一种教学演示装置的制作方法
专利名称：一种教学演示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学演示装置，尤其涉及一种用于演示波的形成与波的叠加原理的教学演示装置。
背景技术：
由于一些物理化学领域的知识比较抽象，老师仅仅靠口头讲述和PPT演示很难让学生完全理解透彻；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，让学生能够轻松的接受与理解，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、抛物线曲线现象，以及演示化学物质溶解现象等等，这些对于学生学习物理化学知识起到了很好的作用。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 “以缓慢机械振动形成波，通过质点的振动来演示波的叠加”的教学演示装置。波是中学物理教学中必须掌握的一个重要知识点，其内容比较抽象，目前一般是采用麻绳或者昂贵的 flash演示；用麻绳演示困难，并且不宜操作，演示效果不明显；而flash动画演示成本昂贵，不能让学生亲身体验，学生理解不透彻。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服现有麻绳演示波形操作不便、效果欠佳以及 flash动画演示波形成本昂贵、人机互动欠佳、不便于学生理解等缺陷而提供一种结构简单、操作方便、演示效果佳、人机互动好且便于学生理解的用于演示波的形成与波的叠加原理的教学演示装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。所述主控电路包括STC单片机，所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。所述STC单片机是质点振动形成波和波的叠加显示的核心部分，是整个系统的控制部分。所述显示电路包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分采用芯片。所述STC单片机采用STC-12C5A系列44脚的单片机，通过其I/O 口输出高低电平， 再通过该高低电平控制点亮所述显示电路的每一个LED灯。所述显示部分由12个8*8的LED点阵组成。所述驱动部分由74HC245和74HC373组成。[0012]所述74HC373为三态输出的八D透明锁存器，多块74HC373可通过自身的引脚进行级联。所述74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路.所述控制面板上设有工作控制模式的按键，包括左波源按键、右波源按键、左反向按键、右反向按键、频率加按键、频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。所述点加速、点减速按键是控制质点的机械振动的速度，来演示波形成的实质过程；通过所述频率、幅度按键可以让学生清楚的看到不同频率，不同幅度下的波的叠加现象。所述电源为标准的+5V电源。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于结构简单，使用方便，演示效果佳， 人机互动好，能让学生通过操作直接在视觉上看到“质点振动形成波和波的叠加”的物理现象，便于学生理解；同时能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为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型控制面板及显示电路中显示部分的结构示意图；图3为本实用新型显示电路中部分点阵驱动电路图；图4为本实用新型主控电路电路图；图5为本实用新型电源与键盘连接电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1、2所示，本实施例提供一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、 电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。所述电源与键盘连接电路图如图5所示。本实施例中，所述主控电路包含STC单片机，STC单片机是波的形成和波的叠加显示的核心部分，该单片机通过预先的编程设置控制显示电路的显示效果。本实施例中，优选采用STC-12C5A系列。所述主控电路电路图如图4所示。本实施例中，所述显示电路包含显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵， 所述驱动部分采用芯片实现。本实施例中，所述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显示电路中点阵的每一个LED彩灯，实现“质点振动形成波和波的叠加”的效果。点阵实际就是一定数目的LED彩灯，点亮所有的平衡位置上的灯， 第一个点亮后，就往上进行移动，每移动一个点就会带动后面的点的移动。其实这些LED灯的点只是在平衡位置上下振动，但是这样就形成了波，因为波的形成就是质点在平衡位置做机械振动形成的。波的叠加是左右波源同时打开，当左右波源同时打开时，他们波源的状态显示灯点亮，两边形成的波往中间移动，最后进行叠加。[0028]本实施例中，所述显示电路的显示部分由12个8*8(边长为53mm)的点阵组成，其驱动部分由74HC245和74HC373共同实现。所述74HC373为三态输出的八D透明锁存器。 74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路。在主控电路的控制下，通过74HC245和74HC373 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，可以选择多块 74HC373可以通过自身的引脚进行级联。所述显示电路中部分点阵驱动电路图如图3所示。本实施例中，所述控制面板上设有工作模式按键，包括左波源按键、右波源按键、 左反向按键、右反向按键、频率加按键、频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。所述点加速、点减速按键是控制质点的机械振动的速度，来演示波形成的实质过程；通过所述频率、幅度按键可以让学生清楚的看到不同频率，不同幅度下的波的叠加现象。本实施例中，所述电源为标准的+5V电源。本实施例中，通过控制点阵显示部分上的一个点(即点亮LED彩灯)的移动速度， 速度很慢时，可以清晰的看到点的上下振动。然后就会看到清晰波形的轮廓。通过速度的调节，频率的调节和幅度的调节，我们可以清晰看到不同情况下的波形。如果同时打开左右波源，我们还可以清晰看到两列波的叠加现象。由此可知，本实用新型结构简单，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1.一种教学演示装置，其特征在于所述教学演示装置包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。
2.根据权利要求1所述的教学演示装置，其特征在于所述主控电路包括STC单片机， 所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。
3.根据权利要求2所述的教学演示装置，其特征在于所述显示电路包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分采用芯片。
4.根据权利要求3所述的教学演示装置，其特征在于所述STC单片机采用STC-12C5A 系列44脚的单片机，通过其I/O 口输出高低电平，再通过该高低电平控制点亮所述显示电路的每一个LED灯。
5.根据权利要求3或4所述的教学演示装置，其特征在于所述显示部分由12个8*8 的LED点阵组成。
6.根据权利要求3或4所述的教学演示装置，其特征在于所述驱动部分由74HCM5和 74HC373 组成。
7.根据权利要求6所述的教学演示装置，其特征在于所述74HC373为三态输出的八D 透明锁存器，多块74HC373可通过自身的引脚进行级联。
8.根据权利要求6所述的教学演示装置，其特征在于所述74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路。
9.根据权利要求1或2或3所述的教学演示装置，其特征在于所述控制面板上设有工作控制模式的按键，包括左波源按键、右波源按键、左反向按键、右反向按键、频率加按键、 频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。
10.根据权利要求1或2或3所述的教学演示装置，其特征在于所述电源为标准的+5V 电源。
专利摘要本实用新型涉及一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。优选的主控电路包括STC单片机，所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。与现有技术相比，本实用新型结构简单、操作方便、演示效果佳、人机互动好，便于学生理解波的形成与波的叠加原理。
文档编号G09B23/06GK202084221SQ20112012896
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者俞晓峰, 吴剑, 查林兵, 王冠凌, 蔡金平, 袁慧芬, 顾梅, 马哓琼 申请人:安徽工程大学
技术领域：
本实用新型涉及一种教学演示装置，尤其涉及一种用于演示波的形成与波的叠加原理的教学演示装置。
背景技术：
由于一些物理化学领域的知识比较抽象，老师仅仅靠口头讲述和PPT演示很难让学生完全理解透彻；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，让学生能够轻松的接受与理解，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、抛物线曲线现象，以及演示化学物质溶解现象等等，这些对于学生学习物理化学知识起到了很好的作用。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 “以缓慢机械振动形成波，通过质点的振动来演示波的叠加”的教学演示装置。波是中学物理教学中必须掌握的一个重要知识点，其内容比较抽象，目前一般是采用麻绳或者昂贵的 flash演示；用麻绳演示困难，并且不宜操作，演示效果不明显；而flash动画演示成本昂贵，不能让学生亲身体验，学生理解不透彻。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服现有麻绳演示波形操作不便、效果欠佳以及 flash动画演示波形成本昂贵、人机互动欠佳、不便于学生理解等缺陷而提供一种结构简单、操作方便、演示效果佳、人机互动好且便于学生理解的用于演示波的形成与波的叠加原理的教学演示装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。所述主控电路包括STC单片机，所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。所述STC单片机是质点振动形成波和波的叠加显示的核心部分，是整个系统的控制部分。所述显示电路包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分采用芯片。所述STC单片机采用STC-12C5A系列44脚的单片机，通过其I/O 口输出高低电平， 再通过该高低电平控制点亮所述显示电路的每一个LED灯。所述显示部分由12个8*8的LED点阵组成。所述驱动部分由74HC245和74HC373组成。[0012]所述74HC373为三态输出的八D透明锁存器，多块74HC373可通过自身的引脚进行级联。所述74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路.所述控制面板上设有工作控制模式的按键，包括左波源按键、右波源按键、左反向按键、右反向按键、频率加按键、频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。所述点加速、点减速按键是控制质点的机械振动的速度，来演示波形成的实质过程；通过所述频率、幅度按键可以让学生清楚的看到不同频率，不同幅度下的波的叠加现象。所述电源为标准的+5V电源。与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于结构简单，使用方便，演示效果佳， 人机互动好，能让学生通过操作直接在视觉上看到“质点振动形成波和波的叠加”的物理现象，便于学生理解；同时能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为本实用新型结构示意图；图2为本实用新型控制面板及显示电路中显示部分的结构示意图；图3为本实用新型显示电路中部分点阵驱动电路图；图4为本实用新型主控电路电路图；图5为本实用新型电源与键盘连接电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1、2所示，本实施例提供一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、 电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。所述电源与键盘连接电路图如图5所示。本实施例中，所述主控电路包含STC单片机，STC单片机是波的形成和波的叠加显示的核心部分，该单片机通过预先的编程设置控制显示电路的显示效果。本实施例中，优选采用STC-12C5A系列。所述主控电路电路图如图4所示。本实施例中，所述显示电路包含显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵， 所述驱动部分采用芯片实现。本实施例中，所述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显示电路中点阵的每一个LED彩灯，实现“质点振动形成波和波的叠加”的效果。点阵实际就是一定数目的LED彩灯，点亮所有的平衡位置上的灯， 第一个点亮后，就往上进行移动，每移动一个点就会带动后面的点的移动。其实这些LED灯的点只是在平衡位置上下振动，但是这样就形成了波，因为波的形成就是质点在平衡位置做机械振动形成的。波的叠加是左右波源同时打开，当左右波源同时打开时，他们波源的状态显示灯点亮，两边形成的波往中间移动，最后进行叠加。[0028]本实施例中，所述显示电路的显示部分由12个8*8(边长为53mm)的点阵组成，其驱动部分由74HC245和74HC373共同实现。所述74HC373为三态输出的八D透明锁存器。 74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路。在主控电路的控制下，通过74HC245和74HC373 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，可以选择多块 74HC373可以通过自身的引脚进行级联。所述显示电路中部分点阵驱动电路图如图3所示。本实施例中，所述控制面板上设有工作模式按键，包括左波源按键、右波源按键、 左反向按键、右反向按键、频率加按键、频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。所述点加速、点减速按键是控制质点的机械振动的速度，来演示波形成的实质过程；通过所述频率、幅度按键可以让学生清楚的看到不同频率，不同幅度下的波的叠加现象。本实施例中，所述电源为标准的+5V电源。本实施例中，通过控制点阵显示部分上的一个点(即点亮LED彩灯)的移动速度， 速度很慢时，可以清晰的看到点的上下振动。然后就会看到清晰波形的轮廓。通过速度的调节，频率的调节和幅度的调节，我们可以清晰看到不同情况下的波形。如果同时打开左右波源，我们还可以清晰看到两列波的叠加现象。由此可知，本实用新型结构简单，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1.一种教学演示装置，其特征在于所述教学演示装置包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。
2.根据权利要求1所述的教学演示装置，其特征在于所述主控电路包括STC单片机， 所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。
3.根据权利要求2所述的教学演示装置，其特征在于所述显示电路包括显示部分和驱动部分，所述显示部分为LED点阵，所述驱动部分采用芯片。
4.根据权利要求3所述的教学演示装置，其特征在于所述STC单片机采用STC-12C5A 系列44脚的单片机，通过其I/O 口输出高低电平，再通过该高低电平控制点亮所述显示电路的每一个LED灯。
5.根据权利要求3或4所述的教学演示装置，其特征在于所述显示部分由12个8*8 的LED点阵组成。
6.根据权利要求3或4所述的教学演示装置，其特征在于所述驱动部分由74HCM5和 74HC373 组成。
7.根据权利要求6所述的教学演示装置，其特征在于所述74HC373为三态输出的八D 透明锁存器，多块74HC373可通过自身的引脚进行级联。
8.根据权利要求6所述的教学演示装置，其特征在于所述74HC245为典型的TTL型三态缓冲门电路。
9.根据权利要求1或2或3所述的教学演示装置，其特征在于所述控制面板上设有工作控制模式的按键，包括左波源按键、右波源按键、左反向按键、右反向按键、频率加按键、 频率减按键、幅度加按键、幅度减按键、点加速按键以及点减速按键，所述按键均与所述主控电路的控制端连接。
10.根据权利要求1或2或3所述的教学演示装置，其特征在于所述电源为标准的+5V 电源。
专利摘要本实用新型涉及一种教学演示装置，包括主控电路、显示电路、键盘、电源和控制面板；所述主控电路与所述显示电路连接，并控制所述显示电路的显示状态，所述电源连接所述主控电路和所述显示电路，所述键盘、控制面板与所述主控电路连接。优选的主控电路包括STC单片机，所述STC单片机通过预先的编程设置控制所述显示电路的显示状态。与现有技术相比，本实用新型结构简单、操作方便、演示效果佳、人机互动好，便于学生理解波的形成与波的叠加原理。
文档编号G09B23/06GK202084221SQ20112012896
公开日2011年12月21日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者俞晓峰, 吴剑, 查林兵, 王冠凌, 蔡金平, 袁慧芬, 顾梅, 马哓琼 申请人:安徽工程大学
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