唐佳恒-论文-444光立方的设计与实现
南京理工大学紫金学院
毕业设计说明书(论文)
作者: 唐佳恒学号：110404333
系：电子工程与光电技术
专业: 通信工程
题目: 4*4*4光立方的设计与实现
武晓光副教授
指导者：
(姓名) (专业技术职务)
评阅者：
(姓名) (专业技术职务)
2015 年 6 月
毕业设计说明书（论文）中文摘要
毕业设计说明书（论文）外文摘要
南京理工大学紫金学院
毕业设计（论文）评语
学生姓名：唐佳恒班级、学号：110404333
题目：4*4*4光立方的设计与实现
综合成绩：
毕业设计（论文）评语
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目次
1 绪论 (1)
1.1 光立方的发展背景 (1)
1.2 研究意义 (1)
1.3 章节安排 (1)
2 总体设计 (3)
2.1 光立方控制原理 (3)
2.2 系统的总体设计方案 (3)
2.3 各个模块的方案比较 (4)
3 系统硬件设计 (6)
3.1 单片机选型 (6)
3.2 单片机总控制电路 (8)
3.3 光立方显示电路 (12)
4 系统软件设计 (13)
4.1 软件编译 (13)
4.2 流程设计 (15)
4.3 显示设计 (16)
4.4 小结 (22)
结论与展望 (23)
致谢 (28)
参考文献 (29)
附录： (30)
1 绪论
1.1 光立方的发展背景
光立方在我国的起步还是相对比较晚,直到2009年，在北京天安门广场举行的国庆晚会才与大家相见。“光立方”在气势和整体感觉上,融合了北京奥运会开幕式“击缶而歌”和“活字印刷”的风格,而各种图案则与贯穿奥运会开幕式的“画卷”有异曲同工之妙[1]。光立方在国庆联欢晚会上演习结束之后, “光立方”这一个新名词在不知不觉之中吸引了许多人的目光。之后以“光立方”制作而成的手电筒也被应用在2010年的世博会的主题馆和中国馆。
随后“光立方”在中国被越来越多的人所留意，也有越来越多的人学习和制作光立方，他们在此基础上不断创新，开发出了更多的花样。其实在我们的日常生活中，“光立方”的各种产品早就已经存在了，只是我们没有去关注它。例如照明类光立方，常见的是在景观处所使用的装饰灯；还有就是应用在各种活动中的大屏幕上，色彩斑斓的效果非常绚丽。
1.2 研究意义
随着人们生活水平的提高，3D效果的欣赏已经成为了人们的追求，但是发展到现在3D还不能够普及到人们的生活当中去，因此要更好地把3D推广到日常生活中。在这一次的设计中，放弃了对平面LED灯的制作，而是转向3D效果的设计，利用3D制作出来的效果更加丰富多彩，不但可以吸引人们的目光，还可以提升人们的审美观，不用把视线集中在平面成像上。3D光立方是一种新型的显示资源，因此它所拥有的优势也是比较明显的，在体积方面非常小、功率消耗方面相比同类也降低很多、功能强大、优秀的拓展能力、微型化等。比起市面上使用的电子或数字电路的光照设备，在每一个方面都有显著的优势。最重要的是它的研究极具创意和启发，还可以应用于未来的3D手机、节能灯等产品，并且由于制作成本低廉，用3D所实现的智能产品对市场经济发展有很大的推动作用。
1.3 章节安排
具体安排如下：
第二章：主要说明了光立方的总体设计原理和各个结构都有一些什么特点，并且对不同的方案都作了比较。
第三章：详细说明了电路各个部分的排布、设计和功能，主要包括控制电路、驱动电路还有显示电路在光立方工作过程中的作用。
第四章：主要说明了软件调试的过程，软件设计的具体做法更加方便读者理解设计的整个架构和逻辑关系。
最后，对光立方的设计过程做出总结，并对光立方的发展前景进行描述。
2 总体设计
2.1 光立方控制原理
3D光立方看起来就像是一个三维的显示器，只不过这个光立方是由发光二极管组成的一个立方体。光立方显示的原理简单来说就是用单片机控制64个发光二极管，在不同时间段点亮动画效果所需要的发光二级管，然后便能看到图案或动画效果了。光立方的具体原理如下：
整个光立方由下到上一共分为4层，将每一层的总共16个发光二级管的负极焊接在一直线上，由于是双色的发光二极管，所以将32个正极分为两路焊接，其他层都对应焊接，然后再曾与曾直接对应焊接起来。然后再根据所要实现的动画效果，编写相应的程序来控制发光二极管。根据人眼的视觉暂留效果，设置每幅画面呈现动态，最终达到所要显示的内容。每一个发光二级管的点亮或者熄灭，都是由层控制端所决定的。
2.2 系统的总体设计方案
此次的光立方设计用的是层整体控制的方法，每一层都要引出两个正极引脚，然后将16个灯的阴极分为2路焊接起来，最后焊接到PCB板相对应引脚上就可以了。用64个双色发光二级管灯作为显示模块来构成光立方，再加上查询芯片的功能和作用，就可以确定基本思路。系统模块框图如图2.1所示。
图2.1 系统模块框
如上图2.1所示，此次设计的系统整体模块包括了以单片机为核心的控制模块，驱动模块、运放模块和显示模块。
2.3 各个模块的方案比较
2.3.1 单片机模块
方案一：采用常规的51单片机的作为光立方的主要控制芯片，存在两个明显的不足之处。第一，51单片机的内存比较小，而相对的制作3D光立方的动画所要的程序量比较大，会出现内存不足的情况。第二，如果采用89c51单片机作为主要控制芯片，还需要添加另外的芯片，这样的话不仅制作的成本上来了，在这同时也增加了工作量。所以不采用此方案。
方案二：采用MCS-51系列的STC12C5A60S2芯片作为控制芯片，这个芯片具有60K 的超大内存，非常适合用来存储光立方形成的多种动画的程序量，并且此芯片完全兼容普通8051单片机，而且内部集成度又非常高，具有超强的抗干扰能力，外部的复位可用可不用，运行的速度也比普通8051单片机快10倍左右。正是因为内部的高度集成，不需再添加其它的芯片，降低了成本，节约了时间，还在一定程度上减小了PCB 板的面积，更加小巧。
2.3.2 驱动模块
方案一：采用8个8050NPN三极管驱动。如果使用这一类驱动，就需要8个三极管对双色LED进行控制，数量太多，影响整理的布局和美观，最重要的是性价比不高，所以不建议使用此方案。
方案二：采用达林顿ULN2803来驱动，如果使用这一类驱动，第1个引脚到第8个引脚作为输入端，第11引脚到18作为输出端，工作能力是500mA\50V。虽然在很大程度上缩小了元件占用的空间，但是64个LED灯所需的电流没有那么大，因此性价比也不是很高，所以也不考虑此方案。
方案三：采用MCS-51系列的STC12C5A60S2芯片。由于此芯片的高度集成化，可以用I\O口直接驱动LED二极管，功率消耗也不大，而且可以只用一个芯片就能驱动LED，所以直接采用此芯片直接驱动。
2.3.3 运放模块
方案一：选用LM4562，这个芯片是高性能音频专用双运算放大器，这款芯片常用于制作专业级或者高端的音频系统，在本次的设计中，由于性价比不高，所以不推荐使用。
方案二：选用LM358p，这个芯片内部具备两个独立的、高增益、频率补偿的双运
算放大器，功耗低，价格低廉，非常适合本次的设计。
2.3.4 显示模块
方案一：我们在生活中常用的LED不容易聚光，当LED被点亮的时候光发散比较厉害，灯与灯之间会相互影响，效果比较混乱，直接导致视觉效果达不到要求，而且在质量方面也不过关。
方案二：我们选用方形或者草帽型双色雾状LED发光二极管，此类二极管的工作电压是3.5V左右，工作电流在6mA左右。这种二极管的特点是同时可以显示两种颜色，分别是红色和蓝色，在适当的控制下，可以变换更多的颜色，当64 个灯同时被点亮的时候效果更佳。效果如图2.2所示：
图2.2 方形双色雾状发光二极管
3 系统硬件设计
系统的硬件设计采用的方法很多，此次的设计在要求精简的前提下，又保证了功能的正常运行。
3.1 单片机选型
MCS-51系列的STC12C5A60S2单片机是宏晶科技生产的一款功能较为强大的单时钟/机器周的单片机，它是MCS-51系列单片机衍生产品中代表。这个系列的单片机在指令代码上可以完全兼容普通的8051单片机，而且这个单片机的与传统的单片机所不同的是它具有1T的内核，所以在速度上比普通8051单片机快10倍左右。但是在碰到对延迟有特殊要求的时候，便会对应转换成单片机的1/12。总的来说这款单片机是具有速度快，功率消耗低，抗干扰能力强等特点的新一代8051单片机。特别是在电机控制的方面，干扰信号比较强的情况下比传统8051单片机优势明显。
单片机特点
1）属于功能增强型51单片机，具有1T的内核，内部单时钟/机器周期，传统8051单片机的指令和代码在这款单片机中都可以运行
2）工作电压：STC12C5A60S2系列单片机工作的电压为3.5V -5.5V
STC12LE5A60S2 系列单片机工作的电压为2.2V -3.6V
3）工作频率范围：0～35MHZ，近似于普通8051单片机的0～420MHZ
4）用户可用的应用程序的空间大有8K / 16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60最大64k字节
5）片上集成1280字节RAM
6）通用I/O口（36/40/44个），复位后为准双向口/弱上拉（一般8051单片机I/O）可以设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可到达20mA，但是整个芯片最大不要超过120mA 7） ISP/IAP，ISP指的是直接将写好的程序下载到芯片里面，而芯片不需要从PCB板上取出来，IAP指的是通过操作之后将程序下载到芯片，也不需要特定的仿真器，只要通过串口（P3.0/P3.1）就可以下载已经编写好的程序代码，几秒内就可以完成
8）具备EEPROM功能，但是要注意的是此款单片机内部没有这个功能
9）看门狗功能
10）内部集成MAX810复位电路，不用再设计外部的复位电路，而且这个复位是非常可靠的，如果需要的话只要在外部接一个复位按键
11）外部掉电检测电路：这个电路主要是在遇到突发情况的时候可以把数据保存在EEPROM当中
12）时钟源：在外面接一个高精度的晶振，设计者在下载已经编写完成的程序时，能选择用外部高精度晶振/时钟，3.3V单片机为10MHZ左右。在设计的精确度不需要非常高的情况下，也可以用单片机的内部时钟，只是每一个单片机都存在制造误差，所以还是要根据实际测量的值作为标准
13）共有4个16位定时器，两个与传统的8051单片机兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但是有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可以实现2个16位定时器
14）3个时钟输出口，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟，其中选用这款单片机最主要的原因还是因为它本身具有A/D转换功能，而不需要外接其它A/D转换模块，这样不但使电路看起来更加精致和简单，与此同时也降低了制作成本，节约了时间，并且能够存储足够多的动画，达到非常好的效果
15） 2路PWM/PCA
---可以用来当做2路D/A使用
---可以用来当做另外的两个定时器
---可以用来再实现2个外部中断
16）通用全双工异步串行口，由于此单片机是增强型MCS-51，可以再使用别的一些软件来达成多串口的目的
17）封装：当I/O接口不够用的时候，可以用2到3根普通I/O口外接来扩展I/O端口，还可以用A/D作为按键扫描来节省I/O/,或者用双CPU，这样做的话就可以实现多线通信，
STC12C5A60S2单片机各个引脚功能不同，P0、P1、P2和P3口在常规状态下是双向I/O口，其余的有的引脚有双功能。这里只对第二功能说明。P3口的第二功能如表3.1所示。
表3.1 P3口的第二功能
引脚号第二功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2INTO外中断0
P3.3INTO外中断1
P3.4T0（定时/计数器0）
P3.5T1（定时/计数器1）
P3.6WR（外部数据存储器写选通输出端）
P3.7RD（外部数据存储器读选通输出端）
3.2单片机总控制电路
由于省略了其他的芯片，使得电路变得也更加简洁，控制电路也都集中在主控制芯片上了。如图3.1所示。
图3.1 总控制电路原理图
控制电路点亮二极管主要分为两中情况，如下图3.2所示，在这种情况下，被称为弱上拉/准双向口，它通过电压直接给I/O端口供电，是用灌电流的方式控制的。
图3.2 灌电流示意图
另外一种情况是如图3.3所示，叫做推挽/强上拉口，由图可以看见I/O端口的另一端连接的是地，是用拉电流控制发光二极管的。
图3.3 拉电流示意图
此次设计我们用的是第一种灌电流的方式，在发光二极管处于正向连接的时，在此状态下，反相器大概可以输出7 mA左右的电流，点亮二极管是绰绰有余的，所以采用灌电流这种方式来点亮发光二级光是非常适合的。
3.2.1 驱动电路
为了节约成本，并且使得体积可以尽可能的小一些，此次的设计没有选择硬件电路的集成设计，而是直接把驱动电路连同控制电路设计在了一起，并且选用主控制芯片作为光立方的驱动，如图3.4。
图3.4 共阴极驱动电路图
图中左侧上端的四个I/O端口连接的是共阴极发光二极管，下端的I/O端口连接的是主控制芯片的8个端口，在接收到程序后，直接在I/O端口的驱动下，实现各式各样的动画。
3.2.2 时钟电路
在设计中，我们设计时钟电路的时候，我们要清楚的知道时钟端口是怎么样使用的，并且还要知道这个端口的特点：
XTAL1端口：内部振荡电路的输入端口。
XTAL2端口：内部振荡电路的输出端口。
其实这两个端口就是一个反向的放大器，它可以作为一个时钟振荡电路，但是必须要用石英晶振连接之后才可以实现。
内部方式的的时钟电路就是如图3.5所示，只要在XTAL1端口处、XTAL2端口处接一个石英晶体并在两端接两个电容，这样就可以产生一个内部激荡电路，本次设计时钟电路部分主要元器件包括2个30pF电容和1个11.0592MHz晶振组成。
如果采用外部方式的时钟电路信号，把RXD端接地，然后在TXD端接一个振荡器。外部振荡信号要求选取频率低于11.0592 MHZ的方波。
时钟电路用的是并联谐振回路，这个回路是使用晶体与两个电容构建而成的。频率微测则是根据电容的大小来实现的。
图3.5 内部方式时钟电路图
3.2.3 运放电路
此次光立方的设计最大的变化就是多了一个双运算放大电路，这是为了能够在接入音频的时候来调节和放大模拟信号。
LM358P就是本次设计所用的一块双运算放大电路芯片，这个电路是由两个独立的高增益运算放大器所组成的，具有内部频率补偿。该电路可以在较宽的电源电压范围
内单电源工作，也可以在双电源条件下工作，在各个领域中有广泛的应用。芯片的内部电路图如图3.6所示。
图3.6 LM358P内部电路图
由于负输入端与输出端直接相连，所以反馈信号直接取自输出端的信号，实现电压并联负反馈。
NC器件选用的是0805规格贴片，这个贴片主要是保护电路的安全可以在上面连接，也可以不用连接。如图3.7就是双运算放大电路原理图。
图3.7 双运算放大电路原理图
此运算放大器主要对输入进来的弱信号进行放大，然后再把放大后的信号进行输出。图中5100欧姆的电阻为平衡电阻，这个电阻的阻值等于输入信号为零时，各个反向输入端总等效电阻。它是为了保证运放输入级差分放大电路的对称性。
3.2.4 显示转换电路
本次的设计没有采用复位电路，而是将这一部分改为功能转换，如图3.8所示。
图3.8 转换电路
一般作为复位电路都会连接在RST引脚，但是现在将电路接在P1.2引脚，由于整个P1引脚都可以当做A/D使用，在检测到有模拟信号输入时，按下按钮就可以通过单片机就模拟信号转换为数字信号，显示在光立方中。
3. 3 光立方显示电路
光立方显示电路是由4层4*4的双色发光二极管组成的，将它们焊接在一起之后，再连接到PCB板上，如图3.9所示。
图3.9 PCB板对应引脚图
图中J1、J3、J4、J5有三个引脚，J8～J19只有两个引脚，是由于已经把每一竖列上二极管的阴极连接在一起，只剩下两个阳极引脚。J6和J7的三个引脚连接的是第二、第三和第四层的LED负极。各层的连接方式都和上图一致，上面三层的阴极管脚可以通过导线连接到J6与J7的各引脚。
4 系统软件设计
4.1 软件编译
此次设计在编译方面用的是Keil uVision4，使用Keil uVision4这个软件能够进行C语言编程，当然如果使用的是其他Keil uVision系列的软件，也是可是进行编译的。一开始先在Keil uVision4的工程菜单中新建一个工程，要注意的是keil 里面没有本次所用单片机的头文件，所以头文件需要设计者自行补充并插入到程序里面。示例如下：
新建了一个工程之后，先把它另存为文件夹中，文件夹的名字可以自己命名，保存的类型为.c格式，并添加到组中。保存文件如图4.1所示。
图4.1 保存文件
在保持完成之后，我们就可以开始编写程序了，编译完之后，我们可以运行一下，看编译有没有错误如图4.2所示。
图4.2 编译没有错误
紧接着下一步要生成Hex文件，这一步步骤很重要，在菜单工程中选择“为目标Target1 设置选项”这一个选项，然后选择输出菜单，在产生HEX文件前面的方框中打上勾，点击确定，随后只有将写好的程序编译，就会生成HEX文件。生成HEX文件如图4.3所示。
图4.3 生成hex文件
在所有的的程序都编译结束之后，就要把HEX文件下载到芯片里面。运行STC-ISP 这一个软件，选择对应的单片机型号，接着打开HEX文件，选择正确的COMS通道，就能下载了。烧录程序对话框如图4.4所示。
图4.4 烧录程序对话框
光立方设计原理
黎明途电子 一.光立方原理 你的思维有多宽，光立方的动画就有多多。我猜想大家做光立方都是为了能 随性所欲的控制每一个灯珠，来实现自己想的一些精美动画。那么，让我们从光立 方的原理开始入手。一讲到原理，估计很多同学就头痛了。这里借鉴在网上找的 一些资料来帮助大家理解光立方的原理。先从点阵的点亮原理说吧，如图所示 这是一张led 的点阵图，如果我们想要点亮任意位置的led，我们只要在该位置 led所使用的列线接地，行线接上+V即可。 学过单片机的朋友，都知道数码管是怎么点亮的，其中有位选和段选之分， 通过扫描来实现所有数码管能正常工作以实现我们想要的数字。 点阵也一样，尽管是8*8的点阵，如果我们让整体能随意显示图案，那也需 要用动态扫描的方式来实现，否则无法实现对其精准的控制。所谓动态扫描，就是说我们一次只能让一行排或者一竖排的灯亮。每次只能这么点亮，8次为一个周期，从 左至右依次点一次，那么循环起来，我们看到的就是完整的图像了。
在这里，一共有8层。 想必大家对光立方的连接已经有了一定的了解，纵向一束的负极性引脚是要连在一起， 而横向一层的正极性角连在一起。从扫描的角度去说，那一次也只能够点亮一层。 这里光立方的一层有64个灯，我们想成之前那个8*8的平面点阵。光立方的每一层虽然有64个灯，但是我们会有64跟线分别连接到这些灯上，从而实现一次性的对64个灯进行控制。我们将一个立体画面从下往上分为8层，每次扫面一层这样一副画面就完成了。通常单片机引脚较少，我们采用74hc595芯片进行拓展（74hc595原理请参考595用户手册）。下面来一张电路图，此图是用595进行拓展的。 （这张图是模块原理图的截图，接线不是很清晰，可以参考原理图） 在图中，数据通过串行的方式，分别传送到每一个 74hc595中，再内部控制器储存这些数据，从而实现一层64个灯同时的点亮。 描述一个固定画面的显示，需要硬件执行8次扫描的过程。 1.将第一层64个点的数据传入8个74hc595中，控制uln2803层控制芯片打开第 一层开关，使第一层点亮，这个时候，其他层是灭的。 2.等待时间t。 3.熄灭第一层，开始向74hc595中传输第二层的数据，锁存，开启第二层总控制 开关，点亮第二层。 4.等待时间t。 .......
3d光立方开题报告
3d光立方开题报告 篇一：开题报告模板 郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告 注：课题来源要填写明确（如教师拟定、学生建议、某企事业单位项目等）课题类型：（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—制作（作品）（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题； 要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。 篇二：3D光立方论文(设计)任务书 XXXX毕业论文(设计)任务书 篇三：3D4光立方课程设计总结(完成版) 河北联合大学课程设计报 告书 项目名称：3D4光立方 班级： XX/12/13 目录 一、摘要 二、设计目的与要求 2.1设计目的 2.2设计要求 三、方案设计
3.1硬件方案设计 3.1.2 STC89C52RC单片机 3.2软件方案设计 3.3电源模块的实现 四、电路原理图 4.1最小系统原理图 4.2各层LED引脚图 五、测试及分析 5.1 测试方法及结果 5.2 分析与结论 六、实物图展示 七、心得体会 八、参考文献 附件 一、摘要： 当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机凭借着其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅猛。单片机体积小，质量小，抗干扰能力强，对环境要
就不高，价格低廉，灵活性好，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。 此次数电课程设计，我们采用的是STC89C52RC系列的单片机，利用此单片机来控制一个“光立方”。光立方顾名思义就是一个立方体，我们采用的是4*4*4的模式，将LED 灯分成四层，利用程序来编写各种不同的效果来控制LED的亮灭，最终使得整个立方体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂，绚丽多彩。 【关键词】立体点阵 STC89C52单片机 二、设计目的与要求 2.1设计目的 ⑴．进一步掌握了模电和数电的知识。 ⑵．熟悉LED点亮条件及其工作原理。 ⑶．熟悉光立方显示的原理及其相关的线路连接。 ⑷．通过此次的电路焊接和调试提高自己的动手及其分析问题的能力。 2.2设计要求 ⑴.利用单片机控制4*4*4的LED光立方显示一些3D的图形，通过编程编写一些程序控制单片机输出一些高低电平从而控制某个和某些LED等亮和暗，由此来通过灯光显示一些3D图形。设计内容包括了时钟电路、复位电路、三极管
光立方制作教程
五一长假漫漫，时间很充分，正好有时间去干那些因为时间不足而搁置已久的一些想法，首先想到的是做一个光立方，器件年前就买了，因为时间问题被长久搁置了。 之前论坛已经有人晒过，不过有的只是作品展示，在此我将详细的向大家解析一下光立方的制作流程，望大家喜欢。先上资料： 首先是前期准备工作，器件的选取，我的器件清单如下：
LED选取：如果有条件的话可以使用7色彩灯，视觉效果将会更好。或者是长方形发光二极管，方便焊接。 制作前先按照下图对小灯进行弯折处理（如果看不懂的话，请努力发挥自己的空间想象能力，之后就会豁然开朗的），这是一个漫长而痛苦的过程，建议每天睡前折一些，我断断续续干了近十天吧！（五一前虽然大块时间没有，但是每晚折小灯的时间绝对是有的）实际焊接时，请注意变通，每一层都会有一行需要多弯一下的，以实现共阴处理。
主要器件如下：
先在万用板上规划一下光立方小灯之间的间隔，建议2CM为宜，用铅笔或者彩笔在板子上确定64个点，以方便下一步操作。 找一块木板，最小是20*20CM，我找的时候费了点劲，采用爆破拆出来的，然后把万用板放在木板上，四角用大头钉固定（以确保扎点时位置不变），用圆规进行采点，记住是64个点，是7*7的方格。不要因为计算错误，以适用万用板而导致光立方间隔过密。 采用手钻打孔，不直接用大钻，是防止打孔过程中，孔洞打偏。
大钻扩孔，钻头选择要适宜，防止LED小灯插上后不稳，或者插上焊完取不出来，我采用的是2.8/2.9的钻头。游标卡车是为了测钻头大小的。
焊接时，建议一列一列的焊接，（层共阴，列共阳）这样操作起来比较容易，防止全部插上在焊接时，过多的小灯产生阻碍，由于我是左撇子，所以我是从右向左焊接。这是焊接好的第一层。焊完之后，现将小灯阳极管教理顺，与共阴平面呈垂直关系，以方便之后焊接。将LED点阵层起下的时候，为美观起见，请注意不要破坏小灯的相对位置及高低层次，（为了增强光立方坚固度，建议，每层上跨接一些硬些的细铜丝）。 要牢记：焊完一层后切记要记得检测是否有小灯在焊接过程中损坏。检测方法如下：层接地，即阴极接地，用一个串有1K限流电阻的导线接5V，然后依次接小灯阳极。
光立方设计报告
光立方设计报告 》 一、要求 1、利用单片机控制8*8*8的LED灯显示3D图形。
2、进行实物焊接，调试。 二、] 三、设计思路 首先，8*8*8光立方是由8个相同的面组成，每一个面有64个蓝色LED灯，不同的图案又这些点连接而成。如果我们想要驱动任意一个LED灯，我们让列接地，行接正极就可以实现，因此整个立方体列共阴极，行共阳极。实际上这个就是控制512个LED 的不同灯点亮。 四、电路设计 主要分为主控模块、驱动模块、显示模块 1、主控模块 主控模块我们选用STC12C5A60S2
图1 主控电路 | 其中C1、C2为去耦电容防止高频干扰2、驱动模块
图2 行驱动电路 可以用一个3—8译码器选择8个不同的共阳极层，但是译码器的驱动能力差，中间可以用双P沟道MOS管APM4953来增强驱动能力。这样就可以控制点亮不同的层。 图3 列驱动电路 我们可以用5026来选择不同的列，一片5026就可以控制16列，
一共有64列，因此只需要用到4片。在每一片5026电源端上加一个电容，主要防止高频干扰。 3、~ 4、显示模块 每一个LED的负端都连接在一起，构成一列；每一层的LED 的阳极连在一起。一层一列刚好可以确定一个LED灯。这样就 可以通过主控电路和驱动电路来点亮所要点亮的LED，组成我 们想要的图案。 五、元器件选择 （1）由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此我们决定用51系列的增强型芯片STC12C5A60S2，选择的理由： 1.无法解密，采用第六代加密技术； 2.超强抗干扰； 3.内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用； 4.速度快； ， （2）4953的作用：行驱动管，功率管。 每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行，其内部是两个CMOS管，1、 3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控 制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6 才会输出，否则输出为高阻状态。 （3）SN74HC245DW，8路双向总线收发器，具有三态输出；74HC245
光立方设计报告
光立方设计报告
一、要求 1、利用单片机控制8*8*8的LED灯显示3D图形。 2、进行实物焊接，调试。 二、设计思路 首先，8*8*8光立方是由8个相同的面组成，每一个面有64个蓝色LED灯，不同的图案又这些点连接而成。如果我们想要驱动任意一个LED灯，我们让列接地，行接正极就可以实现，因此整个立方体列共阴极，行共阳极。实际上这个就是控制512个LED 的不同灯点亮。 三、电路设计 主要分为主控模块、驱动模块、显示模块 1、主控模块 主控模块我们选用STC12C5A60S2
图1 主控电路 其中C1、C2为去耦电容防止高频干扰2、驱动模块
图2 行驱动电路 可以用一个3—8译码器选择8个不同的共阳极层，但是译码器的驱动能力差，中间可以用双P沟道MOS管APM4953来增强驱动能力。这样就可以控制点亮不同的层。 图3 列驱动电路 我们可以用5026来选择不同的列，一片5026就可以控制16列，
一共有64列，因此只需要用到4片。在每一片5026电源端上加一个电容，主要防止高频干扰。 3、显示模块 每一个LED的负端都连接在一起，构成一列；每一层的LED 的阳极连在一起。一层一列刚好可以确定一个LED灯。这样就 可以通过主控电路和驱动电路来点亮所要点亮的LED，组成我 们想要的图案。 四、元器件选择 （1）由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此我们决定用51系列的增强型芯片STC12C5A60S2，选择的理由： 1.无法解密，采用第六代加密技术； 2.超强抗干扰； 3.内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用； 4.速度快； （2）4953的作用：行驱动管，功率管。 每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行，其内部是两个CMOS管，1、 3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控 制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6 才会输出，否则输出为高阻状态。 （3）SN74HC245DW，8路双向总线收发器，具有三态输出；74HC245八路总线收发器被设计用于数据总线之间的异步双向通信。
光立方论文
电子与信息工程学院“创兴杯” 电子设计竞赛 参赛题目：光立方的设计与制作 小组成员： 指导教师：无 专业班级：电子Z1201班
光立方的设计与制作 摘要：光立方以发光二极管搭建成立体点阵，利用单片机控制发光二极管的亮灭，并利用延时控制发光二极管的亮灭时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，呈现给观众极为丰富的视觉效果。以8*8*8的光立方为例，可以将其拆成8个点阵屏,每个点阵屏为64个灯，通过控制这512个灯让它自由的变换,然后控制每个层依次点亮，由于人眼睛的视觉暂留，使得人们感觉看到的东西是一起在亮的，这样人们就可以看到一个完整的个体。本设计是采用优于89C51的STC12C5A60S2单片机为核心控制器，74HC573和UNL2803驱动电路，完成硬件电路设计。通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。软件采用自上而下的模块化设计思想，使整个系统朝着分布式、模块化、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。如今，类似于光立方的LED显示屏应用在生活的方方面面，比如企业招牌、娱乐场所、广场标志牌、新型的动态户外广告牌等。 关键词：8*8*8光立方；STC12C5A60S2单片机；74HC573锁存器；UNL2803芯片；FFT 1 光立方的功能及实现 1.1功能描述 8*8*8光立方能够通过编写程序实现对每一个发光二极管亮与灭进行控制，通过不同发光二极管的亮灭组合，从而形成多种多样的图案。为增强显示效果，可以有多种显示模式。其中最简单的就是图案的静态显示，此外还有多种动态显示，通过图案的不断变换以及翻转、缩放、平移、闪烁等变化产生绚丽的效果，给人丰富的视觉体验。此外，光立方还具有一系列的实用功能：它可以跟随音乐节奏显示频谱，让人能够看到音乐的旋律，给人以视觉和听觉上的享受；它可以显示当前温度，提示您注意冷暖；它可以显示时间，告诉您时间的流逝，为您提供便利；它还可以实现待机呼吸灯，既节能又是一个装饰品…… 1.2 系统组成及工作过程 光立方有8个8*8点阵，要控制8*8点阵，需要16个引脚，若有8个8*8点阵，需用8个引脚来当充当各个8*8点阵的“开关”，只要将64个灯阴极连在一起，再分别连到这8个引脚上，即可用一个引脚控制控制64个灯的亮灭，进而通过8个引脚控制512个灯的亮灭。在单片机的P0口输出显示代码，通过采用74HC573暂存的方法，来分别把64个灯的亮灭信息存到这个上面，然后再一起输出到灯上，将8个74HC573的64个输出引脚控制前面所述每一个面的64个灯，ULN2803控制每一层灯，而每层灯的阴极全连接在一起接入单片机，通过单片机主控芯片STC12C5A60S2来控制所有灯的亮灭，每一个灯的亮与灭都是由层选端口与控制端口共同决定的。整个设计主要分为三个模块,分别是主控模块、驱动模块、显示模块。 2 硬件设计
51单片机电子设计制作444彩色光立方
课程设计开题报告 课程名称：单片机应用实训教程 设计题目： 51单片机电子设计制作4*4*4彩色光立方学院： 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师： 设计时间：
目录 1. 设计要求 (3) 2. 设计方案 (4) 3. 电路图 (5) 3.1 单片机程序 (6)
设计要求 1.设计论文中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，字迹工整，结论正确。 2.设计制作一个4*4*4的三维发光二极管显示方阵，能够通过编写程序来实现对每一个发光二极管控制，从而来显示多种多样的图案。控制显示输出至少二十种显示效果。 3.通过大量编写程序调试实验现象结果分析研究数据形成规律，对规律总结得出结论并初步确定算法。
设计方案 本设计根据二极管点阵的原理由单片机I/O口控制点亮不同的二极管从而组成出不同的画面，根据人眼的视觉暂留现象即当物体移去时视觉神经对物体的印象不会立即消失而是要延续0.1-0.4秒的时间，来设置每幅画面的延迟时间是连续的一系列画面呈现动态。每一个层面的二极管阳极接在一起受一路I/O口的控制，实际电路中该路I/O 口输出的控制信号通过5V继电器的吸合和断开来控制的，再输入发光二极管的阳极使其驱动。每一个二极管的阴极分别受单片机扩展后的I/O控制。每个灯都是由片选端口和控制端口共同决定亮或灭。因此，我们可以随意的来点亮光立方中任意一处的灯，来构建多种多样的图案。
/* *程序功能：cube4光立方彩色版本，实现各种动画效果，配套取模软件 *作者:牛盾 * */ #include
光立方制作常见问题(光立方使用教程)
光立方制作常见问题 1、问：led面与面正极连接到最后一面的正极怎么连接？ 答：剪掉最后一面led正极就可以了。 2、问：怎么连接音乐？ 答：用我们用的音频线连接手机或者电脑输入音乐，光立方要调到音乐模式（开机后先按K1键，再按K4键进入音乐模式），如果光立方动画没有跟着音乐闪，可以调节输入音量的大小，观看光立方的变化。 3、问：为什么光立方不能播放音乐？ 答：光立方本身是不带音乐的，有音乐频谱功能，用手机输入音乐，外接音箱就可以了。 4、问：为什么音乐输出有杂音？ 答：光立方需要的电流比较大，灯亮得比较多的时候，需要很大的电流，会影响到音频的信号，使用2A电源供电就可以解决问题了。 5、问：上位机怎么用？ 答：上位机功能是使用上位机软件在电脑上操控光立方，连接步骤：（1）、连接下载器，用四个杜邦线连接到光立方对应的接口上（把鼠标放在计算机图标上右键点管理，在里面可以看到下载器的端口） （2）、光立方调到上位机模式（开机先按K1键，再按K2键进入上位机模式）（3）、打开上位机软件
下载器与光立方的连接线： GND 接 GND 5v或者VCC 接 5v或者VCC RXD 接 RXD TXD 接 TXD 由于光立方的电流会影响到下载器，所以5V那条线不用接，直接用电源线供电，下载的时候单片机需要冷启动（ 意思就是单片机需要断电后再重新上电才能下载），把电源开关当做冷启动就行，下载器连接好到，需要断开开关再 重新上电就可以下载了，上位机的连接方法一样（不用冷启动，不用拨电源线再插上），用电源线直接供电就行。 6、问：测试主板的时候有灯常亮或者不亮是什么问题？ 答：主板焊接问题，请重新加锡焊接下对应的贴片芯片就可以了，不清楚焊接哪个芯片的话，麻烦看资料里面的原理图。 7、问:光立方全部制作好了，之前使用好好的，现在发现有一层的灯跟着其它层一起亮，其它层亮的时候那一层也跟着微亮是怎么原因呢？ 答：那一层有哪个灯坏了，找出那个灯换掉就可以了。查找方法：（1）看那层有没有灯不亮的或者亮得不一样的，如果有把它换掉就可以了（2）如果没有第一种情况，那就用拔除法查找，先一排一排的拆掉那一面的正极，每拆一排的时候都要测试还有没有之前那种情况。 8、问：光立方自动死机重启，只运行到一点动画就重启了，重新上电也一样，是不是程序有问题啊？ 答：亲不用当心，这不是程序问题，这是电源供电问题，请换一个2A电流电源供电就可以（用电脑供电电流达不到要求）
8x8x8-光立方设计报告
目录 摘要............................................................................. .. (1) Abstract....................................................................... (1) 第一章绪论............................................................................. (2) 光立方的意义： (5) 目的 (5) % 章节安排............................................................................. .. (5) 第二章基础软件技术介绍............................................................................. (6) proteus软件简介 (6) Protel Dxp技术简介 (6) Protel Dxp软件介绍 (6) Protel Dxp基本技术 (6) keil_μVision4软件 (7) 章节小结 (7) 】 第三章设计方案............................................................................. . (8) 总体设计方案 (8) 元件的选择 (9) 本章小结 (10) 第四章基础硬件设计............................................................................. (11) 74HC573芯片 (11) STC12C5A60S2 (11) ULN2803 ........................................................................... .. (13) !
光立方个人总结
光立方个人总结 《光立方个人总结》看完如果觉得有帮助请请下载。篇一：光立方个人总结 篇一：光立方设计总结报告 光立方设计报告 目录 一．摘要 二．目的与要求 三．电路的设计与元件的选择 四．模块电路的组装与焊接 五．电路的调试和调试出现的问题 六、项目的完成情况 七、结论 一．摘要 在前一段时间，看了一些关于光立方的资料和它的视频，看到了一些光立方的演示视频，被它那些立体感吸引了。 光立方顾名思义就是一个立方体，我们采用的是8*8*8的模式，大概的距离是14cm*14cm*20cm（长.宽.高），主要分为三个模块：主控模块驱动模块显示模块；我们所做的光立方驱动电路，主控电路等都是纯手工焊接。采用的主控芯片60k
stc12c5a60s2芯片，驱动电路是采用我们常用的74hc573数字芯片。 关键字：光立方 74hc573 stc12c5a60s2 uln2803 二．目的与要求 （1）目的：回顾我们学习的单片机知识和提高我们的焊接和其他的动手实操能力（包括了数字电路和模拟电路的知识）。 （2）要求：要有自主创新,其中我们的开关是采用触摸型开关，只要由一个i/o口和vcc组成。 三．电路的设计与元件的选择 1.电路设计主要分为三个模块分别是主控模块驱动模块显示模块 (1) 主控模块 图1主控电路 其中p1位一个触摸型的开关，c3为去耦电容防止高频干扰范文写作 (2) 驱动电路 图2驱动电路 在驱动电路上，每个锁存芯片的电源端都加了一个瓷片电容，主要的作用是防止高频干扰 （3）显示电路所有的灯的负端都是接在一起的，下面的每一组都是控制光立方的一个面，控制的是光立方的竖起来的面，而横着的面由图3的u10控制图3 显示电路
制作CUBE8光立方
制作CUBE8光立方（3D立方体LED显示器） 作者杜洋来源《无线电》杂志浏览2270发布时间2012-04-12 何为CUBE8光立方 没错，CUBE8光立方，与北京奥运会无关。如本文题图所示，CUBE8是一个长、宽、高由8×8×8个LED灯组成的真实3D立方体显示器。其最大的特点，就是带给你未来3D技术的科技体验。 光立方并非我的首创，在网上早有光立方的视频。许多电子爱好者，看过这些视频之后，都会被其超酷的3D显示效果所震撼，我就是其中之一，于是我也想仿制一个玩玩。在网上搜索了大量相关资料后，我却发现，网上各种版本的光立方的制作方法都很复杂，不仅需要很强的动手能力来组装512个排列整齐的LED和金属支架，还需要有足够的耐心设计一大堆单片机和驱动芯片，最后还要为硬件成品设计显示程序，好让光立方动起来。这样看来，不是高级焊接技师兼资深单片机工程师的“小菜”们，想制作出一个拿得出手的光立方，还不如直接购买我精简设计的光立方套件。对，我要为电子制作爱好者设计一款只许极少元器件、制作简单、能让初学者也可以制作出来的规范、美观的光立方套件。当我这么想的时候，我那天马行空的大脑开始运转，在想像力的世界里设计着前所未有的光立方。 首先这个光立方必须制作简单，简单到整机只有一个芯片。然后要保证制作美观，将动手能力导致的美观差异降到最低。在保证以上两点的情况下，如果还可以让它的功能强大，且有爱好者自由发挥的空间，那么我的光立方将会是一个完美的设计——至少我自己这样认为。
功能方面，它除了要能显示3D图形，还需要有多级亮度和速度调整，最好可以有音频显示功能，像DIS.MUSIC21音乐显示器一样。当然，还要为单片机爱好者设计一个用户自定义图形功能，连接普通的单片机就可以显示出爱好者自己编写的图形。这样，不仅让光立方的显示更丰富，而且从中又锻炼了爱好者的3D编程能力。最后，还要用高质量的设计、材料和生产工艺，让品质对得起硬件的精简设计。用炫酷、连贯、有节奏的图形效果，让显示效果对得起高品位要求的观众。这么经典的设计，需要一个简洁、响亮的名字，立方体的英文单词是Cube，又因为我要制作8×8×8的3D显示阵列，所以综合得名——CUBE8光立方。
毕业设计(论文)-基于单片机的光立方的设计
郑州科技学院 本科毕业设计（论文） 题目基于单片机的光立方的设计 学生姓名王德敏 专业班级08 电子科学与技术1班 学号200831011 院（系）电气工程学院 指导教师(职称)朱小会（讲师） 完成时间 2012 年05月18日
郑州科技学院毕业设计（论文）任务书 题目基于单片机的光立方的设计 专业电子科学与技术学号 200831011 姓名王德敏 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 1．设计方案的选择和方案说明； 2．光立方的硬件构成； 3．光立方的单片机编程； 4．设计并绘制电路原理图； 5．制作实物并调试电路； 6．撰写论文； 7．撰写文献综述和论文。 二、基本要求 1．论文内容充实，有理有据，条理清晰。 2．设计制作一8*8*8的三维的发光二极管显示方阵，能够实现对每一个发光二级管实现控制。控制显示输出至少二十种显示效果。 3．研究数据表形成规律，并初步确定算法。 三、主要参考资料 1．林占江.电子测量技术.北京：电子工业出版社，2011. 2．童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006. 3．赵景波.Prote199SE应用与实例教程.北京：人民邮电出版社，2009. 4．尹勇.Multisim电路仿真入门与进阶.北京：科学出版社，2005. 5．彭虎.微机原理与接口技术.北京：电子工业出版社，2008. 6．张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003. 完成期限： 2012年5 月17日 指导教师签名： 专业负责人签名： 年月日
郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告 课题名称基于单片机的光立方的设计 课题来源教师命题课题类型EX 指导教师朱小会 学生姓名王德敏学号200831011 专业电子科学与技术开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果； 任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）一、调研资料准备 LED点阵显示屏已经应用到了我们生活中的方方面面，科技发展的脚步一 直向前，3D电影给人们带来了更加震撼的视觉体验。于是想设计出一种3D显示屏。通过学习《单片机原理与应用》一书，知道LED显示分静态显示和动态显示，以及两种显示的控制方法。加上《模电》《数电》的学习，理解了LED 共阴和共阳接法不同的驱动方法。在网站上查找相关文献时，了解LED显示技术的特色之处：一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。LED点阵显示屏的特点还有比数码管具有实用、便宜、亮度高等优点，而且做出来的LED显示很耐用。LED显示屏还具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。LED点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度，更高耐气候性，更高的发光密度，形状的多样性，更高的发光均匀性、可靠性、多色化方向发展。另外在电子工程师之家看过网友发帖晒自己制做的3D光立方显示，有5X5X5的、8X8X8的、甚至还有一个16X16X16的。在爱折腾网站也曾看过有用蓝色LED和白色LDE 制作的光立方。于是我最终确定也制作一个蓝色LED显示8X8X8的光立方。 二、设计目的 在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。为追求舒适、逼真、清晰的3D视频显示，为此制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。该设计方案将打破了传统的平面显示视频的方法，该方案设计的LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，
8x8x8 光立方设计报告
目录 摘要 (1) Abstract (1) 第一章绪论 (2) 1.1 光立方的意义： (2) 1.2 目的 (2) 1.3 章节安排 (5) 第二章基础软件技术介绍 (6) 2.1 proteus软件简介 (3) 2.2 Protel Dxp技术简介 (3) 2.2.1 Protel Dxp软件介绍 (3) 2.2.2 Protel Dxp基本技术 (3) 2.3 keil_μVision4软件 (4) 2.4 章节小结 (5) 第三章设计方案 (8) 3.1 总体设计方案 (5) 3.3元件的选择 (6) 3.4 本章小结 (7) 第四章基础硬件设计 (11) 4.1 74HC573芯片 (8) 4.2 STC12C5A60S2 (8) 4.3 ULN2803 (13) 4.4 本章小结 (13) 第五章软件设计 (14) 5.1 软件简介 (14) 5.2 程序流程图 (14) 5.3 主函数 (14) 5.4 本章小结 (14) 第六章系统调试与测试 (15) 第七章检测结果与分析 (16) 第八章总结与展望 (16) 第九章谢辞 (17) 参考文献 (17) 附录 (18)
摘要 随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。 此次我们正是利用单片机的知识，制作光立方，同时利用C语言进行编程，制作出自己想要的动画效果，并通过LED灯显示出我们编程的效果。 本次作品采用的是8*8*8的模式，大概的距离是14cm*14cm*20cm（长.宽.高），主要分为三个模块：主控模块、驱动模块、显示模块；结合单片机和C 语言的学习，我们采用的主控芯片60K STC12C5A60S2芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片。 通过这次光立方的制作，我学习了许多单片机知识，进一步加强了protues、protel dxp软件学习。此外，对C语言的掌握也进一步提高。由于此次采取小组合作完成作品，在团队学习和集体协作方面上体会更为深刻了。也让我得到进一步的锻炼。 关键字：光立方 74HC573 STC12C5A60S2 ULN2803 Abstract With the development of electronic industry, the application of SCM change control system design idea and method of the traditional fundamentally, have been widely used in various industrial automation, communications, automatic detection, information household appliances, power electronics fields of Aeronautics and astronautics. Become an indispensable part of modern production and living. The US is the use of SCM knowledge, build the cube, and the use of C language programming, making their own to animation, and through the LED lamp shows our programming effect. With this work is the 8*8*8 model, the distance is about 14cm*14cm*20cm (long. Wide. High), mainly divided into three modules: the main control module, a driving module, display module; based on MCU and C language learning, the main control chip 60K STC12C5A60S2 chip we used, drive circuit is used in our common the 74HC573 digital chip. Through the production of light cube, I learn a lot of knowledge of SCM, and further strengthen the Protues, PROTEL DXP software learning. In addition, also further improve the C language learning. Because of the team to take work to complete, in team learning and teamwork experience more profound. Let me get the further exercise. Keywords: optical cubic 74HC573 STC12C5A60S2 ULN2803
基于单片机的光立方设计
XXXX大学本科课程设计 题目:基于单片机的光立方设计姓名: 学号: 院（系）: 专业、年级: 指导教师: 二○XX年X月
一、设计任务 在当今信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。新型的大屏幕要求显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，动如电影，这些设计广泛应用于交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。本设计旨在利用人眼视觉暂留的特点，通过AT89C52单片机控制一个由64盏LED灯组成的四层光立方模拟3D显示效果，实现三维显示。 该光立方具有以下功能： 1）能单独点亮每一个LED灯； 2）能点亮任意一条线上的LED灯； 3）能同时点亮任意一个面上的LED灯； 4）能同时点亮所有的LED灯； 5）能让LED灯自由亮灭，产生不同的显示效果。 二、设计方案 1、单片机资源分配情况 将LED光立方分成4层，分别由单片机的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，四个IO 口来控制每一层，由于采用的是共阳极所以当层电位为高电平有效，由P0口和P1的总共16个IO口来控制每层的16盏灯，低电平有效，P0口加上拉排阻。这样就可以通过控制IO口的输出电平来控制每盏灯的亮灭。 2、系统框图 本系统主要由时钟电路、复位电路、LED光立方电路组成；时钟电路和复位电路作为单片机输入，LED光立方电路作为单片机输出，显示出控制结果如图2- 1所示。 时钟电路：单片机的各个功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，一拍一拍的工作。因此时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的可靠性和稳定性。常用的时钟电路设计为内部时钟方式，单片机内部有一个由反向放大器构成的振荡电路，芯片上的XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端。只要在这两个引脚上接一个石英晶体振荡器和两个微调电容就构成内部方式的振荡器电路，由振荡器产生自激振荡，便构成一个完整的振荡信号发生器。 复位电路：通过某种方式，使单片机内部各类寄存器的值变为初始状态的操作称为复位，复位主要通过外部电路实现。常见的复位电路包括上电复位、手动
光立方毕业论文说明书
《单片机技术》课程设计说明书 光立方 学院：电气与信息工程学院 学生姓名：周剑波 指导教师：贾雅琼职称副教授 专业：电气工程及其自动化 班级：1202 完成时间：2015年7月 湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化
指导教师 贾雅琼 学生姓名 周剑波 课题名称 光立方 内设 计 内 容 及 任 务 一、设计任务 设计一个具有特定功能的光立方。 二、设计内容 1、光立方的硬件系统 （1)单片机最小系统模块 （2）供电模块 （3）光立方显示模块 （4）键盘模块 （5）驱动模块 2、光立方的软件系统 （1）系统监控程序模块 （2）光立方显示程序模块 （3）键盘程序模块 三、设计要求 该光立方上电或按键复位后能自动显示P.，进入准备工作状态。该光立方可以通过键盘选择显示花样，切换花样，停止显示。要求4×4的光立方硬件，并且显示四种及以上花样。 主主 要参考资料 [1]李广弟.单片机基础[M].第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2003.6. [2]李全利.单片机原理及应用（C51编程）[M].北京：高等教育出版社，2012.12. [3]马忠梅.单片机的C 语言应用程序设计[M].第4版.北京：北京航空航天大学出版社，2003.6. [4]李光飞.单片机C 程序设计指导[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.01. [5]李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空航天大学出版社，2004.9. 教研室 意见 教研室主任：（签字） 年 月 日
摘要 当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。 设计采用4*4*4的光立方模式，硬件主要分为七个模块：主控模块、驱动模块、显示模块、键盘模块、电源模块、复位模块、下载模块。采用的主控芯片为AT89S52 芯片，驱动电路是采用了常用74HC573数字芯片,设计采用C语言编程，通过单片机I/O口控制LED的亮灭，采用延时控制LED亮灭时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂、绚丽多彩。 关键词：光立方；AT89S52；74LS573锁存器
光立方项目设计说明书
工程技术综合实践 项目设计报告 （电类） 8x8x8光立方点阵 西安理工大学工程训练中心 2014年 10月 27 日
指导教师（签字）：
1 概述 二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代。基础材料的产业化，使LED 显 示产品成本下降，应用加快发展。LED 产品性能的提高，使LED 灯的显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果。但是考虑到此次光立方显示的效果问题，我们还是决定选用5mm 的蓝色雾灯。本次设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管立方显示体，能够通过编写程序来实现对每一个发光二级管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案。为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。 2 总体设计 2.1 系统功能及技术指标 本作品是由512只LED 组成的长宽高均为8个LED 的正方体点阵，主要实现文字，图形的显示，显示效果立体感强，能够成为一件科技感十足的艺术品。系统控制采用51单片机，通过输出高低电平控制LED 的状态，74hc595扩展单片机IO 口，使单片机具有64路输出。通过74HC245D 控制层，最终实现对512只LED 中的任意一个的控制。 2.2 系统构成 2.3 主要设备及元器件选型 （１）STC12C5A60S2系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D 转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合, 能够满足快
3D8光立方制作
3D8光立方制作 目录 一、摘要 (1) 二、关键字 (1) 三、引言 (2) 四、正文 (2) （一）、主要元件介绍 (3) 1、STC12C5A60S2 (3) 2、74HC573 (3) 3、ULN2803 (4) （二）、工作原理 (5) 1、驱动模块原理 (6) （三）、元器件选择 (7) （四）、制作、调试 (8) 1、制作 (9) 2、调试 (11) 五、结束语 (13) 六、参考文献 (12) 七、附录（程序） (13)
光立方 一、摘要： 本设计采用8*8*8 的模式，硬件主要分为三个模块：主控模块、驱动模块、显示模块。采用的主控芯片为STC12C5A60S2 芯片，驱动电路是采用我们常用74HC573数字芯片。数组 OUT[0]代表光立方从第一层 D0 到第八层 D0 的数据，以此类推数组 OUT[1] 代表光立方从第一层 D1 到第八层 D1 的数据。本设计采用C语言编程，利用单片机控制LED的亮灭，采用延时控制LED亮灭时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂、绚丽多彩。 二、关键字： LED光立方，74HC573，STC12C5A60S2，ULN2803 三、引言： 光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的,在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世,这是新中国成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首,自从国庆60周年联欢晚会开始演练后,一个全新的名词“光立方”,吸引了全国人民的关注。国庆联欢晚会三样法宝,光立方为最,“光立方”在气势和整体感觉上,融合了北京奥运会开幕式“击缶而歌”和“活字印刷”的风格,而各种图案则与贯穿奥运会开幕式的“画卷”有异曲同工之妙。“光立方”可以根据爱国歌曲的不同内容,展示不同的造型和图案,具有丰富的视觉效果。 四、正文 （一）主要元件介绍： 1、STC12C5A60S2 STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。 1)增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051 2)工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V- 3.3V（5V单片机） 3)工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的 0～420MHz 4)应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节 5)片上集成1280字节RAM 6)外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿 中断的PCA模块,Power Down模式可由外部中断唤醒,INT0/P3.2,