实训项目三光幻广州塔电路.docx
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实训项目三光幻广州塔电路
项目三光幻LED广州塔的装配与调试
光幻LED广州塔是依据广州代表性建筑广州塔形状设计出的电子套件,以10000:
1的比例微缩成型的光立方器件,采用STC12C5A60S2作为控制系统,显示部分采用的是16*16的点阵显示原理,由268只LED组成小蛮腰形状三维空间。
通过单片机内部的ADC功能,音频模式下可伴随音乐节奏而跳跃呈现出绚丽的效果,也可自行实现多种动画效果,具有红外遥控功能,可切换各种模式和完成调试。
知识目标:
1、了解光幻广州塔的电子产品工艺结构。
【
2、能够依据工艺文件安装光幻广州塔。
3、安装装配工艺标准完成光幻广州塔的装配。
技能目标:
1.会依照工艺文件装配较复杂电子整机产品;
2.会依照工艺文件调试较复杂电子整机产品;
3.会简单的单片机程序编写。
#
职业素养目标:
1.保持操作工位清洁卫生;
2.在操作前检查安全措施检查;
3.能够安全使用焊接及安装工具进行产品的装配;
4.正确使用仪器仪表,注意探头或表笔的摆放,防止短路。
】
任务一认识电路
广州塔夜景1
广州塔夜景2
广州塔又称广州新电视塔,昵称小蛮腰,塔身主体高454米,天线桅杆高146米,总高度600米,是中国第一高塔。
塔身灯光将由1080个节点LED灯组成,通过计算机控制电路,可以产生各种变化的视频广告效果。
本次实训为10000:
1小型广州塔,受音乐控制的小蛮腰,能随音乐翩翩起舞,具有无线蓝牙遥控,16种动画效果,底板由一块STC12C5A60S2单片机组成控制电路,268只高亮七彩LED组成小蛮腰形状的三维空间。
&
光幻广州塔效果图
光幻LED广州塔采用STC12C5A60S2作为控制系统,显示部分采用的是16*16的点阵显示原理,通过对单片机STC12C5A60S2进行编程,然后输出信号送到显示电路控制每个LED灯的亮灭,利用人眼的暂留效应,得以呈现出不同的图案和动画。
光幻LED广州塔包括硬件和软件设计两个部分。
系统总体的设计方框图如图所示:
电源
*
…
~
%
图系统方框图
1.硬件实现及单元电路设计
主控制模块
主控电路一块STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制,强干扰场合。
主控制最小系统电路如图2所示
:
图STC12C5A60S2单片机
图控制电路图
硬件电路总设计图
#
图总设计电路图
电源设计
电源部分的设计采用DC5V供电,使用了电解电容进行滤波,电路供电更加的稳定。
模块设计
1.3.1led驱动模块
LED驱动采用的是直接用单片机管脚驱动,因为stc12c5a60s2单片机的管脚电流达到20几毫安,足以驱动广州塔的LED,为了LED工作的稳定性,我们在电路中加入了限流电阻。
1.3.2底座4个LED
底座4个LED使用的七彩LED,为了控制方便,4个LED直接到了电源,上电就能直接点亮,可以直观看出模块电源是否正常,使用七彩LED的原因是,其发出的LED光多姿多彩,给广州塔的绚丽增添多一份优美,电路如下图所示:
图4底座led驱动电路
1.3.3音频输入电路的设计
音频电路的设计主要是采用了T型口的USB接口,因为该接口包含了音频和电源的输入,又因为控制模板的单片机是自带了AD的,所以通过按键切换到音频模式下,我们可以看到广州随音乐在跳舞。
1.3.4时钟电路的设计
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
因为一个机器周期含有6个状态周期,而每个状态周期为2个振荡周期,所以一个机器周期共有12个振荡周期,如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us。
如图13所示为时钟电路。
图13时钟电路图
2、主要功能特点介绍
采用16×16(点阵)颗灯设计
20多种脱机动画模式随意转换
3、软件设计
光幻广州塔控制系统设计采用C语言编写,按照模块化的设计思路设计程序,首先分析程序要实现的功能,然后编写不同的程序显示。
本次程序设计完成的功能是:
9次心星闪烁和0-9数字顺序显示,本设计采用keil软件来编写程序和调试程序,在使用keil时,一定要先输出.hex文件,因为只有.hex文件才能下进单片机里去。
软件框架
3.1.1主程序
主要就是在while
(1)里面循环各种现实效果。
1.voidmain()
2.{
3. while
(1)
4. {
5.
1、 hongbegin(); 3.1.23.1.2
5-3-3
板调试
4.1.1、焊接检查
(1)虚焊短接这方面需要耐心目检。
(2)注意芯片的方向为芯片1号脚和缺口方向,焊反将直接烧坏芯片,电容极性焊接反,也很容易引起电容爆炸,请看下面箭头指示。
(3)供电检查,用万用表的电压档接到丝印为x的4P排针,测试VCC,GND之间是否短路,是否为5V左右。
若供电正常,底板的D1到D4七彩灯将会自闪。
还要注意电源接口的焊接是不是焊接短路了,电源接口是有5个引脚的,管脚之间距离比较短,请焊接的时候注意!
4.1.2、驱动电路检查
(1)简单测试
拿一个LED,长脚接在J17到J32任意一孔(下图是J25),短脚接到旁边一圈的任意一孔,通电,LED有发光效果,说明单片机,驱动电路大概正常。
(2)具体测试
根据制作步骤,制作出广州塔塔身第一层LED,层焊接上一根跳线,将制作好的LED,直接插进J1到J16,不用焊接,直接插进去有接触就行了,通电,跳线一端焊接在层,另一端依次接触到J17到J25,层的LED有变化,说明J1到J32输出正常,没有虚焊或者短路。
测试的过程中,如果发现接到J17到J32中的任意输出时,没反应,说明相应的输出连接到芯片端有虚焊,请参考原理图对相应的输出进行补焊。
比如,我们发现,接到J18的时候,层的LED一点没反应,这个时候,通过原理图,我们知道J18是连接到单片机的38脚,我们要对单片机的38脚进行补焊。
出现类似问题,都用这个方法排查!
4.1.3、LED好坏检查
(1)每个LED重复驱动电路检查中的
(1)简单测试,这种方法是利用主板将每个LED测试完成。
(2)利用万用表测试,将万用表拨到通断档或者LED测试档,总之是测试LED的档,红表笔接LED的正极,黑表笔接负极,LED能发光的说明LED是好的。
4.1.4、塔身有些层不亮
(1)遥控进入调试模式的,竖调试
(2)仔细观察之前灯不亮的那一层,在这个模式下到底哪颗灯不亮,换掉它即可。
产品使用说明
4.2.1按键说明
动画与音频模式切换开关使用方法:
短按切换为音频模式,可进行四种音频模式切换,长按切换为动画模式。
4.2.2接线图示和音乐频谱使用方法:
①请将附送的电源音频线的T型口接到套件输入端。
②将电源音频线USB端接入电脑USB接口供电或其他+5VUSB供电接口也行。
③将电源音频线耳机接头接到附送的一分二音频座其中一端。
④将电源音频线耳机接头接到附送的一分二音频座其中一端。
⑤将音响设备的音频输入线接头接到一分二音频座另一端。
⑥手机播放音乐,遥控器按1,2,4,5都可以调出频谱显示(也可使用开关切换),频谱显示过小或大,可以调节音量输出控制。
如图所示
4.2.3红外遥控器的使用方法
项目小结
本项目以装配光幻广州塔任务为引领,通过作业指导书介绍整个制作过程,包括具体的操作步骤、工艺要求焊接质量、注意事项、自检互检等,让学生可以轻松按照作业指导书完成光幻广州塔的装配和调试,训练学生装配与调试电子产品的技能。
【考核与评价】
1、真确分析电路中,各模块电路的工作原理,利用测量仪器测量电路参数及相
关数据。
2、掌握电子产品整机装配与调试、故障现象分析。
3、自评互评
表25自评互评表
班级
姓名
学号
组别
项目
考核要求
配分
评分标准
自评分
互评分
元器件的识别
按要求对所有元器件进行识别
20
1.元器件识别错一个,扣2分
元器件成型、插装与排列
1.元器件按工艺要求成型
2.元器件符合插装工艺要求
3.元器件排列整齐、标记方向一致
20
1.成型不合要求,每处扣1分
2.插装位置、工艺不合要求,每处扣2分
3.排列、标记不合理,扣3分
导线连接
1.导线挺直、紧贴PCB板
2.板上的连接线呈直线或直角,且不能相交
10
1.导线弯曲、拱起,每处扣2分
2.连线弯曲、不直,每处扣2分
3.每处相交,扣2分
焊接质量
1.焊点均匀、光滑、一致、无毛刺、无假焊等现象
2.焊点上引脚不能过长
20
1.有搭锡、假焊、虚焊、漏焊、焊盘脱落等现象,每处扣2分
2.出现毛刺、焊料过多或过少、焊接点不光滑,引脚过长等现象,每处扣2分
电路调试
1.工作是否正常
2.连线正确
20
1.不按要求进行调试,扣1~5分
2.调试结果不正常,扣5~20分
安全文明操作
工作台上工具排放整齐,严格遵守安全操作规程,符合“6S”管理要求
10
违反安全操作、工作台上脏乱、不符合“6S”管理要求,酌情扣3~10分
反思
记录
(附加10分)
项目
记录
故障排除
3
你会做的
2
你能做的
2
任务创新方案
3
合计
100+10
学生交流改进总结:
教师签名:
课后练习
1、请使用遥控器选择动画内容。
2、请使用下载工具改变动画内容。
3、简述光幻广州塔的发光原理。
读一读
视觉暂留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。
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。
视觉暂留现象首先被中国人运用,走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留运用。
宋时已有走马灯,当时称"马骑灯"。
随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘,它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。
盘的一个面画了一只鸟,另一面画了一个空笼子。
当圆盘旋转时,鸟在笼子里出现了,这证明了当眼睛看到一系列图像时,它一次保留一个图像。
物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后,人眼仍能继续保留其影像秒左右的图像,这种现象被称为视觉暂留现象。
是人眼具有的一种性质。
人眼观看物体时,成像于视网膜上,并由视神经输入人脑,感觉到物体的像。
但当物体移去时,视神经对物体的印象不会立即消失,而要延续秒的时间,人眼的这种性质被称为"眼睛的视觉暂留"。
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