线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机工作原理步进电机能将脉冲信号转换成角位移，每个步距对应一个脉冲，步距角值是精确的，误差不会累积。下图所示为三相步进电机简化模型图，定子上有三对凸起磁极，定子上相对的磁极绕有同一线圈。转子为磁场良导体，
9、上有四个凸齿。当定子磁极上的线圈中通有电流时，磁极感生磁场将经由转子传导。此时磁通将根据磁阻最小的路径原则闭合，结果将导致磁场在转子上产生力矩，使其某一对凸齿尽量正对定子上通电的磁极。绕线情况A相通电时平衡位置三相步进电机单三拍方式驱动设启动时转子1、3齿在A极附近，则第一个脉冲通过A极后，由于磁通企图沿最小磁阻路径闭合，产生的磁场力导致1、3齿要转动到与A极对齐。同样，下一个脉冲经过B极，同样驱使2、4齿转动到与B极对齐，以此类推。通电顺序ABCAB时，电机正转；通电顺序ACBAC时，电机反转。三相步进电机六拍方式驱动在单三拍驱动方式下，电机运行时有3个稳定位置，每改 变 一 次 通 电 状
10、 态 ， 转 子 转 动 30； 若 按 照AABBBCCCAA的顺序通电，则运行时有6个稳定位置，每改变一次通电状态，转子顺时针方向转15。若通电顺序相反，同样导致电机反转。如果A相和B相的电流按照某一规律变化，则可以在AB之间获得更多的稳定状态，同样技术施于BC和CA间，即可做到更小的步距角，实现更加精确的位移。步进电机驱动器步进电机电路图步进电机实物图: 常用的四相步进电机原理图：#include #include #define uchar unsigned charflash uchar F_Rotation4=0x01,0x02,0x04,0x08; /正转表格，换算成二进制 00
11、00 0001，0000 0010，0000 0100，0000 1000flash uchar B_Rotation4=0x08,0x04,0x02,0x01; /反转表格/步进电机控制程序void main() uchar i,j; DDRB=0xff; /PB0-PB2设置为输出状态 while(1) for(j=0;j255;j+) for(i=0;i4;i+) /4相 PORTB=F_Rotationi; /输出对应的相 ,使步进电机正转 delay_ms(5); /改变这个参数可以调整电机转速 ,数字越小，转速越大 delay_ms(1000); /暂停1s for(j=0;j25
12、5;j+) for(i=0;i4;i+) /4相 PORTB=B_Rotationi; /输出对应的相 ,使步进电机反转 delay_ms(5); /改变这个参数可以调整电机转速 ,数字越小， 转速越大 delay_ms(1000); /暂停1s 例4、红外遥控以及LCD显示 本例子主要利用红外接收头TL1838解码，在液晶上显示由遥控器发来的4组编码，并且在接收到正确编码时，蜂鸣器会鸣响一下。 在这次练习中，您将学会如何使用mega16进行红外解码，定时器和外部中断的使用，LCD的显示以及蜂鸣器的使用。 红外线的光谱位于红色光之外， 波长是0.761.5m，比红光的波长还长。红外遥控是利用红
13、外线进行传递信息的一种控制方式，红外遥控具有抗干扰，电路简单，容易编码和解码，功耗小，成本低的优点。红外遥控几乎适用所有家电的控制。 红外遥控系统的主要部分为调制、发射和接收，如下左图所示：红外线接收头红外接收头TL1838 上图为一个典型的红外接收器模块图，红外信号由接收器的检波二极管接收，依次经过放大，限幅，带通滤波器，检波，积分和比较的处理。 当你对此图表模块的描述不了解时，请不要慌张，因为所有这些功能模块都集成到单一的电子器件（红外接收头）。红外遥控编码格式常用的编码格式协议格式：NEC协议格式NEC格式的特征：1：使用 38 kHz 载波频率 2：引导码间隔是 9 ms + 4.5
14、ms （为了方便解码） 3：使用 16位客户代码 4：使用 8位数据代码和 8位取反的数据代码 NEC 协议通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制（英文简写PPM）红外遥控编码格式NEC 协议 逻辑“0”是由0.56ms的38KHZ载波和0.560ms的无载波间隔组成；逻辑“1”是由0.56ms的38KHZ载波和1.68ms的无载波间隔组成；结束位是0.56ms的38K载波。红外遥控编码格式NEC 协议上图所示为NEC协议的典型脉冲链。 协议规定低位首先发送，每次发送的信息首先是引导码，接下来便是地址码和命令码。地址码和命令码发送两次，第二次发送的是反码，用于验证接收的信息的准确性。因为每位
15、都发送一次它的反码，所以总体的发送时间是恒定的。红外遥控编码格式NEC 协议 尽管你一直按住那个按键，一串信息只能发送一次。如果一直按着按键，发送的则是以110ms为周期的重复码，重复码是由9ms的高电平和2.25ms的低电平及一个560us的高电平组成。红外遥控系统电路图#include #include #include /包含1602液晶库函数#include /包含蜂鸣器库函数#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define IR PIND.2 /PD2接口与TL1838相连，定义 /IR读取数据uchar Titl
16、e=IR Code:; /标题uchar LowTime,HighTime; /分别储存高、低电平的宽度uchar IrCode4; /处理后的红外码: /客户码，客户码反码，数据 /码，数据码反码/* 主函数 */*/void main(void) DDRD.2=0; /TL1838对应引脚输入状态 PORTD.2=1; /内部上拉电阻有效 lcd_init(); /液晶初始化 lcd_puts(Title); /在第一行显示标题 TIME0_Init(); /定时器0初始化 EXT0_Init(); /外部中断0初始化 #asm(sei); /使能全局中断 while(1); /等待红外编
17、码接收/* 外部中断0初始化 */*/void EXT0_Init(void) GICR |= 0x40; /打开外部中断0 MCUCR &= 0xfc; /ISC01:0=10b,下降沿触发 MCUCR |= 0x02;/*/* 外部中断0函数 */interrupt EXT_INT0 void ex0_isr (void) /外部中断0服务函数 GICR &= 0xbf; /关闭外中断0，不再接收二次红外信号 TCNT0 = 0x00; /定时器T0清0 TIMSK |= 0x01; /开启定时器T0 while(IR=0); /如果是低电平就等待，给引导码低电平计时 TIMSK &= 0
18、xfe; /关闭定时器T0 LowTime = TCNT0; /保存引导码低电平时间 TCNT0 = 0x00; /定时器T0清0 TIMSK |= 0x01; while(IR=1); /如果是高电平就等待，给引导码高电平计时 TIMSK &= 0xfe; HighTime = TCNT0; /保存引导码高电平时间if(LowTime100)&(LowTime45)&(HighTime55) /如果是引导码,就开始解码,否则放弃(计算如下) if(DeCode()=1) /执行遥控解码功能 disp_code(); /解码成功，调用1602LCD显示函数 beep(); /蜂鸣器响一声 提示
19、解码成功 GICR |= 0x40; /开启外中断0/*uchar DeCode(void) uchar i,j; uchar temp; /储存解码出的数据 for(i=0;i4;i+) /连续读取4个用户码和键数据码 temp=0; /必须在此时对temp清零 for(j=0;j=1; /temp中的各数据位右移一位， TCNT0=0x00; /定时器清0 TIMSK |= 0x01; /开启定时器T0 while(IR=0); /低电平就等待(计低电平时间) TIMSK &= 0xfe; /定时器T0停止计时 LowTime = TCNT0; /保存低电平时间 TCNT0 = 0x00;
20、 TIMSK |= 0x01; while(IR=1); /高电平就等待(计高电平时间) TIMSK &= 0xfe; HighTime = TCNT0; if(LowTime10) return 0; /如果低电平长度不在合理范围，则认为出错，停止解码 else if(HighTime=4)&(HighTime=16)&(HighTime4; /右移四位得到高四位码 if(temp=0x09) /0-9则显示对应ASCII码 lcd_putchar(temp+0x30); else /A-F则显示对应ASCII码 lcd_putchar(temp-0x09+0x40); temp=data&
21、0x0f; if(temp=0x09) /与0x0f相与取低四位码 lcd_putchar(temp+0x30); else lcd_putchar(temp-0x09+0x40); lcd_putchar(H); /显示字符H/*/* 显示4组红外码 */*/void disp_code(void) uchar i; lcd_gotoxy(0,1); /定位液晶第二行 for(i=0;i100)&(LowTime45)&(HighTime55) /如果是引导码,就开始解码,否则放弃(计算如下) if(DeCode()=1) /执行遥控解码功能 disp_code(); /解码成功，调用160
22、2LCD显示函数 beep(); /蜂鸣器响一声 提示解码成功 GICR |= 0x40; /开启外中断0/*例5、 DS18B20温度传感器使用 本例子主要利用mega16读取DS18B20温度传感器测得的数据，然后通过LCD来显示。 在这次练习中，您将学会如何使用mega16和温度传感器对温度进行测量并显示，学习1wire总线的使用。 DS18B20温度传感器电路图 1-wire总线是一种具有一共主机和多个从机的系统，本例中mega16为主机，DS18B20为从机。 通过1-wire对DS18B20进行初始化、写数据和读数据都要有严格的时序。对DS18B20写数据时必须处在写时隙（writ
23、e time slots）中，读数据时必须处在读时隙（read time slots）中。请结合程序理解时序的操作。#define DQ_0 PORTA.5=0#define DQ_1 PORTA.5=1#define DQ_OUTDDRA.5=1#define DQ_IN DDRA.5=0#define DQ PINA.5 初始化：通过1-wire从主机上发出一个复位脉冲，接着由从属器件发回存在脉冲。时序图如下： 发送复位脉冲的方法是拉低1-wire总线电平，时间至少480us。之后总线主控会释放总线并进入接收模式（Rx）。当释放总线时，5K的上拉电阻会拉高电平，DS18B20检测到这个上升
24、沿时，会等待15-60us之后发送一个存在脉冲回来。因此为了确保DS18B20能发回脉冲，我们要在程序里手动延迟60us以上。/DS18B20复位函数void DS18B20_Reset() DQ_OUT; /DQ为输出状态 DQ_0; /输出低电平 delay_us(500); / 延迟500微妙 DQ_1; /释放总线 delay_us(60); /延迟60微妙 DQ_IN; /DQ位输入状态 while(DQ); /等待从机DS18B20应答（低电平有效） while(!DQ); /等待从机DS18B20释放总线#define DQ_0 PORTA.5=0#define DQ_1 POR
25、TA.5=1#define DQ_OUTDDRA.5=1#define DQ_IN DDRA.5=0#define DQ PINA.5 写时隙：分为写0时隙和写1时隙，即总线使用写0时隙对DS18B20写入逻辑0，使用写1时隙对DS18B20写入逻辑1。 所有写时隙过程都至少持续60us，且在两个写时隙之间至少延迟1us。两种写时隙的初始化都由拉低电平实现。 DS18B20采集总线数据是初始化之后的15us-60us之间（如图），在这段时间内，总线电平1则采集到逻辑1，电平为0则采集到逻辑0。因此，形成一个写0时隙要拉低电平，并保持低电平至少60us。而形成一个写1时隙要在拉低电平后的15us
26、之内释放总线。void DS18B20_Write(unsigned char Data)/ DS18B20写字节函数 unsigned char i; DQ_OUT; /DQ为输出 for(i=0;i=1; 读时隙：与写时隙类似，分为读0时隙和读1时隙。 DS18B20只有在主机处于读时隙时才能传送数据，因此总线必须在写入Read Scratchpad BEh指令之后立即进入读时隙。 初始化读时隙也是通过拉低电平实现，初始化后DS18B20会向总线传送逻辑1或0，且在初始化后的15us之内是有效的，因此主机必须在这段时间内拉高电平并且开始采集总线数据。/ DS18B20读字节函数unsign
27、ed char DS18B20_Read() unsigned char i,Temp=0; for(i=0;i=1; /数据右移 DQ_OUT; ; /DQ为输出状态 DQ_0; ; /拉低总线，启动输入 DQ_1; /释放总线DQ_IN; /DQ为输入状态if(DQ) Temp|=0x80;delay_us(45); /延迟45微妙（最大45微妙）return Temp; 对DS18B20的控制通过使用1-wire写指令来实现。包括5个ROM指令和6个功能指令。本程序中，由于硬件接法，所以只用到了以下三个指令： SKIP ROM CCh：主机可以通过这个指令可以同时命令总线上所有器件，而不
28、发送任何ROM代码信息。 CONVERT T 44h：启动温度转换。产生9位数据。8位数据和最后一位校验位（CRC）。 READ SCRATCHPADBEh：读取暂存器内容，每次读一位，直到第9位（byte-8，CRC）。 其余指令可下载PDF查看详细介绍，另包括DS18B20内部流程。#include #include #include 1602LCD.h#include DS18B20.hunsigned char buff=Temperature:; / 字符串/主函数void main() lcd_init(); /调用IO口初始化函数while(1) Display_temperat
29、ure(Read_Temperature();delay_ms(500);/稍微延迟/读温度函数unsigned int Read_Temperature()unsigned int Temp1,Temp2;DS18B20_Reset(); /DS1302复位DS18B20_Write(0xCC); /跳过ROMDS18B20_Write(0x44); /温度转换DS18B20_Reset(); /DS1302复位DS18B20_Write(0xCC); /跳过ROMDS18B20_Write(0xbe); /读取RAMTemp1=DS18B20_Read(); /读低八位，LS Byte,
30、RAM0Temp2=DS18B20_Read(); /读高八位，MS Byte, RAM1DS18B20_Reset(); /DS1302复位，表示读取结束return (Temp28)|Temp1)*6.25);/0.0625=xx, 0.625=xx.x, 6.25=xx.xxvoid Display_temperature(unsigned int Temp) /显示温度unsigned char ten,one,dat,dat1;lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts(buff);lcd_gotoxy(5,1);/第二行第六列 ten=Temp/1000+0x30;one=
31、Temp%1000/100+0x30;dat=Temp%100/10+0x30;dat1=Temp%10+0x30;lcd_putchar(ten); lcd_putchar(one);lcd_putchar(0x2e); lcd_putchar(dat); lcd_putchar(dat1);例6、 DS1302时钟模块的使用 本例子主要利用mega16结合DS1302时钟芯片来产生实时时钟，并通过按键来对时钟进行设定，然后通过LCD来显示。 在这次练习中，您将学会如何使用mega16和时钟芯片来产生和显示时间。DS1302时钟模块电路图void main()/主函数 unsigned ch
32、ar i=0; /同步Timer和Buffer时使用 lcd_init(); /lcd初始化 DS1302_Init(); /1302初始化 Unprotect(); /DS1302寄存器解保护 DS1302_Set_Timer(Timer); /写入初始的时间 Protect(); /对DS1302的寄存器进行保护 while(1) if(Key_Press() /是否有键被按下 Key_Scan(); /扫描键盘 if(15=KeyResult) /按下(4,4)则更改为设置时间模式 model=1; else model=0; /显示时间模式 else model=0; if(!mode
33、l) /显示时间模式 Unprotect(); /DS1302寄存器解保护 DS1302_Get_Timer(Buffer); /获取当前时间 Protect(); /对DS1302的寄存器进 /行保护 display_timer(Buffer); /显示当前时间 else /设置时间模式 for(i=0;i=3) i=0; for(i=0;i=2;i+) for(j=0;j=250;j+) Number_Show(Table2i); /显示读取的结果 期中检查要求（占总评期中检查要求（占总评20%左右），左右），11月月26号之前检号之前检查，逾期作废，查，逾期作废，实现实现DEMO板基本功
34、能（每组至多板基本功能（每组至多2人），人），可以周末或平时去实验室交作品（只交电路板，可以周末或平时去实验室交作品（只交电路板，不需交电源），之后，再统一发放，请在自己的电路不需交电源），之后，再统一发放，请在自己的电路板贴标签标明自己的姓名：板贴标签标明自己的姓名：平时分（总共40分）的20分用来考察课余制作： 实现MEGA16的制作与基本功能演示可以获得12分（包括 LED在按键控制下的闪烁功能、LCD的现实功能、 AD 转换器的功能 等）； 实现DS1302时钟功能、Ds18B20温度测量;实现通过AD口采集方波信号（可以用另外一个MEGA16单片机产生方波），展现FIR滤波器或者IIR滤波器功能，可以同时考虑FFT或者DFT功能的实现，可以获得满分）; 根据自己的兴趣拓展功能给负责考核的师兄或者师姐看，不拘一格都可以考虑加分。
