于穆涵(北方交通大學(xué)附屬中學(xué),北京 100081)

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數(shù)字電路控制的單像素矩陣黑板

于穆涵*
(北方交通大學(xué)附屬中學(xué),北京 100081)

【摘 要】文章介紹了我國(guó)黑板、白板以及電子黑白版發(fā)展的現(xiàn)狀,分析了電子黑板、電子白板、投影機(jī)或單片機(jī)控制的LED黑板等現(xiàn)有技術(shù),設(shè)計(jì)了基于邏輯運(yùn)算及或與非門電路功能的單像素矩陣黑板。不僅能用于學(xué)校教育,還能用于各種體育比賽的信息提示牌、各種市場(chǎng)的商品信息和價(jià)格展示牌、公共場(chǎng)所的指路牌等,使書(shū)寫(xiě)更為便捷、環(huán)保和節(jié)能。

【關(guān)鍵詞】LED矩陣 電子黑板 門電路控制 可印刷 低成本

1 項(xiàng)目背景及目的

1.1 引言

在我們的日常課堂學(xué)習(xí)中,老師講課經(jīng)常使用粉筆在黑板上書(shū)寫(xiě)板書(shū),粉筆書(shū)寫(xiě)會(huì)產(chǎn)生許多粉塵,污染環(huán)境,不利于身體健康;多媒體觸摸屏離不開(kāi)電腦,教師在觸屏上即時(shí)書(shū)寫(xiě)也不是很方便好用,同時(shí)在觀看者的角度投影機(jī)電屏黑板面積小、對(duì)比度較低、光線直射和電子屏幕的反射都會(huì)直接或間接地影響學(xué)生的視力,不利于營(yíng)造學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境。

總之,需要對(duì)現(xiàn)在的黑板采取創(chuàng)新性改革,那么如何來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題呢？這啟發(fā)我們?cè)O(shè)計(jì)和制作一個(gè)無(wú)電腦控制、方便書(shū)寫(xiě)的電子黑板。

1.2 項(xiàng)目背景

在努力尋求解決方案的過(guò)程中,我們注意到城市主路上的交通信息提示屏和學(xué)校內(nèi)的電子顯示屏,它們都是利用LED矩陣方式顯示信息的。同時(shí),在物理課和電子課當(dāng)中我們接觸到了數(shù)字電路控制,這些知識(shí)啟發(fā)我們采用LED矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示,通過(guò)書(shū)寫(xiě)筆、擦除器等控制矩陣LED點(diǎn)亮或熄滅。

1.2.1 目前黑板現(xiàn)狀

最早在文字發(fā)明前,人類發(fā)現(xiàn)可以用木炭作畫(huà)。在歐洲的巖洞中發(fā)現(xiàn)過(guò)一些古代的壁畫(huà),畫(huà)著壁畫(huà)的巖壁從廣義的角度來(lái)說(shuō)已經(jīng)可以稱作“黑板”。 教育的歷史有幾千年,但黑板的發(fā)明,到今天也就兩百多年的歷史[1],黑板從最早的用黑色涂料涂抹在木板,水泥等堅(jiān)硬物體表面,到九十年代的水磨玻璃,彩涂鋼板,復(fù)合材料板....見(jiàn)證了世界教育事業(yè)的一步步發(fā)展,為人類傳播知識(shí),普及教育,立下了汗馬功勞。

目前在中國(guó)廣泛使用的是以墨綠色為底色,使用粉筆書(shū)寫(xiě)的新型黑板,但是這種相對(duì)“先進(jìn)”的黑板對(duì)教師的健康影響也是不可忽視的[2]。教師在課堂上經(jīng)常需要在黑板上書(shū)寫(xiě)、繪圖和講解。在40分鐘以上的一節(jié)課里,就要擦寫(xiě)數(shù)次。下課時(shí),往往在手上、袖子上,甚至頭發(fā)、肩膀上都留下一層白色粉筆灰。天天如此,年復(fù)一年,工作20～30年后,消磨了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的粉筆。盡管目前使用的是所謂對(duì)人無(wú)害的石膏粉筆,但是每天生活在粉筆灰中的老師仍然會(huì)有鼻、咽、喉等部位的不適。

1.2.2 目前白板現(xiàn)狀

白板是通常白色的金屬板材料制的書(shū)寫(xiě)平面。白板的作用與黑板類似,是一種可反復(fù)擦寫(xiě)的書(shū)寫(xiě)工具。

白板目前存在的問(wèn)題主要是維護(hù)困難[3]。書(shū)寫(xiě)需要使用專用的白板筆,如果使用劣質(zhì)的白板筆會(huì)導(dǎo)致無(wú)法徹底擦出,在白板上留下痕跡,天長(zhǎng)日久會(huì)影響白板的整體效果;使用過(guò)程中的磕碰或積灰如果處理不當(dāng)也會(huì)對(duì)白板的壽命造成極大的影響。另外,白板書(shū)寫(xiě)過(guò)程中使用的白板筆內(nèi)含有有機(jī)溶劑,有機(jī)溶劑揮發(fā)后不可避免的會(huì)被人體吸入,久而久之必然會(huì)對(duì)身體健康產(chǎn)生不利影響。

1.2.3 目前電子黑板現(xiàn)狀

目前的電阻屏和電容屏的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴。根據(jù)我們的調(diào)查,現(xiàn)在學(xué)校應(yīng)用的投影儀白板、電子觸摸屏黑板價(jià)格都在萬(wàn)元以上,并且書(shū)寫(xiě)繁瑣;電腦觸屏需要計(jì)算機(jī),使用不便,成本很高,不便于推廣,不適合用于學(xué)校教育。同時(shí)電子黑板面積小、亮度與環(huán)境作業(yè)對(duì)比度較大,極易引起視力疲勞;光線直射和電子屏幕的反射都會(huì)直接或間接地影響學(xué)生的視力,不利于營(yíng)造學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境。

我國(guó)低視力近千萬(wàn)人,尤其是在兒童及青少年當(dāng)中,患病率極高。全國(guó)學(xué)生體質(zhì)健康調(diào)研最新數(shù)據(jù)表明,我國(guó)小學(xué)生近視眼發(fā)病率為22.78%,中學(xué)生為55.22%,高中生為70.34%[4]。這幾數(shù)字令人震驚,也對(duì)我們中學(xué)生敲響了預(yù)防近視的警鐘。

1.2.4 目前電子白板現(xiàn)狀

投影與屏幕分離,不便于老師的使用,且投影不清晰,學(xué)生很難分辨。而且媒體的選擇是根據(jù)教學(xué)的需要而定,適用于教師教學(xué)的媒體才是需要的。目前,許多教師沒(méi)有把交互式電子白板當(dāng)成黑板那樣使用,而是把它復(fù)雜化為課件操作?？偸腔ㄙM(fèi)大量時(shí)間提前做好電子白板課件,把情境提前輸入到電子白板中,課堂上還是忙于操作課件。這樣,教師們就從過(guò)去的黑板教學(xué)下課件操作的奴隸轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮影装褰虒W(xué)下的課件操作奴隸[5],電子白板沒(méi)有讓教師從課件編輯、制作、操作中解放出來(lái)。

在光明教育網(wǎng)對(duì)樂(lè)山市使用的電子白板對(duì)視力的影響當(dāng)中:12所學(xué)校電子白板覆蓋率達(dá)80%,37個(gè)教學(xué)班,學(xué)生1999人。在最終形成的調(diào)查匯總表顯示,平均每節(jié)課運(yùn)用電子白板的時(shí)間為20分鐘,平均近視率約20%。

1.2.5 目前投影儀現(xiàn)狀

(1)CRT投影機(jī)。CRT是英文Cathode Ray Tube的縮寫(xiě),譯作陰極射線管。作為成像器件,它是實(shí)現(xiàn)最早、應(yīng)用最為廣泛的一種顯示技術(shù)。這種投影機(jī)可把輸入信號(hào)源分解成R(紅)、G(綠)B(藍(lán))三個(gè)CRT管的熒光屏上,熒光粉在高壓作用下發(fā)光系統(tǒng)放大、會(huì)聚、在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學(xué)系統(tǒng)與RT管組成投影管,通常所說(shuō)的三槍投影機(jī)就是由三個(gè)投影管組成的投影機(jī),由于使用內(nèi)光源,也叫主動(dòng)式投影方式。CRT技術(shù)成熟,顯示的圖像色彩豐富,還原性好,具有豐富的幾何失真調(diào)整能力[6];但其重要技術(shù)指標(biāo)圖像分辨率與亮度相互制約,直接影響CRT投影機(jī)的亮度值,到目前為止,其亮度值始終徘徊在300流明以下。另外CRT投影機(jī)操作復(fù)雜,特別是會(huì)聚調(diào)整繁瑣,機(jī)身體積大,只適合安裝于環(huán)境光較弱、相對(duì)固定的場(chǎng)所,不宜搬動(dòng)。

(2)LCD投影機(jī)。LCD投影機(jī)是液晶技術(shù)、照明科技以及集成電路的發(fā)展帶來(lái)的高科技產(chǎn)物。其關(guān)鍵技術(shù)是液晶板的制造。LCD投影機(jī)利用液晶的光電效應(yīng),即液晶分子的排列在電場(chǎng)作用下發(fā)生變化,影響其液晶單元的透光率或反射率,從而影響它的光學(xué)性質(zhì),產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖像?，F(xiàn)在的LCD投影機(jī)最高支持分辨率可以達(dá)到1600×1200(UXGA),使用時(shí)間可以延長(zhǎng)至8小時(shí)以上,具有很高的亮度和高保真的圖像色彩,可以方便地接入各種視頻信號(hào)。它們體積小巧,重量輕,便于攜帶。LCD投影是目前市場(chǎng)的主流,特別是3LCD的實(shí)現(xiàn),使其競(jìng)爭(zhēng)力大大加強(qiáng)。與后起之秀DLP投影相比,LCD投影更為成熟一些。

(3)DLP投影機(jī)。數(shù)碼光處理投影機(jī)是美國(guó)德州儀器公司以數(shù)字微鏡裝置 DMD芯片作為成像器件,通過(guò)調(diào)節(jié)反射光實(shí)現(xiàn)投射圖像的一種投影技術(shù)。它與液晶投影機(jī)有很大的不同,它的成像是通過(guò)成千上萬(wàn)個(gè)微小的鏡片反射光線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。DLP投影也是市場(chǎng)的主流之一,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,目前已幾乎跟LCD投影分庭抗禮。而在DLP投影機(jī)中,又分單片DLP投影機(jī)、兩片DLP投影機(jī)和三片DLP投影機(jī),盡管三片DLP投影機(jī)優(yōu)勢(shì)明顯,但高昂的價(jià)格阻礙了其市場(chǎng)表現(xiàn)。需要說(shuō)明的是,DLP投影機(jī)的色域比較狹小。

(4)LCOS投影機(jī)。LCOS投影機(jī)是技術(shù)成本最低廉的機(jī)型,但目前還算新生事物。制約LCOS投影發(fā)展的除了價(jià)格因素,還有其對(duì)比度較低,便攜性較差等。

2 研究過(guò)程

作為一個(gè)有著廣泛應(yīng)用背景的研究領(lǐng)域,基于邏輯電路中邏輯代數(shù)的運(yùn)算[7],成為本項(xiàng)目選題的依據(jù)。研究過(guò)程確定如下:

查閱各種文獻(xiàn)資料,找出不同于電子黑板、電子白板、投影機(jī)或單片機(jī)控制的LED黑板等現(xiàn)有技術(shù)的解決方案。解決方案如下:

2.1 單片機(jī)控制電子黑板

表1

表2

表3

因?yàn)閱纹瑱C(jī)的可編程屬性,可以簡(jiǎn)化我們的設(shè)計(jì)步驟,所以最初我們選擇了用單片機(jī)作為電子黑板的控制核心。

運(yùn)用單片機(jī)制作的方案原理如圖1。

D1-D8是光線輸入傳感器,圖中是利用二極管方向特性測(cè)出光線強(qiáng)度,判斷是否有信號(hào)輸入;

D9-D16是LED發(fā)光管,用做顯示;

U1是單片機(jī);通過(guò)AD轉(zhuǎn)換檢測(cè)D1-D8的輸入電壓,判斷是否有光線照射到,如有,則判斷對(duì)應(yīng)的LED發(fā)光管是否點(diǎn)亮?如沒(méi)有,則點(diǎn)亮,如已點(diǎn)亮,則關(guān)閉;

采用輪流查詢的方式,檢查個(gè)單元,流程如圖2。

單片機(jī)技術(shù)并不是最基礎(chǔ)的控制技術(shù),在產(chǎn)品的制作過(guò)程中無(wú)法大規(guī)模進(jìn)行印刷[8];單片機(jī)控制的成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于使用芯片控制的成本。隨著黑板像素?cái)?shù)量的提高,所需要的單片機(jī)數(shù)量迅速增加,成本也隨之大幅增加。可見(jiàn)單片機(jī)控制并不能滿足我們所設(shè)想的大規(guī)模生產(chǎn)的要求,所以我們放棄了使用單片機(jī)控制的方案。

2.2 555芯片控制電子黑板

在放棄了單片機(jī)控制的方案后,我們轉(zhuǎn)向了使用555計(jì)時(shí)器控制的方案,其簡(jiǎn)單原理如圖3。

這個(gè)是基于555 IC芯片的雙穩(wěn)態(tài)控制電路。

QS1 R1 555 IC的第2腳組成清除觸發(fā)電路;

QS2 R2 555 IC的第6腳組成觸發(fā)LED的點(diǎn)亮電路;

下面的按鍵用做清除功能;

當(dāng)QS2接收到觸發(fā)信號(hào)后,TLC555輸出低信號(hào),LED指示燈點(diǎn)亮;

555芯片控制已經(jīng)比單片機(jī)控制有所簡(jiǎn)化,也達(dá)到了單像素控制的目標(biāo)。但是555芯片的價(jià)格仍然偏高,不利于大規(guī)模產(chǎn)品的生產(chǎn),所以555芯片的控制電路依然不能為我們所使用。

2.3 T觸發(fā)器控制電子黑板

在555芯片后,單像素控制的電路已經(jīng)得到了驗(yàn)證,但是成本依然需要降低。而觸發(fā)器芯片的價(jià)格相比于555芯片要便宜得多,故我們繼續(xù)對(duì)基于觸發(fā)器控制的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

觸發(fā)器工作方案的想法如下:

因?yàn)門觸發(fā)器具有高電平反轉(zhuǎn)的特性,符合我們對(duì)控制電路的要求,所以選用T觸發(fā)器作為主要的觸發(fā)器。

表1為本作品真值表。S表示控制擦寫(xiě)狀態(tài)的開(kāi)關(guān),1表示黑板處于寫(xiě)狀態(tài),只可寫(xiě)不可擦;T表示紅外光敏二極管,0表示無(wú)信號(hào)(筆沒(méi)有觸碰到黑板進(jìn)行操作),1表示有信號(hào)(筆觸碰黑板進(jìn)行擦或?qū)懖僮?;Qn表示發(fā)光二極管的初狀態(tài),0代表初狀態(tài)熄滅,1代表初狀態(tài)點(diǎn)亮。Qn+1表示發(fā)光二極管的末狀態(tài),0代表末狀態(tài)熄滅,1代表末狀態(tài)點(diǎn)亮。

利用真值表我們找到了與T觸發(fā)器工作不同的兩種情況,在這兩種情況下,T觸發(fā)器不工作。T觸發(fā)器不工作也就意味著在這些情況下需要停止觸發(fā)器的工作,以免影響到控制電路的正常使用。我們?cè)O(shè)計(jì)使用74LS157數(shù)據(jù)選擇器作為T觸發(fā)器的開(kāi)關(guān)控制其工作與否。

由于沒(méi)有專用T觸發(fā)器芯片,我們采用將JK觸發(fā)器兩個(gè)輸入端相連的方式實(shí)現(xiàn)T觸發(fā)器功能。最終我們?cè)O(shè)計(jì)出利用74LS157數(shù)據(jù)選擇器作為開(kāi)關(guān)、74LS107 JK觸發(fā)器、74LS00與非門芯片進(jìn)行控制的像素點(diǎn)。

但是,該種方法使用了過(guò)多種類的元件不利于大規(guī)模印刷制作;JK觸發(fā)器需要外接信號(hào)源作為時(shí)鐘信號(hào)才能正常工作,增加了成本。由于此時(shí)完整的真值表已經(jīng)寫(xiě)出,通過(guò)簡(jiǎn)化可以用門電路實(shí)現(xiàn)所有功能,最終我們放棄了觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)控制功能而采用最基礎(chǔ)的門電路方法進(jìn)行控制。

2.4 門電路控制電子黑板

經(jīng)歷了以上的多種方法嘗試后,最終采用的方法是利用與非門電路實(shí)現(xiàn)功能,具體實(shí)現(xiàn)方法將在下一章進(jìn)行說(shuō)明。

2.5 所做的工作

(1)利用LED矩陣方式顯示信息。

(2)讓LED的顯示滿足人們常規(guī)的書(shū)寫(xiě)和擦除習(xí)慣,問(wèn)題轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)ED的點(diǎn)亮和熄滅與人們的書(shū)寫(xiě)和擦除兩種動(dòng)作相聯(lián)系,對(duì)應(yīng)書(shū)寫(xiě)的粉筆和擦除的板擦,需要兩個(gè)物體或兩種方式完成電子黑板上的書(shū)寫(xiě)和擦除。

(3)借助邏輯運(yùn)算與復(fù)合邏輯關(guān)系、真值表等,反演化簡(jiǎn),由邏輯式畫(huà)出邏輯圖。

(4)利用單片機(jī)、555芯片、觸發(fā)器、門電路等多種方式實(shí)現(xiàn)了LED矩陣黑板的控制;利用555芯片、觸發(fā)器、門電路等方法實(shí)現(xiàn)了矩陣黑板的單像素控制。

3 單像素矩陣黑板的實(shí)現(xiàn)

簡(jiǎn)單的原理為:每一個(gè)發(fā)光點(diǎn)的控制是由書(shū)寫(xiě)筆、擦除器利用電子元器件或門電路的組成的具有邏輯功能的電路,借助電平高低邏輯狀態(tài)實(shí)現(xiàn)LED驅(qū)動(dòng)電路的通和斷,從而實(shí)現(xiàn)該點(diǎn)的發(fā)光與否的控制,書(shū)寫(xiě)筆劃過(guò),LED發(fā)光,書(shū)寫(xiě)筆寫(xiě)字或畫(huà)圖,黑板上就會(huì)留下由發(fā)光LED構(gòu)成的文字或圖形。擦除器劃過(guò),LED關(guān)閉,黑板上的文字或圖形消失,從而制作出創(chuàng)新矩陣黑板。使用者只需通過(guò)開(kāi)閉開(kāi)關(guān),選擇手中書(shū)寫(xiě)筆擦除器的狀態(tài)即可通過(guò)LED亮滅在單像素矩陣黑板上書(shū)寫(xiě)擦除,非常方便。

同時(shí),由于利用與非門等底層基礎(chǔ)電子元器件控制每一個(gè)像素,這樣單像素矩陣黑板可以實(shí)現(xiàn)大面積印制。

3.1 書(shū)寫(xiě)筆和擦除器的設(shè)計(jì)

書(shū)寫(xiě)筆和擦除器選用的均為非可見(jiàn)光紅外波段的發(fā)光二極管,與之對(duì)應(yīng)的是相應(yīng)的非可見(jiàn)光接收二極管?？梢?jiàn)光發(fā)光管和接受管容易受到環(huán)境光線影響,導(dǎo)致黑板出現(xiàn)不可寫(xiě)或不可擦等問(wèn)題,所以選用非可見(jiàn)光的紅外波段對(duì)管。目前實(shí)現(xiàn)的只有單點(diǎn)寫(xiě)入和單點(diǎn)擦除功能,將來(lái)會(huì)設(shè)計(jì)出面寫(xiě)入或面擦除的工具。

3.2 邏輯運(yùn)算及或與非門電路

本項(xiàng)目用到了邏輯“與非”。只有當(dāng)決定事物結(jié)果的所有條件全部具備時(shí),結(jié)果才會(huì)發(fā)生,這種邏輯關(guān)系稱為與邏輯關(guān)系[9];結(jié)果總是和條件呈相反狀態(tài),這種邏輯關(guān)系稱為非邏輯。設(shè)低電平為“0”,高電平為“1”。若輸入“0”和“1”,輸出“0”;輸入“0”和“0”,輸出“0”;輸入“1”和“1”,輸出“1”,則為與邏輯關(guān)系。若輸入“0”,輸出“1”;輸入“1”,輸出“0”,則為非邏輯。與邏輯和非邏輯是邏輯代數(shù)中的基本運(yùn)算, 與非是復(fù)合邏輯關(guān)系。與非邏輯的表達(dá)式為，,邏輯運(yùn)算規(guī)律為有0得1,全1得0。我們利用了這種邏輯運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)了單像素矩陣黑板。

表2為本作品真值表。S表示控制擦寫(xiě)狀態(tài)的開(kāi)關(guān),1表示黑板處于寫(xiě)狀態(tài),只可寫(xiě)不可擦;T表示紅外光敏二極管,0表示無(wú)信號(hào)(筆沒(méi)有觸碰到黑板進(jìn)行操作),1表示有信號(hào)(筆觸碰黑板進(jìn)行擦或?qū)懖僮?;Qn表示發(fā)光二極管的初狀態(tài),0代表初狀態(tài)熄滅,1代表初狀態(tài)點(diǎn)亮。Qn+1表示發(fā)光二極管的末狀態(tài),0代表末狀態(tài)熄滅,1代表末狀態(tài)點(diǎn)亮。

我們依然沿用了在設(shè)計(jì)觸發(fā)器時(shí)所寫(xiě)出的真值表。通過(guò)該表可以做出該邏輯功能的卡諾表3。

利用卡諾表3方式化簡(jiǎn),可將邏輯表達(dá)式寫(xiě)為:

為了簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì),盡可能少的使用元件種類,所以我們通過(guò)反演定理將邏輯化簡(jiǎn)為僅有與非門的形式。

反演定理為

則有

3.3 電路圖

圖4中S1為擦寫(xiě)開(kāi)關(guān),斷開(kāi)時(shí)為擦狀態(tài),導(dǎo)通時(shí)為寫(xiě)狀態(tài);U1為74LS00N,4路雙輸入與非門,作為電路的運(yùn)算控制部分;D1為紅外波段光敏二極管,檢測(cè)“粉筆”的是否寫(xiě)入狀態(tài);LED1為發(fā)光二極管,是黑板的顯示功能;Vcc為5V直流電壓源,實(shí)驗(yàn)用采用4節(jié)5號(hào)充電電池代替。

4 本項(xiàng)目的特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

如今,印刷電路板技術(shù)已經(jīng)日益成熟,更大程度上簡(jiǎn)化了電子黑板的印制過(guò)程,降低了制作成本,提升了數(shù)字電路控制的單像素矩陣黑板的創(chuàng)新價(jià)值。本項(xiàng)目在制作過(guò)程中下列幾個(gè)方面具有一定的特點(diǎn):

(1)單像素矩陣黑板由LED、光敏管等基礎(chǔ)電子元器件組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉,便于制造,工作穩(wěn)定;

(2)在損壞時(shí)只會(huì)損壞一個(gè)點(diǎn)陣點(diǎn),對(duì)整體無(wú)大影響;

(3)LED發(fā)光二極管選取毛玻璃外罩,減小對(duì)眼睛的損傷,且可視角度大;

(4)與普通黑板和白板相比,沒(méi)有了粉塵及白板筆墨水對(duì)人的健康的影響,且易擦除;

(5)與電子黑板、電子白板、投影儀相比,不需要計(jì)算機(jī),無(wú)對(duì)比度問(wèn)題,使用簡(jiǎn)單方便,且任何人都可以使用,使老師不再是黑板的奴隸;

(6)LED發(fā)光二極管采用直流供電,不會(huì)產(chǎn)生頻閃效應(yīng),對(duì)保護(hù)視力有利;

(7)成本很低,便于推廣;

(8)可以實(shí)現(xiàn)印刷。

印刷電路的好處是不用在電路板上一次一次地進(jìn)行焊接,免去了大量復(fù)雜的手工接線操作[10],而且能達(dá)到高精度,使電路板的生產(chǎn)效率大大提高。印刷業(yè)可以將大的圖片縮小制版,印刷電路同樣也可以把電子線路圖縮小制版,從而為集成電路的產(chǎn)生準(zhǔn)備了條件。

印刷電路是把導(dǎo)體圖形用印制手段蝕刻或感光在一塊絕緣基板上,是使電子元件互相連接的一種電子電路。它已經(jīng)可以使用自動(dòng)繪圖儀迅速地把導(dǎo)體圖形直接描繪在玻璃版上制版,然后印刷出來(lái)。印刷電路使電子設(shè)備的批量生產(chǎn)變得簡(jiǎn)單易行,使電子黑板性能一致,質(zhì)量穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)緊湊。

5 設(shè)計(jì)不足點(diǎn)

(1)在顏色方面只實(shí)現(xiàn)了單色書(shū)寫(xiě);

(2)在使用的過(guò)程中會(huì)耗費(fèi)電能;

(3)由于單像素矩陣黑板由單像素矩陣組成,無(wú)法顯示圖像;

(4)無(wú)法保存在單像素矩陣黑板所書(shū)寫(xiě)的字符。

6 應(yīng)用情形

門電路單像素控制電子黑板的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)黑板、白板、投影機(jī)等現(xiàn)有技術(shù)的形式,實(shí)現(xiàn)了黑板的革命。

門電路單像素控制電子黑板不僅能用于學(xué)校教育,還能用于其他很多場(chǎng)所,如:各種體育比賽的信息提示牌、各種市場(chǎng)的商品信息和價(jià)格展示牌、公共場(chǎng)所的指路牌等。大規(guī)模電路印刷技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使得成本大大降低,為構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)做出了貢獻(xiàn)。

7 致謝

在項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中,我的收獲不僅僅是知識(shí)層面的,也是無(wú)法完全用語(yǔ)言能夠描述的。在項(xiàng)目的研究制作期間,從項(xiàng)目選題、方案設(shè)計(jì)、研究與實(shí)驗(yàn)到研究報(bào)告的撰寫(xiě)都得到了祖浩東老師、沈其中老師和張明堯老師的辛勤教誨和耐心指導(dǎo),在此向所有指導(dǎo)我?guī)椭业睦蠋焸冎乱猿绺叩木匆夂透兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和勤奮的工作作風(fēng)深深地感染了我,是我學(xué)習(xí)的榜樣,對(duì)我今后的學(xué)習(xí)、生活帶來(lái)有益而深遠(yuǎn)的影響。

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指導(dǎo)老師:祖浩東,沈其中,張明堯。

作者簡(jiǎn)介:于穆涵(1998—),女,北京人,北方交通大學(xué)附屬中學(xué)在校學(xué)生,校機(jī)器人社團(tuán)主要成員,多次參加北京市及全國(guó)機(jī)器人比賽并獲獎(jiǎng)。