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实验案例信息表
实验项目名称：梦幻彩灯的设计与制作
实验内容与任务
1）以32个LED灯为控制对象，采用软件控制电路的方式，实现LED灯的流速和流向的控制。
2）请利用所学的汇编语言或者C语言，自行编写LED灯的流速和流向控制的程序。
3）提高：如何实现控制更多的LED灯。（提示：锁存器）
实验过程及要求
查阅与单片机或者C语言相关的书籍或者学习相关课程，掌握如何利用C语言或者汇编语言进行编程。
利用keil软件编写程序，并且生成hex文件。
利用Proteus软件搭建原理电路并将hex文件导入Proteus软件中的单片机中进行仿真。
利用STC下载线将hex文件烧录入单片机STC89C52中。
使用Altium Designer软件绘制PCB板。
6）印制电路板：PCB板的打印（注意不要磨掉了热转印纸上的碳粉，若不慎磨掉，用油性笔补全），选材（注
意本实验用的是双面板）、打磨铜板、转印（用胶带把热转印纸和铜板固定好，本实验印双面板，要转印
两次，注意已印好的那面的保护，转印机温度为150摄氏度左右）、腐蚀（先用打孔机把铜板打两个孔，
用铁丝拴着放到腐蚀液中腐蚀）、清洗和擦拭（从腐蚀液中拿出后手不能直接碰触）、打磨、转孔。
7）焊装电路。
8）电路的测试与查错排错。
9）电路的产品化包装与美化。
10）撰写设计总结报告，并通过分组演讲，学习交流不同解决方案或者程序的特点。
相关知识及背景
本实验是针对单片机的使用的经典实验，要学习基于单片机的汇编语言或者C语言，学会搭建单片机的最小系统，掌握如何烧录程序，学习印刷电路板以及电路的焊接和产品的包装美化。本实验要用到keil软件（编程并生成hex文件）、Proteus软件（单片机仿真）、Altium Designer软件（绘制PCB板图），并时刻把握从电路到产品的理念。
教学目的
本实验原理简单，操作易行，但是包括了电子工艺设计的所有必要的流程，具有很强的可操作性和可行性，非常适合于刚刚接触电子工艺设计的学生进行练习。本实验循序渐进地引导学生根据需要设计电路、选择元器件，构建测试环境与条件，进行电路的仿真和学习，并通过测试与分析对项目作出技术评价。
实验教学与指导
本实验的过程是一个比较完整的工程实践工程，需要经历学习研究、方案论证、系统设计、实现调试、
测试标定、设计总结等过程。在实验教学中，应在以下几个方面加强对学生的引导：
学习单片机的基本知识，知道如何搭建单片机的最小系统以及如何通过程序来控制单片机的管脚。
激发学生的创造性，编写出多样的流水程序来控制LED灯。
讲授或者提及keil软件和Proteus软件、Altium Designer软件的简单使用。
元器件选择的注意事项：从功率方面和性能方面进行选择与比较。
对实验中可能会出现的问题作出预警。
如何对一个工艺产品进行包装的简单介绍。
7）在实验完成后，可以组织学生以项目演讲、答辩、评讲的形式进行交流，了解不同解决方案及其特点，
拓宽知识面。
在设计中，要注意学生设计的规范性；在调试中，要注意工作电源对系统指标的影响，电路工作的稳定
性与可靠性；在测试分析中，要分析错误的原因并加以验证。
实验原理及方案
7系统结构
8实现方案
本着从需求到设计的理念，先根据彩灯所想要的流水效果来设计电路原理图：由EA管脚，复位电路，晶振电
路，VCC，GND组成单片机的最小系统，保证单片机能正常工作，其中，复位电路采用上电复位的方式；晶振
电路为11.0592MHz。单片机的P1、P2、P3、P4共32个管脚当作输出，然后在实际电路中，这些管脚又外接
串联的470Ω的电阻和LED灯，其中电阻的作用是为了限流来保护LED，最终到达程序控制LED发光的效果。
在keil软件中用基于单片机的C语言或者汇编语言来编写的程序，达到用软件来控制单片机的管脚的目的。流
水灯的流水效果，也全靠程序来实现，所以要想流水效果越炫，相应的程序也会越多越复杂。这些程序也正是
本实验的亮点和难点。
本电路中，采用LED共阳极的方式，所以当它们所对应的端口输出低电平时，LED灯才会发光；当它们所对
应的端口为高电平时，则不会发亮。
④为了验证实验电路是否可行，可先在Proteus软件中进行仿真，仿真正确后，然后再根据电路原理图绘制PCB
板。同时将生成的hex文件通过STC下载线烧录入单片机STC89C52中。在印刷出电路板之后，就可以进行电
路的焊装了。注意，由于本产品需要进行封装，所以先不要把5V的直流电源也焊装在电路板上，测试时，可
以用信号发生器产生5V的直流电压源对电路进行测试。在测试中若出现故障，要认真查看是否有的地方虚焊
或者漏焊（特别要注意单片机的相关管脚是否全部与电路焊接完毕）。
⑤在测试成功之后，再将5V直流电源也焊到电路上，然后再次检测电路是否还能正常工作。在检测没有问题之
后，就可以进行产品的封装。产品的封装要求美观，使用方便。
实验报告设计
实验报告需要反映以下工作：
实验需求分析
实现方案论证
软件的简单操作过程
电路效果与程序设计
电路设计
电路测试方法
产品包装情况
实验结果总结
9.考核要求与方法
1）实物验收：电子工艺产品的外观（是否美观），功能与性能指标的完成程度（如彩灯的流动方式的种类、
流动的效果），完成时间。
2）实验质量：电路方案的合理性，焊接质量、组装工艺。
3）自主创新：功能构思、电路设计、控制程序的创新性，自主思考与独立实践能力。
4）实验成本：是否充分利用实验室已有条件，材料与元器件选择合理性，成本核算与损耗。
5）实验程序：编写的程序的正确性与简洁性，以及执行起来的快捷程度。
6）实验报告：实验报告的规范性与完整性。
10.项目特色或创新
本项目的特色在于简单、易行，却又步骤流程完整，对整个工艺流程的综合性很强；其次，实现本项目
的方法具有多样性，并且本实验也具有很强的拓展性。
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