專利名稱：一種教學(xué)演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)演示裝置，尤其涉及一種用于演示波的形成與波的疊加原理的教學(xué)演示裝置。
背景技術(shù)：
由于一些物理化學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)比較抽象，老師僅僅靠口頭講述和PPT演示很難讓學(xué)生完全理解透徹；通過相關(guān)的模型來輔助教學(xué)，并讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)踐，這樣不僅能將枯燥的知識(shí)變得更生動(dòng)，讓學(xué)生能夠輕松的接受與理解，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)還可以減輕老師的教學(xué)負(fù)擔(dān)?，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了很多的教學(xué)演示裝置，演示各種物理化學(xué)等現(xiàn)象，比如演示電磁感應(yīng)現(xiàn)象、拋物線曲線現(xiàn)象，以及演示化學(xué)物質(zhì)溶解現(xiàn)象等等，這些對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)物理化學(xué)知識(shí)起到了很好的作用。雖然現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了各式各樣的教學(xué)演示裝置，但是還沒有一種是用于演示 “以緩慢機(jī)械振動(dòng)形成波，通過質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)來演示波的疊加”的教學(xué)演示裝置。波是中學(xué)物理教學(xué)中必須掌握的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)，其內(nèi)容比較抽象，目前一般是采用麻繩或者昂貴的 flash演示；用麻繩演示困難，并且不宜操作，演示效果不明顯；而flash動(dòng)畫演示成本昂貴，不能讓學(xué)生親身體驗(yàn)，學(xué)生理解不透徹。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服現(xiàn)有麻繩演示波形操作不便、效果欠佳以及 flash動(dòng)畫演示波形成本昂貴、人機(jī)互動(dòng)欠佳、不便于學(xué)生理解等缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、演示效果佳、人機(jī)互動(dòng)好且便于學(xué)生理解的用于演示波的形成與波的疊加原理的教學(xué)演示裝置。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種教學(xué)演示裝置，包括主控電路、顯示電路、鍵盤、電源和控制面板；所述主控電路與所述顯示電路連接，并控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)，所述電源連接所述主控電路和所述顯示電路，所述鍵盤、控制面板與所述主控電路連接。所述主控電路包括STC單片機(jī)，所述STC單片機(jī)通過預(yù)先的編程設(shè)置控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)。所述STC單片機(jī)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成波和波的疊加顯示的核心部分，是整個(gè)系統(tǒng)的控制部分。所述顯示電路包括顯示部分和驅(qū)動(dòng)部分，所述顯示部分為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣，所述驅(qū)動(dòng)部分采用芯片。所述STC單片機(jī)采用STC-12C5A系列44腳的單片機(jī)，通過其I/O 口輸出高低電平， 再通過該高低電平控制點(diǎn)亮所述顯示電路的每一個(gè)LED燈。所述顯示部分由12個(gè)8*8的LED點(diǎn)陣組成。所述驅(qū)動(dòng)部分由74HC245和74HC373組成。[0012]所述74HC373為三態(tài)輸出的八D透明鎖存器，多塊74HC373可通過自身的引腳進(jìn)行級(jí)聯(lián)。所述74HC245為典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路.所述控制面板上設(shè)有工作控制模式的按鍵，包括左波源按鍵、右波源按鍵、左反向按鍵、右反向按鍵、頻率加按鍵、頻率減按鍵、幅度加按鍵、幅度減按鍵、點(diǎn)加速按鍵以及點(diǎn)減速按鍵，所述按鍵均與所述主控電路的控制端連接。所述點(diǎn)加速、點(diǎn)減速按鍵是控制質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)的速度，來演示波形成的實(shí)質(zhì)過程；通過所述頻率、幅度按鍵可以讓學(xué)生清楚的看到不同頻率，不同幅度下的波的疊加現(xiàn)象。所述電源為標(biāo)準(zhǔn)的+5V電源。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，演示效果佳， 人機(jī)互動(dòng)好，能讓學(xué)生通過操作直接在視覺上看到“質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成波和波的疊加”的物理現(xiàn)象，便于學(xué)生理解；同時(shí)能引起學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，誘發(fā)學(xué)生的探索求知的精神。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型控制面板及顯示電路中顯示部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型顯示電路中部分點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路圖；圖4為本實(shí)用新型主控電路電路圖；圖5為本實(shí)用新型電源與鍵盤連接電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1、2所示，本實(shí)施例提供一種教學(xué)演示裝置，包括主控電路、顯示電路、鍵盤、 電源和控制面板；所述主控電路與所述顯示電路連接，并控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)，所述電源連接所述主控電路和所述顯示電路，所述鍵盤、控制面板與所述主控電路連接。所述電源與鍵盤連接電路圖如圖5所示。本實(shí)施例中，所述主控電路包含STC單片機(jī)，STC單片機(jī)是波的形成和波的疊加顯示的核心部分，該單片機(jī)通過預(yù)先的編程設(shè)置控制顯示電路的顯示效果。本實(shí)施例中，優(yōu)選采用STC-12C5A系列。所述主控電路電路圖如圖4所示。本實(shí)施例中，所述顯示電路包含顯示部分和驅(qū)動(dòng)部分，所述顯示部分為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣， 所述驅(qū)動(dòng)部分采用芯片實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，所述STC單片機(jī)是整個(gè)控制核心，通過編程對(duì)STC單片機(jī)I/O 口進(jìn)行設(shè)定，輸出不同的高低電平來點(diǎn)亮顯示電路中點(diǎn)陣的每一個(gè)LED彩燈，實(shí)現(xiàn)“質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成波和波的疊加”的效果。點(diǎn)陣實(shí)際就是一定數(shù)目的LED彩燈，點(diǎn)亮所有的平衡位置上的燈， 第一個(gè)點(diǎn)亮后，就往上進(jìn)行移動(dòng)，每移動(dòng)一個(gè)點(diǎn)就會(huì)帶動(dòng)后面的點(diǎn)的移動(dòng)。其實(shí)這些LED燈的點(diǎn)只是在平衡位置上下振動(dòng)，但是這樣就形成了波，因?yàn)椴ǖ男纬删褪琴|(zhì)點(diǎn)在平衡位置做機(jī)械振動(dòng)形成的。波的疊加是左右波源同時(shí)打開，當(dāng)左右波源同時(shí)打開時(shí)，他們波源的狀態(tài)顯示燈點(diǎn)亮，兩邊形成的波往中間移動(dòng)，最后進(jìn)行疊加。[0028]本實(shí)施例中，所述顯示電路的顯示部分由12個(gè)8*8(邊長(zhǎng)為53mm)的點(diǎn)陣組成，其驅(qū)動(dòng)部分由74HC245和74HC373共同實(shí)現(xiàn)。所述74HC373為三態(tài)輸出的八D透明鎖存器。 74HC245為典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路。在主控電路的控制下，通過74HC245和74HC373 的配合實(shí)現(xiàn)顯示部分LED彩燈工作狀態(tài)的改變。而且，根據(jù)LED點(diǎn)陣的多少，可以選擇多塊 74HC373可以通過自身的引腳進(jìn)行級(jí)聯(lián)。所述顯示電路中部分點(diǎn)陣驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3所示。本實(shí)施例中，所述控制面板上設(shè)有工作模式按鍵，包括左波源按鍵、右波源按鍵、 左反向按鍵、右反向按鍵、頻率加按鍵、頻率減按鍵、幅度加按鍵、幅度減按鍵、點(diǎn)加速按鍵以及點(diǎn)減速按鍵，所述按鍵均與所述主控電路的控制端連接。所述點(diǎn)加速、點(diǎn)減速按鍵是控制質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械振動(dòng)的速度，來演示波形成的實(shí)質(zhì)過程；通過所述頻率、幅度按鍵可以讓學(xué)生清楚的看到不同頻率，不同幅度下的波的疊加現(xiàn)象。本實(shí)施例中，所述電源為標(biāo)準(zhǔn)的+5V電源。本實(shí)施例中，通過控制點(diǎn)陣顯示部分上的一個(gè)點(diǎn)(即點(diǎn)亮LED彩燈)的移動(dòng)速度， 速度很慢時(shí)，可以清晰的看到點(diǎn)的上下振動(dòng)。然后就會(huì)看到清晰波形的輪廓。通過速度的調(diào)節(jié)，頻率的調(diào)節(jié)和幅度的調(diào)節(jié)，我們可以清晰看到不同情況下的波形。如果同時(shí)打開左右波源，我們還可以清晰看到兩列波的疊加現(xiàn)象。由此可知，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便， 通過演示，將物理現(xiàn)象生動(dòng)形象的表現(xiàn)出來，易于學(xué)生理解，也幫助老師更加容易講解晦澀難懂的科學(xué)知識(shí)，減輕老師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，引起學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的興趣，誘發(fā)學(xué)生的探索求知的精神。
權(quán)利要求1.一種教學(xué)演示裝置，其特征在于所述教學(xué)演示裝置包括主控電路、顯示電路、鍵盤、電源和控制面板；所述主控電路與所述顯示電路連接，并控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)，所述電源連接所述主控電路和所述顯示電路，所述鍵盤、控制面板與所述主控電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述主控電路包括STC單片機(jī)， 所述STC單片機(jī)通過預(yù)先的編程設(shè)置控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述顯示電路包括顯示部分和驅(qū)動(dòng)部分，所述顯示部分為L(zhǎng)ED點(diǎn)陣，所述驅(qū)動(dòng)部分采用芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述STC單片機(jī)采用STC-12C5A 系列44腳的單片機(jī)，通過其I/O 口輸出高低電平，再通過該高低電平控制點(diǎn)亮所述顯示電路的每一個(gè)LED燈。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述顯示部分由12個(gè)8*8 的LED點(diǎn)陣組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部分由74HCM5和 74HC373 組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述74HC373為三態(tài)輸出的八D 透明鎖存器，多塊74HC373可通過自身的引腳進(jìn)行級(jí)聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述74HC245為典型的TTL型三態(tài)緩沖門電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述控制面板上設(shè)有工作控制模式的按鍵，包括左波源按鍵、右波源按鍵、左反向按鍵、右反向按鍵、頻率加按鍵、 頻率減按鍵、幅度加按鍵、幅度減按鍵、點(diǎn)加速按鍵以及點(diǎn)減速按鍵，所述按鍵均與所述主控電路的控制端連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的教學(xué)演示裝置，其特征在于所述電源為標(biāo)準(zhǔn)的+5V 電源。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)演示裝置，包括主控電路、顯示電路、鍵盤、電源和控制面板；所述主控電路與所述顯示電路連接，并控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)，所述電源連接所述主控電路和所述顯示電路，所述鍵盤、控制面板與所述主控電路連接。優(yōu)選的主控電路包括STC單片機(jī)，所述STC單片機(jī)通過預(yù)先的編程設(shè)置控制所述顯示電路的顯示狀態(tài)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、演示效果佳、人機(jī)互動(dòng)好，便于學(xué)生理解波的形成與波的疊加原理。
文檔編號(hào)G09B23/06GK202084221SQ20112012896
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者俞曉峰, 吳劍, 查林兵, 王冠凌, 蔡金平, 袁慧芬, 顧梅, 馬嘵瓊 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)