摇摇棒实习报告 最新版 西安工业大学北方信息工程学院

1、生产实习报告 系 别： 电子信息系 专 业： 电工程及其自动化 班 级： B120315 学 号：B120315 姓 名： FengZA 指导教师： 实习题目： 摇摇棒的制作及调试 实习地点： 北信学院电子实验室 教务处印制2015 年 7 月 14 日指导教师填阅指导教师评语：实习报告成绩：指导教师签名： 时间： 年 月 日摇摇棒的设计制作及调试1前言人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。摇摇棒就是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新16个发光二极管来显示输出文字或图案等

2、信息的显示装置。本次设计要求制作完成一个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，且可以用按键对所显示内容进行切换。 本次摇摇棒的设计作为生产实习的一部分，综合了模拟电子技术基础和数字电子技术等学科的知识，温固并进一步学习了protel软件的用法，初步了解以单片机为核心的电子系统体系，对将要学习的单片机技术有了初步的认识。2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3实习时间，及进程安排

3、7月1日 7月2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6日：发放元器件，进行焊接准备7月7日7月9日：硬件焊接及组装，及硬件调试7月9日7月10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14日：总结报告及验收、答辩4实验地点北信学院电子实验室5实习单位、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6实习内容6.1 关键技术介绍 本次所设计系统主要由中央控制部分、驱动部分、显示部分、电源部分以及按键和开关等组成，原理框图如下图所示复位按键 中 央 控 制 器 电源显示器切换按键水

4、银开关 驱动6.1.1 视觉暂留原理 人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失，这种残留的视觉称“后像”，视觉的这一现象则被称为“视觉暂留”。 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，其具体应用是电影的拍摄和放映。原因是由视神经的反应速度造成的.其时值是二十四分之一秒。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。感光细胞的感光是靠一些感光色素，感光色素的形成是需要一定时间的，这就形成了视觉暂停的机理。6.1.2 89C51单片

5、机介绍 89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。89C51主要特性： 与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三

6、级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路6.1.3 点阵字体介绍 点阵字体也叫位图字体，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 发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，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

7、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。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。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。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。6.1.5 PCB板 印制电路板，又称印刷电路板

8、、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB或PWB，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。习惯称“印制线路板”为“印制电路”是不确切的，因为在印制板上并没有“印制元件”而仅有布线。采用印制板的德可以减少了布线和装配的差错，节省了设备的维修、调试和检查时间有利于设计上的标准化，利于互换，并且布线密度高、体积小、重量轻，利于电子设备的小型化，此外也有利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。6.2

9、 电路原理6.3 功能原理6.3.1显示部分每个汉字的显示需要16*16点阵，所以本次所设计系统显示部分由16个灯组成，由于人的视觉暂留，16个灯在摇动下形成一个类似于扇形的点阵，通过中央控制器的控制，16个灯分时亮灭，可以在此扇形点阵上显示设定的内容。16个灯分时亮灭闪动频率较高，而发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮等优点，所以可选用发光二极管作为显示灯。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时串联了1K的贴片电阻以控制通过管子的电流。其中LED1-LED16为组成点阵的灯，LE

10、D17为背景灯。6.3.2中央控制器 本系统使用89C51作为控制器。89C51具有三级程序存储器锁定功能，拥有128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源以及可编程串行通道，完全可以满足本次设计的需要。在本设计中89C51采用外部驱动；使用INT1作为复位中断控制端；使用中断INT0 和水银开关控制程序开始运行时棒的摇动方向，以防止重影；以P0 、P2和P1.2等17个I/O接口作为输出端口分别连接一个LED灯，再结合软件的运行就可以通过控制LED灯的亮灭来显示文字和图案。6.3.3驱动部分单片机的时钟由一个12MHz的晶振和两个30pF的电容组成。单片机

11、内各部件之间有条不紊协调工作，其控制信号是在基本节拍的指挥下按一定时间顺序发出的，这些控制信号在时间上的相互关系就是CPU时序，而产生这种基本节拍的电路就是振荡器和时钟电路。此振荡器由XTAL1 端向内部时钟电路提供12MHz 的时钟源信号。6.3.4电源部分 电路原理图如下图所示，系统电源D5V为5-6V，由两节CR2032的纽扣电池串联组成。此外在电路输入输出端并联了一个10uF的电容，可改善系统瞬态响应和稳定性。K4为系统的总电源开关。6.3.5复位按键 电路中的开关K2为复位按键开关，控制处理器89C51的RST端的高低电平，从而实现系统的复位。当按下该键后，系统将强行从初始状态开始运

12、行6.3.6切换按键 电路中的开关K1 为显示内容切换按键，此按键控制89C51的INT1 端的高低电平，从而实现系统可以不同的显示内容检切换。6.3.7水银开关 棒在摇动时，只能朝某一个方向摇动时显示，否则会出现重影，所以通过接一个水银开关来控制。水银开关一端连接89C51的INT0中断和电源，一端接地，通过摇晃使得水银开关两引脚短接或断开，当水银使两脚连接时，INT0端输入底电平，反之INT0端输入高电平。以此控制使摇摇棒从左向右摇动时将内容显示出来。6.3.8扩展接口系统的扩展接口有三个：J1用于和显示及水银开关扩展板进行连接；J6用于串口的扩展，同时可以利用该串口进行ISP程序下载，该

13、接口为5V的电平，如需和计算机连接需要外接电平转换模块；J7为扩展接口，本次设计中有很多89C51的端口端口没有使用，通过J7接口扩展了出来。这三个扩展接口将单片机的资源全部引出，因此摇摇棒的核心板可以单独作为一个单片机的开发板使用。6.4 PCB板的安装和调试1检查元器件数量与质量，并将元器件归类2对元器件的引脚进行整形以方便焊接时使用。3对烙铁镀锡，并清洁焊接部位。4焊接。焊接的顺序是先低后高、先笑后大、先轻后重、先易后难、先一般元件后特殊元件，且上道工序安装后不影响下道工序。5检查焊接质量，对不符合要求的进行修整。6剪去多余的引脚。7下载程序进行调试。 6.5安装和调试过程中出现的问题1

14、下载程序后LED14灯不亮，经检查是因为与其连接的贴片电阻R24不导电，更换电阻R24后正常。2双排针J1引脚密集，引脚间距离较小不方便焊接，致使焊接时部分引脚虚焊，为防止摇动时引脚松动，对其进行了加锡。7、实验步骤1、 焊接最小电路部分。先焊接40p的IC插座（注意：芯片的缺口是朝下的！设计PCB时，为了便于布线），再将12M晶振、30pF瓷片电容、10uF电解电容、10K电阻、插针焊上去。现在芯片就可以烧写程序。若程序无法烧写，请检查电路中是否有虚焊等，再进行下一步。2、 焊接LED部分。先将16个LED插入PCB板中指位置，注意不要放反了，LED的引脚是“长正短负”，PCB板上的焊盘是“

15、方正圆负”。先不要急着焊接，因为16个LED需整齐的摆放才能达到好的显示效果。匆忙动手可能会使LED在PCB板上高低不齐，东倒西歪。我建议先将每只LED的长引脚点上锡，轻焊在电路板上以作固定，因为焊上一个引脚，便于调整LED在PCB板上的姿势。方法是：右手持热的烙铁点在已焊上的引脚上，同时左手从下面顶住LED调整，此时锡已被融化，LED松动了，左手向上顶住，使LED贴住PCB板，此时LED也就正立在PCB板上了。最后将限流电阻焊上去。此时LED应该是可以亮的。烧写一个P0口P2口的走马灯将LED点亮瞧瞧。USB下载器可以供电。点亮走马灯是没问题的。检查看是否有不亮的。3、 将其余元器件焊上。其

16、中水银开关里的水银珠很活跃，导致在接通时容易产生抖动，所以将水银开关斜向上放置（尖尖朝斜上方45°角），靠水银珠自身重力的作用减少抖动。（特别注意：水银是有毒的。水银开关破了，水银泄露，为害很大，请小心使用妥善保管）。另外再在水银开关上糊上一层较厚的热熔胶加以保护。现在可以开始调试了。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;/打开中断总开关EX0=1;/打开中断0的允许开关EX1=1;/打开中断1的允许开关IT0=0;/设置中断0的中断方式为低电平触发IT1=1;/设置中断1的中断方式为脉冲出发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= /第一维控制显示屏幕的屏幕数，第二维度控制每个屏幕显示的文字个数/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,/乐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实习总结这次的生产实习让我对学习和生产有了更深刻的认识，虽然没有和去富士康的同学一样进入工厂实习，但是在学校实验室的设计和实践依然让我受益匪浅，收获颇丰。在这次生产实习中，我们进行了摇摇