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標題: 單片機夢幻彩燈的設計與制作試驗項目案例信息表 [打印本頁]

作者: xxttkl 時間: 2017-11-29 20:21
標題: 單片機夢幻彩燈的設計與制作試驗項目案例信息表

實驗案例信息表

實驗項目名稱：夢幻彩燈的設計與制作
實驗內容與任務
1）以32個LED燈為控制對象，采用軟件控制電路的方式，實現LED燈的流速和流向的控制。
2）請利用所學的匯編語言或者C語言，自行編寫LED燈的流速和流向控制的程序。
3）提高：如何實現控制更多的LED燈。（提示：鎖存器）

實驗過程及要求
查閱與單片機或者C語言相關的書籍或者學習相關課程，掌握如何利用C語言或者匯編語言進行編程。
利用keil軟件編寫程序，并且生成hex文件。
利用Proteus軟件搭建原理電路并將hex文件導入Proteus軟件中的單片機中進行仿真。
利用STC下載線將hex文件燒錄入單片機STC89C52中。
使用Altium Designer軟件繪制PCB板。
6）印制電路板：PCB板的打�。ㄗ⒁獠灰サ袅藷徂D印紙上的碳粉，若不慎磨掉，用油性筆補全），選材（注
   意本實驗用的是雙面板）、打磨銅板、轉印（用膠帶把熱轉印紙和銅板固定好，本實驗印雙面板，要轉印
   兩次，注意已印好的那面的保護，轉印機溫度為150攝氏度左右）、腐蝕（先用打孔機把銅板打兩個孔，
   用鐵絲拴著放到腐蝕液中腐蝕）、清洗和擦拭（從腐蝕液中拿出后手不能直接碰觸）、打磨、轉孔。
7）焊裝電路。
8）電路的測試與查錯排錯。
9）電路的產品化包裝與美化。
10）撰寫設計總結報告，并通過分組演講，學習交流不同解決方案或者程序的特點。

相關知識及背景
本實驗是針對單片機的使用的經典實驗，要學習基于單片機的匯編語言或者C語言，學會搭建單片機的最小系統，掌握如何燒錄程序，學習印刷電路板以及電路的焊接和產品的包裝美化。本實驗要用到keil軟件（編程并生成hex文件）、Proteus軟件（單片機仿真）、Altium Designer軟件（繪制PCB板圖），并時刻把握從電路到產品的理念。
教學目的
本實驗原理簡單，操作易行，但是包括了電子工藝設計的所有必要的流程，具有很強的可操作性和可行性，非常適合于剛剛接觸電子工藝設計的學生進行練習。本實驗循序漸進地引導學生根據需要設計電路、選擇元器件，構建測試環境與條件，進行電路的仿真和學習，并通過測試與分析對項目作出技術評價。

實驗教學與指導
本實驗的過程是一個比較完整的工程實踐工程，需要經歷學習研究、方案論證、系統設計、實現調試、
測試標定、設計總結等過程。在實驗教學中，應在以下幾個方面加強對學生的引導：
學習單片機的基本知識，知道如何搭建單片機的最小系統以及如何通過程序來控制單片機的管腳。
激發學生的創造性，編寫出多樣的流水程序來控制LED燈。
講授或者提及keil軟件和Proteus軟件、Altium Designer軟件的簡單使用。
元器件選擇的注意事項：從功率方面和性能方面進行選擇與比較。
對實驗中可能會出現的問題作出預警。
如何對一個工藝產品進行包裝的簡單介紹。
7）在實驗完成后，可以組織學生以項目演講、答辯、評講的形式進行交流，了解不同解決方案及其特點，
   拓寬知識面。
在設計中，要注意學生設計的規范性；在調試中，要注意工作電源對系統指標的影響，電路工作的穩定
   性與可靠性；在測試分析中，要分析錯誤的原因并加以驗證。

實驗原理及方案
7系統結構

8實現方案

本著從需求到設計的理念，先根據彩燈所想要的流水效果來設計電路原理圖：由EA管腳，復位電路，晶振電
  路，VCC，GND組成單片機的最小系統，保證單片機能正常工作，其中，復位電路采用上電復位的方式；晶振
  電路為11.0592MHz。單片機的P1、P2、P3、P4共32個管腳當作輸出，然后在實際電路中，這些管腳又外接
  串聯的470Ω的電阻和LED燈，其中電阻的作用是為了限流來保護LED，最終到達程序控制LED發光的效果。

  在keil軟件中用基于單片機的C語言或者匯編語言來編寫的程序，達到用軟件來控制單片機的管腳的目的。流
  水燈的流水效果，也全靠程序來實現，所以要想流水效果越炫，相應的程序也會越多越復雜。這些程序也正是
  本實驗的亮點和難點。

本電路中，采用LED共陽極的方式，所以當它們所對應的端口輸出低電平時，LED燈才會發光；當它們所對
  應的端口為高電平時，則不會發亮。
④為了驗證實驗電路是否可行，可先在Proteus軟件中進行仿真，仿真正確后，然后再根據電路原理圖繪制PCB
  板。同時將生成的hex文件通過STC下載線燒錄入單片機STC89C52中。在印刷出電路板之后，就可以進行電
  路的焊裝了。注意，由于本產品需要進行封裝，所以先不要把5V的直流電源也焊裝在電路板上，測試時，可
  以用信號發生器產生5V的直流電壓源對電路進行測試。在測試中若出現故障，要認真查看是否有的地方虛焊
  或者漏焊（特別要注意單片機的相關管腳是否全部與電路焊接完畢）。
⑤在測試成功之后，再將5V直流電源也焊到電路上，然后再次檢測電路是否還能正常工作。在檢測沒有問題之
  后，就可以進行產品的封裝。產品的封裝要求美觀，使用方便。

實驗報告設計
實驗報告需要反映以下工作：
實驗需求分析
實現方案論證
軟件的簡單操作過程
電路效果與程序設計
電路設計
電路測試方法
產品包裝情況
實驗結果總結
9.考核要求與方法
1）實物驗收：電子工藝產品的外觀（是否美觀），功能與性能指標的完成程度（如彩燈的流動方式的種類、
流動的效果），完成時間。
2）實驗質量：電路方案的合理性，焊接質量、組裝工藝。
3）自主創新：功能構思、電路設計、控制程序的創新性，自主思考與獨立實踐能力。
4）實驗成本：是否充分利用實驗室已有條件，材料與元器件選擇合理性，成本核算與損耗。
5）實驗程序：編寫的程序的正確性與簡潔性，以及執行起來的快捷程度。
6）實驗報告：實驗報告的規范性與完整性。
10.項目特色或創新
   本項目的特色在于簡單、易行，卻又步驟流程完整，對整個工藝流程的綜合性很強；其次，實現本項目
的方法具有多樣性，并且本實驗也具有很強的拓展性。

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