CN102157097A - 一种演示点线面关系的教学演示装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种演示点线面关系的教学演示装置

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。

附图说明

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(G1、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G1和G2中的一个作为数据输入端，由ABCD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。

Claims (8)

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。

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