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项目11 基于51单片机抢答器的设计
1.1 项目概述
采用以AT89C51为核心的单片机控制。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口,及其控制的准确性,实现基本的抢答器功能,电路图如图1-1所示。
。
1.2 项目要求
基于AT89C51单片机抢答器的基本要求如下所示。
⑴ 设计一个智力竞赛抢答器,可同时供8名选手或8个代表队参加比赛,编号为0、1、2、3、4、5、6、7,各用一个按钮。
⑵可满足8个选手的抢答;
⑶ 抢答器具有数据锁存功能、显示功能和声音提示功能。
⑷需主持人按下抢答开始按钮后抢答方可开始,若有选手按动抢答器按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示选手的编号。
1.3 系统设计
1.3.1框图设计
基于AT89C51单片机带时间和声光提示的抢答器由控制核心AT89C51单片机、选手按键、主持人按键、声光提示和数码显示等部分组成,系统框图如图1-1所示。
图1-1带时间及声光提示的抢答器系统框图
1.3.2 知识点
通过学习和查阅资料,本项目需要掌握和了解知识如下所示。
● +5V电源原理及设计。
● 按键电路的设计。
● 蜂鸣器功率放大电路设计。
● 数码管特性及使用。
● 驱动电路74LS245的特性及使用。
● AT89C51单片机引脚。
● 单片机C语言及程序设计。
1.4 硬件设计
1.4.1 电路原理图
设计基于AT89C51为主控器,复位电路采用上电加按键复位。抢答器用一位七段共阴的数码管与P1口和P2口相连作为显示装置。由P3.1与P3.2接74LS245后与一个蜂鸣器和一个发光二极管构成声光提示电路。
根据上述分析,设计出基于AT89C51单片机抢答器电路原理图如图1-2所示。
图1-2 带时间及声光提示抢答器电路原理图
1.4.2 元件清单
带时间及声光提示的抢答器元件清单如表1-1所示。
表1-1 带时间及声光提示抢答器元件清单
元件名称 | 型号 | 数量 | 用途 | 元件名称 | 型号 | 数量 | 用途 |
单片机 | AT89C51 | 1个 | 控制核心 | 按键 | 8个 | 选手输入 | |
电阻 | 10kΩ | 1个 | 电路 | 按键 | 1个 | 主持人输入,复位键 | |
电源 | 5V/0.5A | 1个 | 电源电路 | 集成块 | 74LS245 | 1块 | 显示驱动 |
三极管 | BU407 | 1个 | 蜂鸣器驱动 | 蜂鸣器 | 1个 | 蜂鸣器 | |
数码管 | 一位共阴 | 1个 | 显示电路 |
1.5 软件设计
1.5.1程序流程设计
上电复位后数码管显示“0”的提示,按“复位”键,清除显示器为“0”。程序开始对系统进行初始化。开始抢答后,若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存,并在LED数码管上显示选手的编号,且伴随声音提示。此外,要封锁输入电路,禁止其它选手抢答,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零。在开始按时,有人按了抢答器,数码管显示号码,与此同时红灯亮,表示有人抢答。其他人再按时则不响应,优先响应第一个。
1.5.2 程序清单
基于AT89C51单片机抢答器程序清单如下所示。
#include<reg51.h> //包含51单片机寄存器定义的头文件
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int
uchar code1[9]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f};
sbit key1=P3^0; //端口定义(按键1~9)
sbit key2=P3^1;
sbit key3=P3^2;
sbit key4=P3^3;
sbit key5=P3^4;
sbit key6=P3^5;
sbit key7=P3^6;
sbit key8=P3^7;
sbit keep=P2^0; //定义蜂鸣器端口
sbit key9=P2^2;
void delay(uint t) //延时程序
{
uint j;
for(;t>0;t--)
for(j=121;j>0;j--);
}
void display(uchar i) //数码管显示,定义无符号形参变量“i”
{
switch(i) //“i”整数类型的一个变量
{
case 0:P1=code1[0];break;
case 1:P1=code1[1];break;
case 2:P1=code1[2];break;
case 3:P1=code1[3];break;
case 4:P1=code1[4];break;
case 5:P1=code1[5];break;
case 6:P1=code1[6];break;
case 7:P1=code1[7];break;
case 8:P1=code1[8];break;
default:break;
}
}
/******按键子程序*******/
void key() //键盘扫描,判断哪个人抢答
{
uchar n; //选手号变量“n”
n=0;
display(n);
keep=1; //蜂鸣器高电平有效
if(key1==0) //按键低电平有效
{
delay(5);
if(key1==0)
{
n=1;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key1);
delay(5);
}
if(key2==0)
{
delay(5);
if(key2==0)
{
n=2;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key2);
delay(5);
}
if(key3==0)
{
delay(5);
if(key3==0)
{
n=3;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key3);
delay(5);
}
if(key4==0)
{
delay(5);
if(key4==0)
{
n=4;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key4);
delay(5);
}
if(key5==0)
{
delay(5);
if(key5==0)
{
n=5;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key5);
delay(5);
}
if(key6==0)
{
delay(5);
if(key6==0)
{
n=6;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key6);
delay(5);
}
if(key7==0)
{
delay(5);
if(key7==0)
{
n=7;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key7);
delay(5);
}
if(key8==0)
{
delay(5);
if(key8==0)
{
n=8;
display(n);
while(1)
{
keep=0; //开启蜂鸣器
delay(500);
keep=1;
delay(500);
if(key9==0)
{
delay(5);
if(key9==0)
{
keep=1;
n=0;
display(n);
while(1)return;
}
while(!key9);
delay(5);
while(1);
}
}
}
while(!key8);
delay(5);
}
}
void main()
{
while(1)
{
key();
}
}1.6 系统调试仿真
1、系统调试
单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的,许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后,再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础,如果硬件调试不通过,软件设计则是无从做起。
硬件的调试主要是把电路各种参数调整到符合设计要求。先排除硬件电路故障,包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。
利用万用表或逻辑测试仪器,检查电路中的各器件以及引脚是否连接正确,是否有短路故障。
先要将单片机AT89C51芯片取下,对电路板进行通电检查,通过观察看是否有异常,然后用万用表测试各电源电压,这些都没有问题后,接上仿真机进行联机调试观察各接口线路是否正常。
单片机AT89C51是系统的核心,利用万用表检测单片机电源VCC为(40脚)+5V、晶振是否正常工作(可用示波器测试、也可以用万用表检测两引脚电压一般为1.8V~2.3V之间)、复位引脚RST(复位时为高电平,单片机工作时为低电平)、是否为+5V(高电平),这样一来单片机就能工作了,再结合电路图,检测故障就很容易了。
2、用Proteus软件仿真
经过Keil软件编译通过后,在ProteusISIS编辑环境中绘制仿真电路图,将编译好的“XM1.hex”文件加载到AT89C51里,然后启动仿真,就可以看到仿真效果如图1-3所示。本项目仿真见教学资源“项目1”。
图1-3项目1仿真效果
-微课1-1:认识单片机及应用系统
--Video
--迈入2021年,你有什么样的打算呢?如何理解国家的大打算和我们每个人的小打算,息息相关,密不可分?
-微课1-1:认识单片机及应用系统
-微课1-2:80C51单片机系列
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-微课1-2:80C51单片机系列
-微课1-3:Proteus ISIS上机步骤
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-模块1--微课1-3:Proteus ISIS上机步骤
-微课1-4:KeilC51的上机步骤
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--学好单片机知识和技能,为服务社会发展和地方经济,面向基层解决实际工程技术问题,你准备怎么做?
-模块1--微课1-4:KeilC51的上机步骤
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课2-1:用单片机P1口来点亮LED0~LED7
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--为了自己的梦想,我们应该锲而不舍,驰而不息进行努力,不能因现实复杂而放弃梦想,也不能因理想遥远而放弃追求,谈谈你是如何追梦的?
-微课2-1:用单片机P1口来点亮LED0~LED7
-微课2-2:80C51单片机的结构
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--1.80C51单片机结构中中断系统有( )个中断源,其中包括( )个定时器中断。
--同学们都可以合理的规划好大学的生活,拥抱美好新人生,学好专业技术技能,为国家科技发展奉献一份力量,你是怎么打算的?
-模块2--微课2-2:80C51单片机的结构
-微课2-3:80C51单片机的引脚及功能
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--结合自己谈谈习近平总书记给予青年寄语“结合自己谈谈爱国,不能停留在口号上,而是要把自己的理想同祖国的前途、把自己的人生同民族的命运紧密联系在一起,扎根人民,奉献国家”。
-模块2--微课2-3:80C51单片机的引脚及功能
-微课2-4:80C51单片机的存储器组织
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--结合自己学习和工作谈谈习近平总书记给予青年寄语 “幸福都是奋斗出来的”。
-模块2--微课2-4:80C51单片机的存储器组织
-微课2-5:特殊功能寄存器(SFR)简介
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--结合自己谈谈习近平总书记给予青年寄语“为实现中华民族伟大复兴的中国梦而奋斗,是我们人生难得的际遇。每个青年都应该珍惜这个伟大时代,做新时代的奋斗者”。
-模块2--微课2-5:特殊功能寄存器(SFR)简介
-微课2-6:用单片机P3.5控制LED5灯亮
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-微课2-6:用单片机P3.5控制LED5灯亮
-微课2-7(上):80C51单片机的P0端口
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-微课2-7(上):80C51单片机的P0端口
-微课2-7(下):80C51单片机的P1-P3端口
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-微课2-7(下):80C51单片机的P1-P3端口
-微课2-8:80C51时钟电路与时序
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-模块2--微课2-8:80C51时钟电路与时序
-微课2-9:用单片机的P1.0控制一个灯LED0闪烁
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--晶体振荡电路的电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般取值为 ( )。
--结合自己谈谈习近平总书记给予青年寄语“希望广大青年珍惜大好学习时光,求真学问,练真本领,更好为国争光、为民造福”。
-微课2-9:用单片机的P1.0控制灯LED0闪烁
-微课2-10:将P0.0引脚的状态分别送给P1.0、P2.0和P3.0口
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-微课2-10:将P0.0引脚的状态分别送给P1.0、P2.0和P3.0口--作业
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课3-1:用不同数据类型控制P2口的8位LED闪烁
--Video
--1.在KeilC里,判断开关状态时,使用if_else if语句与使用switch语句有何差异( )。
-微课3-1:用不同数据类型控制P2口的8位LED闪烁--作业
-微课3-2:分别用P2、P3口显示“加减”运算结果
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--2.在C51的数据类型中,unsigned char 型的数据长度和值域为( )。
--广大青年既是追梦者,也是圆梦人。追梦需要激情和理想,圆梦需要奋斗和奉献,你怎么理解?
-模块3--微课3-2:分别用P2、P3口显示“加减”运算结果
-微课3-3:用P1口显示逻辑“与或”运算结果
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-微课3-3:用P1口显示逻辑“与或”运算结果--作业
-微课3-4:分别用P2、P3口显示位“与或”运算结果
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-微课3-4:分别用P2P3口显示位“与或”运算结果
-微课3-5:用P1口显示“左右移”运算结果
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-模块3--微课3-5:用P1口显示“左右移”运算结果
-微课3-6:用按键S控制P1口8只LED显示状态
--Video
-模块3--微课3-6:用按键S控制P1口8只LED显示状态
-微课3-7:用for语句实现蜂鸣器发出1KHz音频
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-微课3-7:用for语句实现蜂鸣器发出1KHz音频--作业
-微课3-8:用while语句实现P1口8只LED显示状态
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-微课3-8:用while语句实现P1口8只LED显示状态--作业
-微课3-9:用do…while语句实现P1口8只LED显示状态
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-微课3-9:用do…while语句实现P1口8只LED显示状态--作业
-微课3-10:用数组实现P1口8只LED显示状态
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-微课3-11:用指针数组实现P1口8只LED显示状态
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-微课3-12:用指针数组实现多状态显示
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-微课3-12:用指针数组实现多状态显示--作业
-微课3-13:用带参数函数控制8位LED灯闪烁时间
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-模块3--微课3-13:用带参数函数控制8位LED灯闪烁时间
-微课3-14:用数组作为函数参数控制8位LED点亮状态
--Video
-微课3-14:用数组作为函数参数控制8位LED点亮状态--作业
-微课3-15:用指针作为函数参数控制8位LED点亮状态
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-微课3-15:用指针作为函数参数控制8位LED点亮状态--作业
-微课3-16:用函数型指针控制8位LED点亮状态
--Video
-模块3--微课3-16:用函数型指针控制8位LED点亮状态
-微课3-17:用P2口控制8只LED左循环流水灯亮
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-模块3--微课3-17:用P2口控制8只LED左循环流水灯亮
-微课3-18:用开关S控制实现蜂鸣器报警
--Video
-模块3--微课3-18:用开关S控制实现蜂鸣器报警
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课4-1:用定时器T0查询方式控制P3口8位LED闪烁
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--结合自己谈谈习近平总书记给予青年寄语“广大青年应该在奋斗中释放青春激情、追逐青春理想,以青春之我、奋斗之我,为民族复兴铺路架桥,为祖国建设添砖加瓦”。
-微课4-1:用定时器T0查询方式控制P3口8位LED闪烁--作业
-微课4-2:认识单片机定时器计数器
--Video
-微课4-2:认识单片机定时器计数器--作业
-微课4-3: 80C51定时器计数器的控制
--Video
--在定时器/计数器开始工作之前,CPU必须将一些命令(称为控制字)写入定时器/计数器,这个过程叫定时/计数器的()。
-微课4-3: 80C51定时器计数器的控制--作业
-微课4-4:定时或计数初值的计算及装入
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--TMOD、TCON与定时器0、定时器1间通过内部总线及逻辑电路连接,TMOD用于设置定时器的工作方式,TCON用于(),并保存T0、T1的溢出和中断标志。
-微课4-4:定时或计数初值的计算及装入--作业
-微课4-5:用定时器T0查询方式控制P1.0的蜂鸣器发出1KHz音频
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--TMOD的低4位为定时器0的方式字段,高4位为()的方式字段。
-微课4-5:用定时器T0查询方式控制P1.0的蜂鸣器发出1KHz音频--作业
-微课4-6:80C51定时器计数器的工作方式
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--定时器0或定时器1作用于定时器时,对内部机器周期()计数,由于机器周期是定值,故计数值确定时,时间也随之确定。
--结合自己谈谈爱国,不能停留在口号上,而是要把自己的理想同祖国的前途、把自己的人生同民族的命运紧密联系在一起,扎根人民,奉献国家。
-微课4-6:80C51定时器计数器的工作方式--作业
-微课4-7:将T1计数的结果送P0口显示
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--使用计数器T1工作于方式2,作为定时时,则TMOD=()。
-微课4-7:将T1计数的结果送P0口显示--作业
-微课4-8:单片机控制LED灯左循环亮
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-模块4--微课4-8:单片机控制LED灯左循环亮
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课5-1:用定时器T1中断方式控制P3口8位LED闪烁
--Video
--”数字经济是新经济的社会形态,新一代信息技术与各领域加速融合”,你是怎么认为的?
-微课5-1:用定时器T1中断方式控制P3口8位LED闪烁--作业
-微课5-2:80C51中断系统的结构及中断源
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-微课5-2:80C51中断系统的结构及中断源--作业
-微课5-3:用外中断INT1控制P2口8个LED亮灭
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-微课5-3:用外中断INT1控制P2口8个LED亮灭--作业
-微课5-4:外部中断INT0 控制LED灯左循环亮
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-微课5-4:外部中断INT0 控制LED灯左循环亮--作业
-微课5-5:80C51中断系统各寄存器设置
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-微课5-5:80C51中断系统各寄存器设置--作业
-微课5-6:用外中断INT1测量负跳变信号累计数并将结果送P2口显示
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-微课5-6:用外中断INT1测量负跳变信号累计数并将结果送P2口显示--作业
-微课5-7:用外中断INT0测量外部负脉冲宽度并将结果送P1口显示
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-微课5-7:用外中断INT0测量外部负脉冲宽度并将结果送P1口显示--作业
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课6-1:方式0控制流水灯循环点亮
--Video
-模块6--微课6-1:方式0控制流水灯循环点亮
-微课6-2:认识串行通信及协议
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--课程思政
-微课6-2:认识串行通信及协议--作业
-微课6-3:RS-232C接口
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-微课6-3:RS-232C接口--作业
-微课6-4:单片机U1与单片机U2进行通信
--Video
-微课6-4:单片机U1与单片机U2进行通信--作业
-微课6-5:80C51串口的结构及寄存器设置
--Video
-微课6-5:80C51串口的结构及寄存器设置--作业
-微课6-6:80C51串行口工作方式0和方式1
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-微课6-6:80C51串行口工作方式0和方式1
-微课6-7:80C51串行口工作方式2和方式3
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-模块6--微课6-7:80C51串行口工作方式2和方式3
-微课6-8:单片机向PC机发送数据
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-模块6--微课6-8:单片机向PC机发送数据
-微课6-9:PC机向单片机发送数据并用LED显示出来
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-微课6-9:PC机向单片机发送数据并用LED显示出来--作业
-微课6-10:串口驱动数码管
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-微课6-10:串口驱动数码管--作业
-微课6-11:单片机与单片机双机通信
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-微课6-11:单片机与单片机双机通信--作业
-重难点辅导
--重难点作业辅导
-微课7-1:独立式按键S控制LED0的亮灭状态
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-微课7-1:独立式按键S控制LED0的亮灭状态--作业
-微课7-2 :软件消抖的独立式按键S控制LED0的亮灭状态
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-微课7-2 :软件消抖的独立式按键S控制LED0的亮灭状态--作业
-微课7-3:独立式按键S组控制8位LED灯
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-微课7-3:独立式按键S组控制8位LED灯
-微课7-4:用数码管显示矩阵键盘的按键值
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-微课7-4:用数码管显示矩阵键盘的按键值
-微课7-5:键盘和按键技术
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-微课7-5:键盘和按键技术--作业
-微课7-6:矩阵式键盘结构及工作原理
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-微课7-6:矩阵式键盘结构及工作原理--作业
-微课7-7:用LED数码管循环显示数字0~9
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-微课7-7:用LED数码管循环显示数字0~9--作业
-微课7-8:用数码管显示按键次数
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-微课7-8:用数码管显示按键次数--作业
-微课7-9:用LED数码管动态显示“123456”
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-微课7-9:用LED数码管动态显示“123456”
-微课7-10:LED技术
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-模块7--微课7-10:LED技术
-微课7-11:用LCD显示字符‘ABCD'
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-模块7--微课7-11:用LCD显示字符‘ABCD'
-微课7-12:用LCD循环右移显示China Dream
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--以爱国、爱党、合作、追梦为主题,将中国梦和自己的人生梦想结合起来,谈谈自己人生规划?
-微课7-12:用LCD循环右移显示China Dream--作业
-微课7-13:LCD1602字符型液晶显示器
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-微课7-13:LCD1602字符型液晶显示器--作业
-微课7-14:1602型LCD的读写操作与单片机的接口电路
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-微课7-14:1602型LCD的读写操作与单片机的接口电路--作业
-微课7-15:1602型LCD初始化和驱动流程图
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-模块7--微课7-15:1602型LCD初始化和驱动流程图
-微课7-16:ADC0809内部结构及引脚功能
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-微课7-16:ADC0809内部结构及引脚功能
-微课7-17:ADC0809转换原理与单片机接口
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-微课7-18:DAC0832锯齿波发生器
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-模块7--微课7-18:DAC0832锯齿波发生器
-微课7-19:DAC转换器的性能指标与DAC0832接口芯片
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-微课7-19:DAC转换器的性能指标与DAC0832接口芯片--作业
-微课7-20:DAC0832与单片机的接口
--Video
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