CT107D實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的彩燈控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院 文仕海

彩燈的應(yīng)用已經(jīng)完全融入了現(xiàn)實(shí)生活中，并且被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。而且在目前的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，彩燈控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)也屬于一個(gè)不可或缺的的板塊。在這里我們就以CT107D實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為基礎(chǔ)以STC15F2K61S2單片機(jī)為核心來控制電路以及彩燈的亮滅問題，通過Keil uVision5軟件編程和stcisp-15xx-v6.87E軟件燒錄，加之簡單的邏輯電路來完成對(duì)彩燈亮滅的整體控制。CT107D實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是絕大部分學(xué)生沒有使用過的開發(fā)板，該開發(fā)板搭載很多基礎(chǔ)元器件，功能齊全，對(duì)于學(xué)生單片機(jī)實(shí)驗(yàn)有很大的幫助作用。CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一個(gè)非常實(shí)用的平臺(tái)，以CT107D綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為基礎(chǔ)再以STC15F2K61S2單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的彩燈控制實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作性，能夠很好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，該設(shè)計(jì)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)也具有一定的時(shí)代價(jià)值。所以，用CT107D實(shí)訓(xùn)平臺(tái)來設(shè)計(jì)的彩燈控制實(shí)驗(yàn)具有很強(qiáng)實(shí)驗(yàn)性，同時(shí)也具有一定的教學(xué)意義。

1 目前彩燈控制實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段的彩燈控制實(shí)驗(yàn)都是以AT89C52系列單片機(jī)作為控制核心，再結(jié)合相應(yīng)的電路來實(shí)現(xiàn)簡單的亮滅過程。彩燈的應(yīng)用已經(jīng)深入生活的每一個(gè)細(xì)節(jié)，彩燈控制實(shí)驗(yàn)成為當(dāng)代學(xué)生必修課程。而彩燈控制實(shí)驗(yàn)的主要目的就是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)電路原理圖以及掌握一些基本的編程方法。能夠根據(jù)已學(xué)的知識(shí)，分析清楚電路結(jié)構(gòu)。在能夠看懂代碼的基礎(chǔ)上，逐步的學(xué)會(huì)獨(dú)立編程。但是如果僅是讓學(xué)生做些簡單的實(shí)驗(yàn)，那么對(duì)于學(xué)生的影響或許是微不足道的，或許會(huì)一定程度上限制了學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新性思維，無法達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)?？紤]到學(xué)生具備一定理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的前提下，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于CT107D的彩燈控制實(shí)驗(yàn)，旨在為了提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，給學(xué)生營造一種“敢動(dòng)手、想動(dòng)手、勇于動(dòng)手”的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2 以CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為基礎(chǔ)的優(yōu)勢

CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一款非常適合學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)學(xué)習(xí)和提高自身動(dòng)手能力的產(chǎn)品，是目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“利器”。可適用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、單片機(jī)的設(shè)計(jì)與開發(fā)比賽、學(xué)生設(shè)計(jì)能力培訓(xùn)等。CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的控制核心就是STC15F2K61S2單片機(jī)，且STC15F2K61S2單片機(jī)指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的51單片機(jī)，具有超強(qiáng)抗干擾、高速、高可靠、低功耗等特點(diǎn)。CT107D設(shè)計(jì)精巧，板載資源豐富，包括很多了常見的元器件，使用方便，性價(jià)比高，開放型強(qiáng)，可適用于Atmel與宏晶公司的51系列單片機(jī)，以及Atmel公司的八位AVR系列單片機(jī)。CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中搭載了很多的芯片，都是目前市場上非常主流的，學(xué)生通過使用該平臺(tái)就可以清楚的學(xué)習(xí)其工作原理、運(yùn)行機(jī)制。同時(shí)該實(shí)訓(xùn)平臺(tái)一款集基礎(chǔ)與提升為一體的開發(fā)平臺(tái)，能夠很好的實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)到拔高的這一過程，很容易被學(xué)生理解和接受，基本上不會(huì)出現(xiàn)學(xué)生跟不上、無法理解等問題，是學(xué)生單片機(jī)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的不二選擇。

3 以CT107D為基礎(chǔ)的LED的亮滅編程以及具體的實(shí)現(xiàn)思路

以STC15F2K61S2單片機(jī)位核心芯片來控制LED燈的亮滅。在CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上，8個(gè)LED燈接在鎖存器M74HC573MIR的輸出端（Q1至Q8分別對(duì)應(yīng)接在L1至L8上），用P0口的輸入來實(shí)現(xiàn)對(duì)8個(gè)LED燈的亮滅控制，但是鎖存器M74HC573MIR的選通端LE受到Y(jié)4C的控制，所以若想通過P0口來控制8個(gè)LED的亮滅，Y4C必須為高電平，電路圖如圖1、圖2所示。Y4C接在或非門74HC02的輸出端，若控制Y4C為高電平，那么Y4和WR都應(yīng)該置為低電平（J13將2、3引腳短接）。而Y4接在譯碼器74HC138的輸出端，受譯碼器A、B、C三個(gè)引腳的控制，而且利用P2端口中的P2^5—P2^7端口與譯碼器A、B、C三個(gè)引腳相連。繼而實(shí)現(xiàn)通過P2^5—P2^7端口相應(yīng)的置位選通Y4C，完成P0控制8個(gè)LED燈的亮滅功能。74HC138真值表如圖3所示。

圖1 電路圖

圖2 電路圖

圖3 74HC138真值表

4 按鍵控制LED的閃爍以及流水燈的程序編程

CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的鍵盤是矩陣鍵盤和獨(dú)立鍵盤嵌套在一起的，所以要單獨(dú)使用獨(dú)立鍵盤時(shí)要做相應(yīng)的短接（J5將2、3引腳短接)，獨(dú)立鍵盤S7-S4連接P3^0-P3^3端口。首先，在開發(fā)板上電時(shí)設(shè)置蜂鳴器為關(guān)閉狀態(tài)，LED燈間熄式的閃亮（閃爍3次）。其次，按下獨(dú)立鍵盤S7之后LED燈從第一位開始依次點(diǎn)亮；按下獨(dú)立鍵盤S6之后LED燈從第八位開始依次倒序熄滅。最后，通過獨(dú)立鍵盤S7或S6可改變LED燈的亮滅形式。具體參考代碼如圖4所示。

圖4 參考代碼

在知曉設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法之后，絕大部分同學(xué)都能很好的完成該實(shí)驗(yàn)。證明了該實(shí)驗(yàn)確實(shí)是可行的，學(xué)生對(duì)于此類實(shí)驗(yàn)也是充滿了興趣。借助該實(shí)驗(yàn)學(xué)生可以了解到很多的知識(shí)，拓展了部分課本之外的內(nèi)容。該實(shí)驗(yàn)的算法與代碼具有一定的邏輯性，能夠一定開發(fā)學(xué)生們的思維，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成一種愛動(dòng)手、勤思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。該實(shí)驗(yàn)成功的實(shí)現(xiàn)了教師的教與學(xué)生的學(xué)這一生動(dòng)的過程，達(dá)到了“1+1>>2”的效果。

結(jié)束語：以STC15F2K61S2單片機(jī)的核心的程序具有很強(qiáng)的邏輯性，而且可適用范圍也比較廣。CT107D單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)有很強(qiáng)的操作性，既能滿足基本的教學(xué)要求，也能很好的完成一些基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，可合理的利用該開發(fā)板設(shè)計(jì)一些小應(yīng)用，能夠搭建起師教生學(xué)過程中的橋梁，提高教學(xué)效率，更好的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。關(guān)于CT107D實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的彩燈控制實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具有非常大的可行性。在未來的實(shí)驗(yàn)課程中，也一定會(huì)因此變得更加的精彩，學(xué)生也會(huì)更加積極主動(dòng)，有趣的實(shí)驗(yàn)課堂才是學(xué)生追求的。所以，就讓我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)因此而綻放，讓學(xué)生去充分感受屬于自己的實(shí)驗(yàn)樂趣吧。