摇摇棒实习报告 最新版 西安工业大学北方信息工程学院分解.docx
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摇摇棒实习报告最新版西安工业大学北方信息工程学院分解
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
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
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。
6.1.289C51单片机介绍
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。
6.1.4LED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。
6.1.5PCB板
印制电路板，又称印刷电路板、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，LED17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。
6.4PCB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．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“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
#include"ziku.h"
unsignedintn=0;
unsignedcharm=0;
unsignedchard=0;
voiddelayms（）
{inti;
for（i=0;i<160;i++）;//晶振22.1184M
//for（i=0;i<100;i++）;//晶振14.7456M
}
voiddelay（charx）
{inti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<1200;j++）;
}
voidinit（）
{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
}
voidins_0（）interrupt0
{
delay（4）;
for（n=0;n<128;n=n+2）
{
/**/
P2=~hanzi[m][n];
P0=~hanzi[m][n+1];
delayms（）;
/**/
/*
d=0;
if（（hanzi[m][n]&0x01）==0）d|=0x80;
if（（hanzi[m][n]&0x02）==0）d|=0x40;
if（（hanzi[m][n]&0x04）==0）d|=0x20;
if（（hanzi[m][n]&0x08）==0）d|=0x10;
if（（hanzi[m][n]&0x10）==0）d|=0x08;
if（（hanzi[m][n]&0x20）==0）d|=0x04;
if（（hanzi[m][n]&0x40）==0）d|=0x02;
if（（hanzi[m][n]&0x80）==0）d|=0x01;
P0=d;
d=0;
if（（hanzi[m][n+1]&0x01）==0）d|=0x80;
if（（hanzi[m][n+1]&0x02）==0）d|=0x40;
if（（hanzi[m][n+1]&0x04）==0）d|=0x20;
if（（hanzi[m][n+1]&0x08）==0）d|=0x10;
if（（hanzi[m][n+1]&0x10）==0）d|=0x08;
if（（hanzi[m][n+1]&0x20）==0）d|=0x04;
if（（hanzi[m][n+1]&0x40）==0）d|=0x02;
if（（hanzi[m][n+1]&0x80）==0）d|=0x01;
P2=d;
delayms（）;
*/
}
}
voidins_2（）interrupt2
{m++;
delayms（）;
if（m==2）
m=0;
}
voidmain（）
{init（）;
while
（1）
{
P0=0xff;
P1=0xff;
}
}
"ziku.h"：
charcodehanzi[][128]=//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,
0x40,0x82,0x01,0xFC,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,
0x49,0x48,0x89,0x54,0x99,0x64,0xA9,0x42,
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，我们进行了摇摇棒的设计和制作。
摇摇棒是一种显示图像的设备，由单片机控制一排LED灯有规律的亮灭，再通过摇动使之在空中呈现一幅时间的画面。
看似简单的一个课题，但在实际设计设计中就会发现不那么容易，它实际上综合了以前所学过的多门课程，并且还要利用到单片机。
看似简单的课题，在设计中发现很多细节都不容易解决，比如摇摇棒需要解决的抗重影能力，即是解决字总是从左往右显示而不会发生重叠的问题，我们没有成本较高的传感器，只能另寻它径，着实很费脑筋，后来知道老师提出可以使用水银开关才令我们豁然开朗。
由此也可以看出只学好课本的理论知识是不行的，还要能把理论知识运用到实践中来。
此外，还要关注实际生产，课本中只注重原理而并不太注重产品的型号和实际构造，这需要我们在实践中去认识，才能做到理论和实践的结合。
生产实习培养了我综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题的能力，是锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。
通过综合实习我们能够比较系统地了解理论知识，把理论和实践相结合，并且应用到生活中。
在这次设计中我也遇到了各种错误和困难，但是成功就是建立在不断失败的基础上的。
在思考解决一次次失败的过程中，收获的是经验，无形中提高了我们的动手动脑能力。
把一个课题设计好不是一步到位的，它是一个反复修改，不断调适的过程，其间有困难也有乐趣，使人对工程实践有了一个初步的认识。
在设计中的经验教训也让我认识到了所学知识的局限，加深了我对电子电路知识的了解。
实习时短暂的，影响却是长远的。
本次电路综合实习，我们对本专业的研究内容和研究方法有了比较深入的了解，也相信通过这种实践活动，能够培养我们独立自主的意识，为了以后电子工程设计打下坚实的基础。
哈哈哈哈！
太他妈简单了！
附实物图：
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