【正文】 ................................................ 錯誤 !未定義書簽。 . 硬件調(diào)試 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 顯示程序的設計 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第四章 軟件設計 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 主板的焊接 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 將 LED從線到面的搭建 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 LED燈排序方式設計 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 時鐘電路 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 顯示模塊 .................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的工作原理 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 課題研究的背景 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 STC12C5A60S2。 畢業(yè)設 計 基于 51 單片機的光立方 設計 基于 51 單片機的光立方 設計 摘要 本文詳細的介紹了光立方的搭建過程，以 51 系列的單片機 STC12C5A60S2 為主要的控制芯片，由 512 個 LED 通過共陰的形式連接起來，由 74HC595 為擴展單片機的 I/O 口，用 ULN2803 為驅(qū)動電路，形成一個規(guī)格為 8*8*8(長，寬，高 )14cm*14cm*20cm立方體 ,還介紹了這款芯片的特點和使用方法及在調(diào)試過程中遇到的軟件和硬件方面的問題及解決方法，詳細的 闡述了光立方的設計原理和架構(gòu)方法，對光立方目前存在的意義也進行了詳細的介紹。 ULN2803。 課題研究的意義 ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 各模塊方案選擇 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第三章 系統(tǒng)硬件電路設計與實現(xiàn) ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 P0 口外接上拉電阻 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 LED燈接法方式設計 .................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 將 LED從面到體的搭建 ................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 主芯片的焊接 ............................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 主程序的設計 ........................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 軟件調(diào)試 ............................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 . 軟件系統(tǒng) ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 致謝語 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 光立方的學習價值體現(xiàn)在對單片機的控制操作和對 512個 LED 燈的點陣控制及對個模塊功能的協(xié)調(diào)配合上，隨著近年來電子行業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的電子愛好者對于光立方產(chǎn)生了很濃厚的興趣，光立方創(chuàng)造出的浪漫氣氛和絢麗畫面，使它在很多場合作為一種生日禮物或者是示愛的工具，大多數(shù)的專業(yè)人士把光立方研究做為一種職業(yè)，光立方技術也逐漸的變得成熟，不僅具有了學習價值還具備了商業(yè)價值，因為其的立體渲染效果也使的它是個很好的廣告宣傳工具，諸多好處也使得光立方越來越受人追捧，大家都在光立方原有的基礎上創(chuàng)新改進，其創(chuàng)造出的經(jīng)濟價值和娛 樂價值已遠遠超過單純的 LED 點陣顯示，這也再一次深深的吸引了電子愛好者對其研究和創(chuàng)新。 第四章 ：介紹了軟件調(diào)試的過程及遇到的問題，軟件系統(tǒng)的整個架構(gòu)和邏輯關系。 方案二：采用與 89C51有相同功能的 STC12C5A60S2單片機，此單片機具有 60K 的存儲空間，足夠應付光立方復雜的圖像顯示程序代碼存儲，此單片機還有運行速度快，加密安全，抗干擾能力強，內(nèi)部還有集成復位電路等特點，比較適合此設計的要求，所以可采用此方案。因為傳統(tǒng)的 LED 燈的發(fā)光散比較厲害，而且燈彼此之間的距離比較近，互相之間干擾大，影響視 覺效果，顯示的圖像不清晰，所以不可采用此方案。 XTAL2（ AT89C51中 18 腳） ：單片機內(nèi)部振蕩電路的輸出端口。外部振蕩信號要求采用頻率低于 12MHZ 的方波。作為一般的 I/O口時，當 P0口用來驅(qū)動 NPN管子的時候，就需要上拉電阻的， 因為此時只有當 P0為 1時候，才能夠使后端導通。 該 ULN2803是專為符合標準 TTL，而制造 ULN2804適合6至 15V 的高級別 CMOS 或 PMOS上。 x軸 ULN2803 的八個口 x軸 y 軸 第一個 74HC595 八個口 第八個 74HC595 八個口 8到………1從 圖 39 LED結(jié)構(gòu)設計圖 將 LED從點到線的搭建 準備材料首先要找一塊萬用板如圖 311，這樣就可以保持燈與燈之間的距離保持相等，在這里我們用的是白發(fā)藍的 LED 燈如圖 312所示，長正短負，我們采用的是共陰的連接方法，所以要把燈的形狀折成如圖 313的樣子，必須要折成 90度，把燈插在原來選好的孔內(nèi)，兩個燈之間的距離是 23mm，然后把八個這樣的燈焊接好如圖 314所示 ，注意：彎折陰極腳時彎曲處盡量靠近燈體不要留太長，這樣焊接陽極時不容易造成短路。 圖 318 已搭好的 8 層 LED 燈 PCB 板的焊接 PCB 板的制作 PCB 板制作分 為 制作印制電路板、清洗與打孔和檢修三個環(huán)節(jié) ， 對于 PCB 板 印刷 的制作 環(huán)節(jié)大致分為 印制底圖圖樣描繪、底圖掩膜層制作和蝕刻加工 等 。 主芯片的 焊接 單片機的焊接是個難點，因為 用的是貼片的單片機焊腳很小，焊錫一多就容易混成一團，對于貼片單片機的焊接和其它元器件的焊接不同，它的焊接首先是要固定四個腳，把四個角用焊錫固定好了，就一條邊一條邊的焊，先是在一條邊上用很多的焊錫，再用焊錫膏弄在焊錫上，然后烙鐵從一條邊上劃過，這時焊錫在焊錫膏的作用下就會彼此分離就剛好把單片機的引腳焊住了，以此類推其它邊也焊完了，這樣焊接的單片機既美觀又簡單，如果你按傳統(tǒng)辦法焊接，很容易兩個引腳短接還不美觀。 本系 統(tǒng)程序主要由三大塊組成，分別是主程序、按鍵程序和顯示程序，軟件的執(zhí)行過程 如 下圖 31所示 。 顯示模塊的原理 要使靜態(tài)的畫面動起來就需要對靜態(tài)圖像不斷的刷新，圖像與圖形之間切換的速度很快，這樣人眼看出來的效果才是 流暢的動畫， 掃描是把光立方分成很多的部分，一個部分一個部分的掃描顯示，當掃描到最后一部分時又開始從第一部分循環(huán)掃描，其實每一個 LED 燈的亮度都是由刷新的速度決定的，刷新速度快燈的亮度就亮，這是因為人的視覺的延時，刷新速度太快亮滅的效果就看不出來，在人眼里看到的就是一直亮著，而且 亮度還會疊加，實際的燈的亮度比看到的燈的亮度暗很多。在程序的編寫中用 keil 編寫， keil 軟件可以生成 .HEX 文件，因為我們用到的下載軟件時專業(yè)的STC— 軟件，這個軟件只能識別 .HEX 文件，只有 .HEX 文件才能寫入單片機。 解決方法：這里我們采用 STC12C5A60S2 單片機，它比 89C51有更大的存儲，STC12C5A60S2單片機有 60K FLASH ROM,而且還自帶 AD功能，適應高速掃描的光立方。 在光立方的顯示中有某一層始終是亮的，不該點亮時是亮的，當應該點亮時又特別亮，而且把負極的引線去掉依然點亮。 本系統(tǒng)由于焊接點比較多，而且焊接的點離燈頭很近，所以很容易把燈燒壞，焊烙鐵在焊接過程中會產(chǎn)生靜電，靜電可以把 LED 燈給損壞。 解決方法： 檢查元器件是否有虛焊和漏焊，調(diào)整延時的時間長短，調(diào)試出效果最佳的延時 時間， 用 keil 編寫完軟件發(fā)現(xiàn)無法編譯通過，顯示程序 P3無定義。 解決方法：程序編寫中對于按鍵沒有處理，要加一個按鍵去抖動判斷，判斷按鍵是否按下而不是抖動觸到。雖然在動手做這個設計之前我也是做好各方面準備，可是在實施的時候遇到的問題還是使我料想不到，各種軟件的使用還有貼片元件的焊接都是很考驗基本功的，有些不懂的我 就在網(wǎng)上看相關視頻，到各種 DIY 論壇請教這方面的“大神”，可以說我已經(jīng)下載了網(wǎng)上所有關于光立方的資料，這過程很辛苦，有時一天就為了解決一個問題，從早找到晚，比如找 74HC595的 PCB 封裝圖，或者 STC12C5A60S2的原理圖和封裝圖。高等教育出版社 [6]鄧元慶．數(shù)字電路與邏輯設計 [M]．