灯立方实验报告

1 / 11 灯立方实验报告 河南机电高等专科学校 综合实训报告 系 部：专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 实训任务书 1时间： 2016 年 5 月 28 日 2016年 6月 22日 2. 实训单位： 3. 实训目的：熟悉电路板及电子产品的制作全过程 4. 实训任务： 了解电路板图得来的方法，掌握电路板图的打印技巧； 会使用热转印机将电路图转印到覆铜板上； 掌握电路板的腐蚀过程及注意事项； 会使用高速钻床给电路板打孔； 认识电子元器件，熟悉常用元器件的特性； 熟练掌握焊接方法和技巧，完成电路板的焊接； 掌握电子产品通电调试的注意事项，会编写程序； 作好实训笔记，对自己所发现的疑难问题及时请教解决； 联系自己专业知识，体会电子产品制作过程，总结自己的心得体会； 10参考相关的书籍、资料，认真完成实训报告。 综合实训报告 前言： 2 / 11 光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的，在 2016年 10月 1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世。这是新中国 成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首。自从国庆 60 周年联欢晚会开始演练后，一个全新的名词“光立方”，吸引了全国人民的关注。国庆联欢晚会三样法宝，光立方为最。 实训报告 : “光立方”在气势和整体感觉上，融合了北京奥运会开幕式“击缶而歌”和“活字印刷”的风格，而各种图案则与贯穿奥运会开幕式的“画卷”有异曲同工之妙。“光立方”可以根据爱国歌曲的不同内容，展示不同的造型和图案，具有丰富的视觉效果。 本文主要介绍基于单片机统硬件组成的光立方，利用单片机控制 LED 的亮灭，并利 用延时控制 LED亮灭时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂，绚丽多彩！ 一、主要元器件介绍 1、 T89S51 简介 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k Bytes ISP 的可反复擦写 1000次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的 AT89S51可为许多嵌入式控制应用系3 / 11 统 提供高性价比的解决方案。 AT89S51 具有如下特点： 40 个引脚， 4k Bytes Flash片内程序存储器， 128 bytes的随机存取数据存储器， 32个外部双向输入 /输出口， 5个中断优先级 2 层中断嵌套中断，2 个 16位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口，看 门狗电路，片内时钟振荡器。 此外， AT89S51 设计和配置了振荡频率可为 0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下， CPU 暂停工作，而 RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 RAM的数据，停止 芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 图一管脚图 2 、 74HC573 图二 74HC573管脚图 74HC573 是高性能硅门 CMOS 器件， SL74HC573 跟 LS/AL573的管脚一样。 器件的输入是和标准 CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。当锁存使能端 LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的。当锁存使能变低时，符合建 立时间和保持时间的数据会被锁存。 u36755X 出能直接接到 CMOS， NMOS 和 TTL 接口上 u25805X 作电压4 / 11 范围： u20302X 输入电流： CMOS 器件的高噪声抵抗特性 二、 8*8*8 光立方原理图 图三 8*8*8光立方原理图 三、 8*8*8 光立方 PCB图 图四 PCB 图 四、具体操作流程 设计原理图、打印 PCB 图、热转印、腐蚀与打孔、焊接、调试与检测，具体如下： A、设计 原理图 利用绘图软件 PROTEL 99SE。 B、打印 PCB图 把整理好的 PCB 图用专用的打印纸打印出来。 C、热转印 先把印制需要的铜板用细砂纸打磨平整，再把打印好的 PCB图的打印纸包裹在铜板上面，接着把热转印机的温度调到大于 100度，再把包裹好的铜板进行热转印。完毕后，看看转印的图面是否清晰，如果有不清晰的地方用专用的油笔进行涂抹。 D、腐蚀、打孔 把转印好的铜板浸泡在一定浓度的FeCl3 溶液中并进行一定的加热，目的是加快反应的速度。待反应完全之后，取出再用细 砂布把铜线上的油墨洗去。用、的钻头进行打孔。对于自己设计的封装要注意孔径的5 / 11 大小，选取合适的钻头。 测控技术课程设计报告书 题目： 3*3*3灯立方的设计 院系名称： 学生姓名： 专业名称： 班 级： 时 间： 3*3*3 灯立方的设计 一、 设计目的 1. 通过实验设计，了解灯立方工作原理的原理； 2. 利用模块化和 Proteus 工程软件，锻炼用所学知识解决实际问题的能力； 3. 培养 电路系统的调试能力与电路分析，故障处理能力； 4. 增强动手实践能力，学会在遇到困难时能够主动解决问题的能力。 二、 设计要求 1.要求进行方案论证 ,说明工作系统的工作原理 . 2.要求设计控制系统的硬件电路 ,给出电路原理图和原器件清单 . 3.要求给出软件流程图并编写程序源代码。 4.完成系统的调试，给出调试结果并分析。 三设计器材 6 / 11 如表所示。 四灯立方系统的原理 单片机控制锁存器使能端 le，使得锁存器输出按照程序设计输出 电压变化，从而控制 LED灯的闪烁方式，已达到预期实验目的。 五、设计方案及分析 单片机 STC89C52 STC89C52是一种带 8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能 COMOS8 的微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 搞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。 1.时钟电路 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 RXD和 TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图 所示，在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在 12MHz 之间选择，电容值在 5 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图所示， RXD 接地， TXD接外7 / 11 部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生 一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 内部方式时钟电路 外部方式时钟电路 图 时钟电路 本系统的时钟电路采用图外接晶振的内部方式时钟电路 2.复位及复位电路 复位操作 复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把 PC初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。 复位信号及其产生 RST引 脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过 4us才能完成复位操作。 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 8 / 11 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图所示。这佯，只要电源 Vcc的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc电源接通而实现的 ，其电路如图 所示；而按键脉冲复位则是利用 RC 微分电路产生的正脉冲来实现的， 其电路如图所示： 上电复位 按键电平复位按键脉冲复位 图 复位电路 本系统的复位电路采用图上电复位方式。 单片机在 RESET端加一个大于 20ms正脉冲即可实现复位。在系统上电的瞬间， RST 与电源电压同电位，随着电容的电压逐渐上升， RST 电位下降，于是在 RST 形成一个正脉冲。只要该脉冲足够宽就可以实现复位，即 ?RC?20ms。一般取 R?1K?， C?22uF。当 人按下按钮 S1 时，使电容 C1 通过 R1迅速放电，待 S1弹起后， C再次充电，实现手动复位。R1一般取 200?。 锁存输出电路 当锁存使能端 LE为高时，这些器件的锁存对于数据9 / 11 是透明的。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。 单片机口控制锁存器锁存使能端 LE电压变化，从而控制锁存器输出端 Q0-Q7的变化 西安工业大学 电子技术开放实验室资助项目申请表 填表日期： 2016年 6 月 14 日 附件： 附件 1：源代码 /* /灯立方主程序 Function List: int main */ #include #include #include.configer #include.configer #include.configer #include.configer 10 / 11 #include.configer void initial WDT_conf;/关闭看门狗 IO_Mode_Conf;/IO 工作模式配置 DAconf;/DA 工作模式配置 void Light_off if P0=0x00; P1=0x00; P2=0x00; P3=0x00