专利名称：一种演示点线面关系的教学演示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种演示装置，具体地说，涉及的是一种用于一种演示点线面关系的教学演示装置。
背景技术：
随着时代和人类的发展，现今儿童的好奇心越来越强，他们对未知的世界充满探索欲，但由于年龄的原因，智力上还未完全发展，老师仅仅靠口头讲述和PPT演示很难让学生完全理解透彻，学生还是一头雾水。通过相关的模型来辅助教学，并让学生亲自动手实践，这样不仅能将枯燥的知识变得更生动，让学生易于接受，还能激发学生的学习兴趣。同时还可以减轻老师的教学负担。现在已经出现了很多的教学演示装置，演示各种物理化学等现象，比如演示电磁感应现象的、演示抛物线曲线现象的，还有演示化学物质溶解现象等等。比如中国实用新型专利电磁感应演示仪，申请号=200820145896. 2，该专利提供 “一种直观性强、趣味性浓的电磁感应演示仪，设有底座、弧形导轨、滚动件和电磁场发生电路；弧形导轨固设于底座上，滚动件设于弧形导轨上且与弧形导轨滚动配合，滚动件上设有磁体，电磁场发生电路设于底座内。可以作为教材的配套演示仪器，演示时非常直观，十分动感。”又如，中国实用新型专利失重演示仪，申请号=200620142407. 9，该实用新型公开了“一种教学实验用的失重演示仪，它主要由圆瓶形的外壳和底座、金属圆盘、圆金属片、 弹簧、金属块、导杆、支承板、电池组、灯泡、叫鸣器和开关组成，圆金属片、导杆、金属圆盘、 金属块、调整轴、灯泡、开关、叫鸣器和电池组组成一闭合电路，静止时则灯泡发光、叫鸣器发声，当整个装置在空中无初速释放处于失重状态时，重物对金属片压力将会变小，弹簧伸长，两金属片脱离接触，电路断开，声光停止。本发明教学演示直观易懂，能加深学生对失重现象的进一步理解。”STC单片机是一款功能强大，集成度非常高的处理系统，抗干扰强，功耗低，而且成本也不高，所以在生活中得到了很好的应用。LED因其体积小，耗电量低，高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所的大屏显示上，LED点阵大屏可应用于户外广告，交通导航，大厅公告，比赛的多媒体实时显示等领域。虽然现有技术已经出现了各式各样的教学演示装置，但是还没有一种是用于演示“点动成线，线动成面”的。基于此，本发明结合STC单片机和LED点阵提供一种这样的演示装置。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种演示点线面关系的教学装置，通过STC单片机控制LED点阵来演示“点动成线，线动成面”的现象，将物理现象生动形象的表现出来，易于学生理解。为实现上述的目的，本发明所述演示点线面关系的教学演示装置，包括STC单片机控制模块、显示模块以及电源；所述STC单片机控制模块与所述显示模块连接，并控制所述显示模块的工作状态，所述显示模块包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分由74LS154和74HC595共同驱动，分别控制LED点阵中的列显示和行显示；所述电源为所述主控电路和所述显示电路供电。其中所述STC单片机控制模块，接受控制信号，并对其进行处理，将行列信号分别通过显示驱动部分输入LED点阵，控制点阵中的LED彩灯按照“点-线-面”的方式显示。进一步的，所述STC单片机控制模块是整个系统的控制部分，可以进行编程设置，STC单片机通过其I/O 口输出高低电平，通过该高低电平控制点亮所述显示电路LED点阵的每一个LED彩灯。进一步的，所述STC单片机控制模块的控制端连接有按键，按键设置在控制面板上，通过按键可以选择演示的模式。进一步的，所述控制面板的按键包括点显示按键、线显示按键、加速按键以及减速按键。点显示按键用于控制LED点阵以“点”的方式工作，线显示按键用于控制LED点阵以 “线”的方式工作，加速按键和减速按键用于控制LED点阵中点亮的LED灯位置移动速度。本发明中，STC单片机是整个控制核心，通过编程对STC单片机I/O 口进行设定， 输出不同的高低电平来点亮点阵的LED彩灯，实现“点动成线，线动成面”的效果。点阵实际就是一定数目的LED彩灯按照一定的规则进行排列的。每一个LED彩灯就是一个点，若干个LED彩灯同时点亮就是一定数目的点，可以形成线。一定数目的线组合到一起就形成了面。本发明通过控制点阵显示屏上的一个点和线的移动速度，速度很慢时，可以清晰的看到点和线的移动，随后速度慢慢加快，当速度快到一定程度时，由于灯的余辉和人的视觉误差，使人看到一条线或一个平面，这样就可以基本上能够解释出“线是由无数个点组成，面是由无数个线组成或由无数个点组成”的知识，这就是“点动成线，线动成面”。本发明结构简单，使用方便，让学生直接在视觉上看到“点动成线，线动成面”的物理现象，引起学生学习科学知识的兴趣，诱发学生的探索求知的精神。
图1为本发明一实施例的结构框图。图2为本发明一实施例电路图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。如图1所示，本实施例提供一种演示点线面关系的教学演示装置，包括STC单片机控制模块、显示模块以及电源；所述STC单片机控制模块与所述显示模块连接，并控制所述显示模块的工作状态，所述显示模块包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分由74LS154和74HC595共同驱动，分别控制LED点阵中的列显示和行显示；所述电源为所述主控电路和所述显示电路供电。其中所述STC单片机控制模块，接受控制信号，并对其进行处理，将行列信号分别通过显示驱动部分输入LED点阵，控制点阵中的LED彩灯按照“点-线-面”的方式显示。
本实施例中，STC单片机控制模块采用的是STC-12C5A60S2系列单片机，具体的，如图2所示，使用的是STC-12CSA16S2芯片，该芯片多串口，高速A/D转换，最多有40多个 I/O等。在STC单片机的控制下，通过74LS154和74HC595的配合实现显示部分LED彩灯工作状态的改变。而且，根据LED点阵的多少，多块74HC595可以通过自身的引脚进行级联。 本实施例中采用三片74HC595级联来控制行的显示，用一块74LS154来控列的显示。如图2所示，将显示模块中LED点阵屏的行的控制引脚相连接，按照测试好的顺序排号，通过电阻后接到三极管上。在三极管后使用电阻，最后接入三片74HC595，将74HC595 的电源和接地连好后，控制端连接到单片机的控制端，电阻起限流作用。将上下点阵屏的列的控制引脚相连接，同样按照顺序排号，接入74LS154芯片，再将74LS154芯片的电源和接地连接，控制端接入单片机的控制端。所述74HC595是一款高速CMOS器件，74HC595引脚兼容低功耗肖特基TTL(LSTTL) 系列。74HC595是8阶串行移位寄存器，带有存储寄存器和三态输出。移位寄存器和存储寄存器分别采用单独的时钟。在SH_CP的上升沿，数据发生移位，而在ST_CP的上升沿，数据从每个寄存器中传送到存储寄存器。如果两个时钟信号被绑定到一起，则移位寄存器将会一直领先存储寄存器一个时钟脉冲。移位寄存器带有一个串行输入DS端和一个串行标准输出Q7’端，用于级联。74HC595还为移位寄存器的8个阶提供了异步的复位(低有效)。 存储寄存器带有8个三态总线驱动输出，当输出使能OE端为低时，存储寄存器中的数据可被正常输出。所述74LS154为4线一 16线译码器，当选通端(Gl、G2)均为低电平时，可将地址端(ABCD)的二进制编码在一个对应的输出端，以低电平译出。如果将Gl和G2中的一个作为数据输入端，由AB⑶对输出寻址，74LS154还可作1线-16线数据分配器。本实施例中， 74LS154用于驱动LED点阵的列信号。本实施例中，所述STC单片机通过其I/O 口输出高低电平，通过该高低电平控制点亮所述显示电路LED点阵的每一个LED彩灯。本实施例中，所述电源为标准的+5V电源。本实施例中，所述控制面板上设有选择工作模式的按键，包括点显示按键、线显示按键、加速按键以及减速按键。本实施例中，STC单片机是整个控制核心，通过编程对STC单片机I/O 口进行设定， 输出不同的高低电平，通过驱动部分来点亮显示电路中点阵的LED彩灯，实现“点动成线， 线动成面”的效果。点阵实际就是一定数目的LED彩灯按照一定的规则进行排列的。每一个LED彩灯就是一个点，若干个LED彩灯同时点亮就是一定数目的点，可以形成线。一定数目的线组合到一起就形成了面。显示模块显示部分由3个8*8(边长为33mm)的点阵组成。本实施例中，通过按键选择控制点阵显示部分上的一个点和线(即点亮LED彩灯) 的移动速度，速度很慢时，可以清晰的看到点和线的移动，随后速度慢慢加快，当速度快到一定程度时，由于LED彩灯的余辉和人的视觉误差，使人看到一条线或一个平面，这样就可以基本上能够解释出“线是由无数个点组成，面是由无数个线组成或由无数个点组成”的知识，这就是“点动成线，线动成面”。由以上的实施例可以看出，本发明结构简单，使用方便，通过演示，将物理现象生动形象的表现出来，易于学生理解，也帮助老师更加容易讲解晦涩难懂的科学知识，减轻老师的教学负担，引 起学生学习科学知识的兴趣，诱发学生的探索求知的精神。
权利要求
1.一种演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于包括STC单片机控制模块、显示模块以及电源；所述STC单片机控制模块与所述显示模块连接，并控制所述显示模块的工作状态；所述显示模块包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分由 74LS154和74HC595共同组成，分别控制LED点阵中的列显示和行显示；所述电源为所述主控电路和所述显示电路供电；其中所述STC单片机控制模块接受控制信号，并对其进行处理，将行列信号分别通过显示驱动部分输入LED点阵，控制点阵中的LED彩灯按照“点-线-面”的方式显示。
2.根据权利要求1所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述STC单片机控制模块可进行编程设置，STC单片机通过其I/O 口输出高低电平，用该高低电平控制点亮所述显示电路LED点阵的每一个LED彩灯。
3.根据权利要求1或2所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述STC 单片机控制模块采用的是STC-12C5A60S2系列单片机。
4.根据权利要求1或2所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述STC 单片机控制模块的控制端连接有按键，按键设置在控制面板上，通过按键选择演示的模式。
5.根据权利要求3所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述控制面板的按键包括点显示按键、线显示按键、加速按键以及减速按键；点显示按键用于控制LED 点阵以“点”的方式工作，线显示按键用于控制LED点阵以“线”的方式工作，加速按键和减速按键用于控制LED点阵中点亮的LED灯位置移动速度。
6.根据权利要求1所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述LED彩灯按照“点-线-面”的方式，即点阵是一定数目的LED彩灯按照一定的规则进行排列的，每一个LED彩灯就是一个“点”，若干个LED彩灯同时点亮就是一定数目的点，可以形成 “线”，一定数目的线组合到一起就形成了 “面”。
7.根据权利要求1所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述74HC595 根据LED点阵的多少，选择多块74HC595通过自身的引脚进行级联来控制行的显示。
8.根据权利要求1所述的演示点线面关系的教学演示装置，其特征在于所述电源为标准的+5V电源。
全文摘要
本发明公开一种演示点线面关系的教学演示装置，包括STC单片机控制模块、显示模块以及电源；STC单片机控制模块与显示模块连接，并控制显示模块的工作状态，显示模块包括显示部分和驱动部分，显示部分为LED点阵，驱动部分由74LS154和74HC595共同组成，分别控制LED点阵中的列显示和行显示；电源为主控电路和显示电路供电；所述STC单片机控制模块接受控制信号，并对其进行处理，将行列信号分别通过显示驱动部分输入LED点阵，控制点阵中的LED彩灯按照“点-线-面”的方式显示。本发明通过STC单片机控制LED点阵来演示“点动成线，线动成面”的现象，将物理现象生动形象的表现出来，易于学生理解。
文档编号G09B23/04GK102157097SQ20111008143
公开日2011年8月17日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者何群, 张玉一, 方明, 王冠凌 申请人:安徽省科普产品工程研究中心有限责任公司