搖搖棒實(shí)習(xí)報(bào)告 最新版 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院

1、生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告 系 別： 電子信息系 專 業(yè)： 電工程及其自動(dòng)化 班 級： B120315 學(xué) 號：B120315 姓 名： FengZA 指導(dǎo)教師： 實(shí)習(xí)題目： 搖搖棒的制作及調(diào)試 實(shí)習(xí)地點(diǎn)： 北信學(xué)院電子實(shí)驗(yàn)室 教務(wù)處印制2015 年 7 月 14 日指導(dǎo)教師填閱指導(dǎo)教師評語：實(shí)習(xí)報(bào)告成績：指導(dǎo)教師簽名： 時(shí)間： 年 月 日搖搖棒的設(shè)計(jì)制作及調(diào)試1前言人眼在觀察景物時(shí)，光信號傳入大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時(shí)間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。搖搖棒就是基于人的視覺暫留原理的，通過分時(shí)刷新16個(gè)發(fā)光二極管來顯示輸出文字或圖案等

2、信息的顯示裝置。本次設(shè)計(jì)要求制作完成一個(gè)LED燈顯示的搖搖棒，16個(gè)LED燈一字縱向排列，通過搖動(dòng)時(shí)形成的亮燈扇形區(qū)域來顯示預(yù)先設(shè)定的漢字或圖案，且可以用按鍵對所顯示內(nèi)容進(jìn)行切換。 本次搖搖棒的設(shè)計(jì)作為生產(chǎn)實(shí)習(xí)的一部分，綜合了模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)等學(xué)科的知識，溫固并進(jìn)一步學(xué)習(xí)了protel軟件的用法，初步了解以單片機(jī)為核心的電子系統(tǒng)體系，對將要學(xué)習(xí)的單片機(jī)技術(shù)有了初步的認(rèn)識。2實(shí)習(xí)目的 1 非常重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 2培養(yǎng)理論知識與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的能力 3了解單片技術(shù) 4鍛煉實(shí)際動(dòng)手能力，掌握電子線路焊接、裝配的基本技能 5了解并掌握本專業(yè)軟硬件設(shè)計(jì)的一些基本問題3實(shí)習(xí)時(shí)間，及進(jìn)程安排

3、7月1日 7月2日：理論學(xué)習(xí)及講座階段上午講座下午及課外時(shí)間進(jìn)行資料收集、查找及學(xué)習(xí)7月6日：發(fā)放元器件，進(jìn)行焊接準(zhǔn)備7月7日7月9日：硬件焊接及組裝，及硬件調(diào)試7月9日7月10日：參考硬件電路繪制原理圖及PCB繪制，參照例程學(xué)習(xí)軟件程序設(shè)計(jì)7月10日7月14日：總結(jié)報(bào)告及驗(yàn)收、答辯4實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)北信學(xué)院電子實(shí)驗(yàn)室5實(shí)習(xí)單位、部門、地點(diǎn)實(shí)習(xí)單位 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 實(shí)習(xí)部門 電子信息系 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 電子實(shí)驗(yàn)室6實(shí)習(xí)內(nèi)容6.1 關(guān)鍵技術(shù)介紹 本次所設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要由中央控制部分、驅(qū)動(dòng)部分、顯示部分、電源部分以及按鍵和開關(guān)等組成，原理框圖如下圖所示復(fù)位按鍵 中 央 控 制 器 電源顯示器切換按鍵水

4、銀開關(guān) 驅(qū)動(dòng)6.1.1 視覺暫留原理 人眼在觀察景物時(shí)，光信號傳入大腦神經(jīng)，需經(jīng)過一段短暫的時(shí)間，光的作用結(jié)束后，視覺形象并不立即消失，這種殘留的視覺稱“后像”，視覺的這一現(xiàn)象則被稱為“視覺暫留”。 是光對視網(wǎng)膜所產(chǎn)生的視覺在光停止作用后，仍保留一段時(shí)間的現(xiàn)象，其具體應(yīng)用是電影的拍攝和放映。原因是由視神經(jīng)的反應(yīng)速度造成的.其時(shí)值是二十四分之一秒。是動(dòng)畫、電影等視覺媒體形成和傳播的根據(jù)。視覺實(shí)際上是靠眼睛的晶狀體成像，感光細(xì)胞感光，并且將光信號轉(zhuǎn)換為神經(jīng)電流，傳回大腦引起人體視覺。感光細(xì)胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定時(shí)間的，這就形成了視覺暫停的機(jī)理。6.1.2 89C51單片

5、機(jī)介紹 89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。89C51主要特性： 與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz 三

6、級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路6.1.3 點(diǎn)陣字體介紹 點(diǎn)陣字體也叫位圖字體，其中每個(gè)字形都以一組二維像素信息表示。這種文字顯示方式于較早前的電腦系統(tǒng)被普遍采用。一般我們使用點(diǎn)陣顯示漢字是用16*16的點(diǎn)陣宋體字庫，所謂16*16就是每一個(gè)漢字在縱、橫各16點(diǎn)的區(qū)域顯示，然后用每個(gè)點(diǎn)的虛實(shí)來表示字符的輪廓。6.1.4 LED發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡稱為LED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)

7、光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低；工作電流很小；抗沖擊和抗震性能好，發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快，可靠性高，壽命長。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。6.1.5 PCB板 印制電路板，又稱印刷電路板

8、、印刷線路板，簡稱印制板，英文簡稱PCB或PWB，以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。習(xí)慣稱“印制線路板”為“印制電路”是不確切的，因?yàn)樵谟≈瓢迳喜]有“印制元件”而僅有布線。采用印制板的德可以減少了布線和裝配的差錯(cuò)，節(jié)省了設(shè)備的維修、調(diào)試和檢查時(shí)間有利于設(shè)計(jì)上的標(biāo)準(zhǔn)化，利于互換，并且布線密度高、體積小、重量輕，利于電子設(shè)備的小型化，此外也有利于機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率并降低了電子設(shè)備的造價(jià)。6.2

9、 電路原理6.3 功能原理6.3.1顯示部分每個(gè)漢字的顯示需要16*16點(diǎn)陣，所以本次所設(shè)計(jì)系統(tǒng)顯示部分由16個(gè)燈組成，由于人的視覺暫留，16個(gè)燈在搖動(dòng)下形成一個(gè)類似于扇形的點(diǎn)陣，通過中央控制器的控制，16個(gè)燈分時(shí)亮滅，可以在此扇形點(diǎn)陣上顯示設(shè)定的內(nèi)容。16個(gè)燈分時(shí)亮滅閃動(dòng)頻率較高，而發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮等優(yōu)點(diǎn)，所以可選用發(fā)光二極管作為顯示燈。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)串聯(lián)了1K的貼片電阻以控制通過管子的電流。其中LED1-LED16為組成點(diǎn)陣的燈，LE

10、D17為背景燈。6.3.2中央控制器 本系統(tǒng)使用89C51作為控制器。89C51具有三級程序存儲器鎖定功能，擁有128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源以及可編程串行通道，完全可以滿足本次設(shè)計(jì)的需要。在本設(shè)計(jì)中89C51采用外部驅(qū)動(dòng)；使用INT1作為復(fù)位中斷控制端；使用中斷INT0 和水銀開關(guān)控制程序開始運(yùn)行時(shí)棒的搖動(dòng)方向，以防止重影；以P0 、P2和P1.2等17個(gè)I/O接口作為輸出端口分別連接一個(gè)LED燈，再結(jié)合軟件的運(yùn)行就可以通過控制LED燈的亮滅來顯示文字和圖案。6.3.3驅(qū)動(dòng)部分單片機(jī)的時(shí)鐘由一個(gè)12MHz的晶振和兩個(gè)30pF的電容組成。單片機(jī)

11、內(nèi)各部件之間有條不紊協(xié)調(diào)工作，其控制信號是在基本節(jié)拍的指揮下按一定時(shí)間順序發(fā)出的，這些控制信號在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序，而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。此振蕩器由XTAL1 端向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供12MHz 的時(shí)鐘源信號。6.3.4電源部分 電路原理圖如下圖所示，系統(tǒng)電源D5V為5-6V，由兩節(jié)CR2032的紐扣電池串聯(lián)組成。此外在電路輸入輸出端并聯(lián)了一個(gè)10uF的電容，可改善系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性。K4為系統(tǒng)的總電源開關(guān)。6.3.5復(fù)位按鍵 電路中的開關(guān)K2為復(fù)位按鍵開關(guān)，控制處理器89C51的RST端的高低電平，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位。當(dāng)按下該鍵后，系統(tǒng)將強(qiáng)行從初始狀態(tài)開始運(yùn)

12、行6.3.6切換按鍵 電路中的開關(guān)K1 為顯示內(nèi)容切換按鍵，此按鍵控制89C51的INT1 端的高低電平，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可以不同的顯示內(nèi)容檢切換。6.3.7水銀開關(guān) 棒在搖動(dòng)時(shí)，只能朝某一個(gè)方向搖動(dòng)時(shí)顯示，否則會(huì)出現(xiàn)重影，所以通過接一個(gè)水銀開關(guān)來控制。水銀開關(guān)一端連接89C51的INT0中斷和電源，一端接地，通過搖晃使得水銀開關(guān)兩引腳短接或斷開，當(dāng)水銀使兩腳連接時(shí)，INT0端輸入底電平，反之INT0端輸入高電平。以此控制使搖搖棒從左向右搖動(dòng)時(shí)將內(nèi)容顯示出來。6.3.8擴(kuò)展接口系統(tǒng)的擴(kuò)展接口有三個(gè)：J1用于和顯示及水銀開關(guān)擴(kuò)展板進(jìn)行連接；J6用于串口的擴(kuò)展，同時(shí)可以利用該串口進(jìn)行ISP程序下載，該

13、接口為5V的電平，如需和計(jì)算機(jī)連接需要外接電平轉(zhuǎn)換模塊；J7為擴(kuò)展接口，本次設(shè)計(jì)中有很多89C51的端口端口沒有使用，通過J7接口擴(kuò)展了出來。這三個(gè)擴(kuò)展接口將單片機(jī)的資源全部引出，因此搖搖棒的核心板可以單獨(dú)作為一個(gè)單片機(jī)的開發(fā)板使用。6.4 PCB板的安裝和調(diào)試1檢查元器件數(shù)量與質(zhì)量，并將元器件歸類2對元器件的引腳進(jìn)行整形以方便焊接時(shí)使用。3對烙鐵鍍錫，并清潔焊接部位。4焊接。焊接的順序是先低后高、先笑后大、先輕后重、先易后難、先一般元件后特殊元件，且上道工序安裝后不影響下道工序。5檢查焊接質(zhì)量，對不符合要求的進(jìn)行修整。6剪去多余的引腳。7下載程序進(jìn)行調(diào)試。 6.5安裝和調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題1

14、下載程序后LED14燈不亮，經(jīng)檢查是因?yàn)榕c其連接的貼片電阻R24不導(dǎo)電，更換電阻R24后正常。2雙排針J1引腳密集，引腳間距離較小不方便焊接，致使焊接時(shí)部分引腳虛焊，為防止搖動(dòng)時(shí)引腳松動(dòng)，對其進(jìn)行了加錫。7、實(shí)驗(yàn)步驟1、 焊接最小電路部分。先焊接40p的IC插座（注意：芯片的缺口是朝下的！設(shè)計(jì)PCB時(shí)，為了便于布線），再將12M晶振、30pF瓷片電容、10uF電解電容、10K電阻、插針焊上去?，F(xiàn)在芯片就可以燒寫程序。若程序無法燒寫，請檢查電路中是否有虛焊等，再進(jìn)行下一步。2、 焊接LED部分。先將16個(gè)LED插入PCB板中指位置，注意不要放反了，LED的引腳是“長正短負(fù)”，PCB板上的焊盤是“

15、方正圓負(fù)”。先不要急著焊接，因?yàn)?6個(gè)LED需整齊的擺放才能達(dá)到好的顯示效果。匆忙動(dòng)手可能會(huì)使LED在PCB板上高低不齊，東倒西歪。我建議先將每只LED的長引腳點(diǎn)上錫，輕焊在電路板上以作固定，因?yàn)楹干弦粋€(gè)引腳，便于調(diào)整LED在PCB板上的姿勢。方法是：右手持熱的烙鐵點(diǎn)在已焊上的引腳上，同時(shí)左手從下面頂住LED調(diào)整，此時(shí)錫已被融化，LED松動(dòng)了，左手向上頂住，使LED貼住PCB板，此時(shí)LED也就正立在PCB板上了。最后將限流電阻焊上去。此時(shí)LED應(yīng)該是可以亮的。燒寫一個(gè)P0口P2口的走馬燈將LED點(diǎn)亮瞧瞧。USB下載器可以供電。點(diǎn)亮走馬燈是沒問題的。檢查看是否有不亮的。3、 將其余元器件焊上。其

16、中水銀開關(guān)里的水銀珠很活躍，導(dǎo)致在接通時(shí)容易產(chǎn)生抖動(dòng)，所以將水銀開關(guān)斜向上放置（尖尖朝斜上方45°角），靠水銀珠自身重力的作用減少抖動(dòng)。（特別注意：水銀是有毒的。水銀開關(guān)破了，水銀泄露，為害很大，請小心使用妥善保管）。另外再在水銀開關(guān)上糊上一層較厚的熱熔膠加以保護(hù)?，F(xiàn)在可以開始調(diào)試了。8、源程序#include<reg51.h>#include "ziku.h"unsigned int n=0; unsigned char m=0;unsigned char d=0;void delayms()int i;for(i=0;i<160;i+); /

17、晶振22.1184M/for(i=0;i<100;i+); /晶振14.7456Mvoid delay(char x)int i,j;for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<1200;j+);void init()EA=1;/打開中斷總開關(guān)EX0=1;/打開中斷0的允許開關(guān)EX1=1;/打開中斷1的允許開關(guān)IT0=0;/設(shè)置中斷0的中斷方式為低電平觸發(fā)IT1=1;/設(shè)置中斷1的中斷方式為脈沖出發(fā)void ins_0() interrupt 0delay(4);for(n=0;n<128;n=n+2)/*/P2=hanzimn;P0=hanzimn+1;dela

18、yms();/*/*d=0;if(hanzimn&0x01) = 0) d|=0x80;if(hanzimn&0x02) = 0) d|=0x40;if(hanzimn&0x04) = 0) d|=0x20;if(hanzimn&0x08) = 0) d|=0x10;if(hanzimn&0x10) = 0) d|=0x08;if(hanzimn&0x20) = 0) d|=0x04;if(hanzimn&0x40) = 0) d|=0x02;if(hanzimn&0x80) = 0) d|=0x01;P0=d;d=0;if(ha

19、nzimn+1&0x01) = 0) d|=0x80;if(hanzimn+1&0x02) = 0) d|=0x40;if(hanzimn+1&0x04) = 0) d|=0x20;if(hanzimn+1&0x08) = 0) d|=0x10;if(hanzimn+1&0x10) = 0) d|=0x08;if(hanzimn+1&0x20) = 0) d|=0x04;if(hanzimn+1&0x40) = 0) d|=0x02;if(hanzimn+1&0x80) = 0) d|=0x01;P2=d;delayms();*/

20、void ins_2() interrupt 2m+;delayms();if(m=2)m=0; void main() init();while(1)P0=0xff;P1=0xff;"ziku.h"：char code hanzi128= /第一維控制顯示屏幕的屏幕數(shù)，第二維度控制每個(gè)屏幕顯示的文字個(gè)數(shù)/新0x08,0x02,0x08,0x44,0x0F,0xA8,0xF8,0x10,0x08,0x28,0x0F,0xC6,0x40,0x10,0x5F,0x90,0x40,0x90,0x40,0x90,0x40,0xB2,0xFF,0x91,0x40,0x82,0x01,

21、0xFC,0x00,0x80,0x00,0x00,/年0x04,0x00,0x24,0x10,0x24,0x12,0x24,0x21,0x7F,0xFE,0xC4,0x40,0x44,0x84,0x04,0x08,0xFF,0x90,0x04,0x60,0x44,0x58,0x35,0x86,0x04,0x01,0x0C,0x07,0x04,0x00,0x00,0x00,/快0x02,0x00,0x0D,0x00,0x49,0x02,0x69,0x0C,0x59,0x31,0x49,0xC1,0x4F,0x62,0x79,0x54,0x49,0x48,0x89,0x54,0x99,0x64,0

22、xA9,0x42,0x89,0x03,0x0A,0x02,0x0C,0x00,0x00,0x00,/樂0x02,0x00,0x04,0x00,0x1F,0xFF,0xE0,0x00,0x02,0x00,0x04,0x10,0x18,0x20,0xF0,0xC2,0x10,0x01,0x13,0xFE,0x10,0x00,0x10,0x80,0x14,0x60,0x18,0x30,0x00,0x00,0x00,0x00,；9實(shí)習(xí)總結(jié)這次的生產(chǎn)實(shí)習(xí)讓我對學(xué)習(xí)和生產(chǎn)有了更深刻的認(rèn)識，雖然沒有和去富士康的同學(xué)一樣進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)，但是在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和實(shí)踐依然讓我受益匪淺，收獲頗豐。在這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，我們進(jìn)行了搖搖