摇摇棒生产设计报告

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年 月 日

生产实习报告

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摇摇棒的设计与开发

一前言

此次生产实习要求制作完成一个LED灯显示的摇摇棒，16个LED灯一字纵向排列，通过摇动时形成的亮灯扇形区域来显示预先设定的汉字或图案，并且可以通过按键对显示内容进行切换。

摇摇棒的好玩之处在于当用手左右摇晃这根棒，就会在棒子划过的轨迹上留下清晰的图案或文字，通过多数码摇摇棒的制作，既可以加强制作电子技术理论知识的了解和消化，提高自己操作技能，同时提高学习电子的兴趣，加强我们对PROTEL软件的了解，为以后的工作打下基础。

大家都知道人的眼睛存在视觉暂留现象，而正因为这个，才使得人们的视觉感受更加丰富。摇摇棒将需要显示的字符或图形分成64 列，摆动显示棒时即可因视觉暂留看出显示的字符或图形，利用了人眼的视觉暂留特性，本次试验通过掌握单片机及其开发流程，综合模拟电子技术和数字电子技术，掌握以单片机为核心的电子系统体系，从而更熟悉单片机在实际生活中的应用。

二实习目的

1．非常重要的实践教学环节

2．培养理论知识与生产实际相结合的能力

3．了解单片技术

4．锻炼实际动手能力，掌握电子线路焊接、装配的基本技能

5．了解并掌握本专业软硬件设计的一些基本问题

三实习时间，及进程安排

6月30日~ 7月1日：理论学习及讲座阶段

上午讲座

下午及课外时间进行资料收集、查找及学习

7月2日：发放元器件，进行焊接准备

7月3日~7月5日：硬件焊接及组装，及硬件调试

7月6日~7月9日：参考硬件电路绘制原理图及PCB绘制，参照例程学习软件程序设计

7月10日~7月11日：总结报告及验收、答辩

四实验地点

电子实验室通信实验室 EDA实验室数字系统设计实验室

五实验单位、部门、地点

实习单位西安工业大学北方信息工程学院

实习部门电子信息系

实习地点电子实验室

六实验内容

6.1、关键技术介绍

6.1.1、视觉暂留原理

人类通过眼睛在观察景物时，需经过一段短暂的时间，结束后，视觉形象并不立即消失，视觉的这一现象是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后，仍保留一段时间的现象。其原因是由视神经的反应速度造成的，是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据，视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像，感光细胞感光，并且将光信号转换为神经电流，传回大脑引起人体视觉。

6.1.289C51单片机的组成

1、一个8位的微处理器CPU。

2、片内数据存储器（RAM 256B）:用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。

3、片内程序存储器（Flash ROM 4KB）:用于存放程序，一些原始数据和表格。

4、四个8位并行I/O（输入/输出）接口 P0~P3:每个口可以用作输入，也可以用作输出。

5、两个16位的定时/计数器:每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。

6、一个全双工UART的串行I/O口:可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。

7、片内振荡器和时钟产生电路:需要外加石英晶体和微调电容。

8、五个中断源、两个优先级的中断控制系统。

6.1.3 点阵字体

又称为位图字体，其中每个字形都以一组二维像素信息表示。这种文字显示方式于较早前的电脑系统被普遍采用。一般我们使用点阵显示汉字是用16*16的点阵宋体字库，所谓16*16就是每一个汉字在纵、横各16点的区域显示，然后用每个点的虚实来表示字符的轮廓。

6.1.4 LED发光二极管

LED称为发光二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。发光二极管的特点是：工作电压很低；工作电流很小；抗冲击和抗震性能好，发光均匀稳定、响应速度快，可靠性高，寿命长。发光二极管的反向击穿电压约5伏。

6.1.5 PCB板

印制电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

6.2、绘制电路原理图（protel 99 se ）

电路原理图如下图图1所示

图1 摇摇棒电路原理图

6.3、摇摇棒的功能及工作原理的叙述

6.3.1 LED 显示部分 原理图如下图图2所示

LED3

LED4

LED5

LED6

LED7

LED8

LED2

LED9

LED10

LED11

LED12

LED1

LED13

LED14

LED15

LED16

LED17

R 131K R 141K R 151K R 161K R 171K R 181K R 121K R 191K R 201K R 211K R 221K R 111K R 231K R 241K R 251K R 261K R 271K

R 28100K

12345678910111213141516171819

20

J5SW 2

K 3I O 0

I O 1

I O 2

I O 3

I O 4

I O 5

I O 6

I O 7

I O 8

I O 9

I O 10

I O 11

I O 12

I O 13

I O 14

I O 15

I O 17

IO0IO2IO4IO6IO8IO10IO12IO14IO16V CC

IO1IO3IO5IO7IO9IO11IO13IO15IO17G ND

V CC

G ND

图2 LED 显示原理图

1

2

3

4

5

6

A

B

C

D

6

5

4

3

2

1

D

C

B A

Title

Number R evi sio n

Si ze B Date:9-Ju l-2014 Sh eet of Fi le:

C :\Documen ts and S ett ing s\Admin istrato r\桌面\Desi gn .dd b Drawn By:

P1.0(T2)1P1.1(T2EX)2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78R ES ET 9P3.0(R XD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR )16P3.7(R D)17XTAL218XTAL119GND

20

(A8)P2.0

21

(A9)P2.122(A10)P2.223(A11)P2.324(A12)P2.425(A13)P2.526(A14)P2.627(A15)P2.728PSEN 29ALE/PROG

30EA/VPP 31(AD7)P0.732(AD6)P0.633(AD5)P0.534(AD4)P0.435(AD3)P0.336(AD2)P0.237(AD1)P0.138(AD0)P0.039VCC 40U1

89C51

LED3LED4LED5LED6LED7LED8LED2LED9LED10LED11LED12LED1LED13LED14LED15LED16LED17

R 131K R 141K R 151K R 161K R 171K R 181K R 121K R 191K R 201K R 211K R 221K R 111K R 231K R 241K R 251K R 261K R 271K

R 28

100K

12345678910111213141516171819

20

J5SW2

K3123

4

K1

R 2

100K

VCC

GND

1234

J6GND D5V K4B 1B AT 3V

B 2B AT 3V D5V R 410K

C 110uF

D5V

GND

C 510uF

1234

K2R eset

GND

GND

C 2

0.1u F D5V D5V

C 330pF

C 430pF Y212M Hz

12345678910111213141516

J7

扩展接口12345678910111213141516171819

20

J1

LED 和水银开关接口

I O 0

I O 1

I O 2

I O 3

I O 4

I O 5

I O 6

I O 7

I O 8

I O 9

I O 10

I O 11

I O 12

I O 13

I O 14

I O 15

I O 17

IO0IO2IO4IO6IO8IO10IO12IO14IO16VCC

IO1IO3IO5IO7IO9IO11IO13IO15IO17GND

P10P11LED17P13P14P15P16P17

R ST R XD TXD INT0INT1P34P35P36P37

LED1

LED2LED3LED4LED5LED6LED7LED8

ALE PSEN LED9

LED10LED11LED12LED13LED14LED15LED16

LED1LED3LED5LED7LED9LED11LED13LED15INT0D5V

LED2LED4LED6LED8LED10LED12LED14LED16LED17GND

D5V

GND P10P11P13P14P15P16P17R ST ALE PES N P34P35P36P37

INT1

TXD R XD

VCC

切换画面

供电复位

UAR T1

GND

GND

POWER