【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于單片機(jī)的光立方的設(shè)計(jì) 鄭州科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 基于單片機(jī)的光立方的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王 德 敏 專業(yè)班級(jí) 08 電子科學(xué)與技術(shù) 1 班 學(xué) 號(hào) 202131011 院 （系） 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 職稱 朱小會(huì)（講師） 完成時(shí)間 2021 年 05 月 18 日 鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目 基于單片機(jī)的光立方的設(shè)計(jì) 專業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號(hào) 202131011 姓名 王德敏 主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等： 一、主要內(nèi)容 1．設(shè)計(jì)方案的選擇和方案說(shuō)明； 的硬件構(gòu)成； ； 設(shè)計(jì)并繪制電路原理圖； 制作實(shí)物并調(diào)試電路．撰寫二、基本要求 1． 2．設(shè)計(jì)三、主要參考資料 1．：電子工業(yè)出版社， 20212．：高等教育出版社， 20213． 趙景波 .Prote199SE應(yīng)用與實(shí)例教程 .北京：人民郵電出版社， 20214．尹勇 .Multisim 電路仿真入門與進(jìn)階 .北京：科學(xué)出版社， 20215．：電子工業(yè)出版社， 20216．：高等教育出版社， 2021鄭州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課題名稱 基于單片機(jī)的光立方的設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 教師命題 課題類型 EX 指導(dǎo)教師 朱小會(huì) 學(xué)生姓名 王德敏 學(xué) 號(hào) 202131011 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成 的階段內(nèi)容及時(shí)間安排；完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。） 一、調(diào)研資料準(zhǔn)備 LED 點(diǎn)陣顯示屏已經(jīng)應(yīng)用到了我們生活中的方方面面，科技發(fā)展的腳步一直向前， 3D 電影給人們帶來(lái)了更加震撼的視覺(jué)體驗(yàn)。于是想設(shè)計(jì)出一種 3D 顯示屏。通過(guò)學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》一書，知道 LED 顯示分靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示，以及兩種顯示的控制方法。加上《模電》《數(shù)電》的學(xué)習(xí)，理解了 LED 共陰和共陽(yáng)接法不同的驅(qū)動(dòng)方法。在網(wǎng)站上查找相關(guān)文獻(xiàn)時(shí)，了解 LED 顯示技術(shù)的特色之處：一是節(jié)能（直接功耗，間接耗能），二是基本無(wú)電離輻射，三提高空間利用率。LED 點(diǎn)陣顯示屏的特點(diǎn)還有比數(shù)碼管具有實(shí)用、便宜、亮度高等優(yōu)點(diǎn)，而且做出來(lái)的 LED 顯示很耐用。 LED 顯示屏還具有亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化、壽命長(zhǎng)、耐沖擊和性能穩(wěn)定。 LED 顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、車站、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、證券市場(chǎng)、工業(yè)企業(yè)管理公共場(chǎng)所。 1． 2．設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)根據(jù)二極管點(diǎn)陣的原理由單片機(jī) I/O 口控制點(diǎn)亮不同的二極管組成不同的畫面，根據(jù)人眼的視覺(jué)暫留現(xiàn)象即當(dāng)物體移去時(shí)視覺(jué)神經(jīng)對(duì)物體的印象不會(huì)立即消失而是要延續(xù) 秒的時(shí)間 ，來(lái)設(shè)置每幅畫面的延 遲時(shí)間使連續(xù)的一系列畫面呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)。每一個(gè)層面的二極管陽(yáng)極接在一起受口控制，實(shí)際電路中口輸出的控制信號(hào)通過(guò)，再輸入二極管的陽(yáng)極使其驅(qū)動(dòng)。每一個(gè)二極管的陰極分別受單片機(jī)控制。每個(gè)燈都是由片選端口和控制端口共同決定亮或滅。 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 注：課題來(lái)源要填寫明確（如教師擬定、學(xué)生建議、某企事業(yè)單位項(xiàng)目等） 課題類型：（ 1） A―工程設(shè)計(jì)； B―技術(shù)開發(fā)； C―軟件工程； D―理論研究；E―制作（作品） （ 2） X―真實(shí)課題； Y―模擬課題； Z―虛擬課題； 要求（ 1）、 （ 2）均要填，如 AY， BY 等。 基于單片機(jī)的光立方的設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)制作出一個(gè)三維立體顯示圖案的 LED 光立方。本產(chǎn)品不僅可以像發(fā)光二極管點(diǎn)陣一樣顯示平面的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)畫面，還可以顯示立體的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)畫面，打破了傳統(tǒng)的平面顯示方案。同時(shí)又增加了顯示的花樣和立體圖案顯示效果，可以廣泛用于傳媒信息顯示和各種裝飾顯示，為將來(lái)顯示技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展指導(dǎo)了方向，光立方顯示比發(fā)光二極管點(diǎn)陣更具有視覺(jué)效果，而且畫面圖案更加非富多彩。 本設(shè)計(jì)是采用 AT89S52單片機(jī)為核心控制器，八 D邊沿觸發(fā)器（三態(tài)） 74LS574擴(kuò)展 I/O 口，完成硬件電路設(shè)計(jì)。通過(guò)軟件編程控制數(shù)據(jù)下載到單片機(jī)完成設(shè)計(jì)圖案的顯示。軟件采用自上而下的模塊化設(shè)計(jì)思想，使系統(tǒng)朝著分布式、小型化方向發(fā)展，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和運(yùn)行的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵詞 51 單片機(jī) /74LS574 鎖存器 /8*8*8/LED 顯示 the?design?of?LIGHT cube Based? on?the?microcontroller ABSTRACT This design produced a threedimensional pattern of the LED light cube. This product can not only like a lightemitting diode dot matrix display plane static or dynamic screen can also display threedimensional static or dynamic images， and to break the traditional increasing the display patterns and threedimensional effect can be widely used to display and decorative display for future progress and development to guide the direction， light cube display more visual effects than the lightemitting diode dot matrix， and the picture is more rich colorful. With a bination of graphics and characters more perfect display characteristics. The design is AT89S52 MCU core controller， eight D edge flipflop 74LS574 tristate expansion I / O port pletion of the hardware circuit design. Programmed by software to control the data is downloaded to the MCU to plete the designs of the show. This design software is a topdown modular design， the system moving in the direction of distributed， small development， enhance the stability of the system39。s scalability and running. KEY WORDS 51 singlechip, 74LS574 latch, 8 * 8 * 8, 3DLED 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 國(guó)內(nèi)外 LED 顯示屏的發(fā)展概況 1 我國(guó) LED 顯示屏研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 設(shè)計(jì)的總體要求及方案選擇 2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的結(jié)構(gòu)安排 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 4 系統(tǒng)總體硬件方案選擇 4 3D 顯示屏核心控制器 4 電源電路 5 I\O 口擴(kuò)展芯片 5 層面控制驅(qū)動(dòng)電路 6 串口通訊芯片的選擇 6 LED 發(fā)光顯示二級(jí)管 6 硬件電路繪圖軟件 7 系統(tǒng)總體軟件方案選擇 8 單片機(jī)編程語(yǔ)言 8 系統(tǒng)軟件編譯器 WAVE 介紹 9 3 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì) 10 硬件整體設(shè)計(jì)概述及功能分析 10 電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 11 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 11 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 13 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 13 層驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 13 列驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 15 通信系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 光立方的制作及工作原理介紹 17 3D LED 光立方搭接 17 3D LED 光立方工作原理 19 4 系統(tǒng)軟件方案設(shè)計(jì) 21 概述 21 主程序設(shè)計(jì) 21 顯示程序的設(shè)計(jì) 22 LED 顯示屏的數(shù)據(jù)傳送 22 顯示程序的設(shè)計(jì) 22 軟件中防止程序出錯(cuò) ERR 處理 23 ISP 軟件程序下載 24 5 光立方 PCB 版制作 25 protues 制作 PCB 版圖 25 繪制電路原理圖并仿真測(cè)試 25 加載網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝 26 規(guī)劃電路板并設(shè)置相關(guān)參數(shù) 27 元件布局及調(diào)整 27 元件布線及調(diào)整 29 輸出及制作 PCB 30 PCB 版的制作過(guò)程 30 熱轉(zhuǎn)印版圖 31 蝕刻去銅 31 去墨打孔 31 6 系統(tǒng)測(cè)試及仿真 32 硬件系統(tǒng)測(cè)試 32 軟件系統(tǒng)測(cè)試 33 系統(tǒng)總體測(cè)試 33 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與結(jié)論 34 測(cè)試結(jié)果分析 34 測(cè)試結(jié)論 34 總 結(jié) 35 致 謝 37 參考文獻(xiàn) 38 附錄 1 總體電路原理圖 39 附錄 2 電路 PCB 版圖 40 附錄 3 電路 3D 仿真圖 41 附錄 4 元器件清單 42 附錄 5 電路實(shí)物圖 44 附錄 6 源程序 45 1 緒論 國(guó)內(nèi)外 LED 顯示屏的發(fā)展概況 在當(dāng)今信息化社會(huì)的高速發(fā)展過(guò)程中，大屏幕顯示已經(jīng)從公共信息展示等商業(yè)應(yīng)用向消費(fèi)類多媒體應(yīng)用滲透。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的大屏幕顯示設(shè)備將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機(jī)成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。與傳統(tǒng)的顯示設(shè)備相比，這種未來(lái)的巨大需求讓 LED大屏幕顯示技術(shù)成為眾人目光的焦點(diǎn)。 LED 顯示屏一般分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。動(dòng)態(tài)圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn) 行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維的動(dòng)畫、錄像、電視、 VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況轉(zhuǎn)播。不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境裝飾還可以用于室外環(huán)境信息傳播，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。而且顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、車站、商場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、證券市場(chǎng)、工業(yè)企業(yè)管理等公共場(chǎng)所 [1]。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì) LED 顯示器的認(rèn)識(shí)不斷加深，其應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均 勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。 我國(guó) LED 顯示屏研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) （ 1）我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)主要 LED 廣告大屏幕制造廠商主要集中在華東、華