【正文】 顯示。經(jīng)過試驗(yàn)本方案成功實(shí)現(xiàn)了光立方的動態(tài)顯示及控制。在建國 60 周年的晚會上向人 們展示了一種新的技術(shù)美學(xué)載體 “光立方”，光立方的出現(xiàn)使人們眼前一亮，成為了當(dāng)天晚上最亮眼的主角，帶給人們的那種震撼和享受都是回憶里難以磨滅的?？梢哉f“光立方”就是人們天生的對于美好的追求，它是可說是一門藝術(shù)形態(tài)，帶給人們發(fā)自內(nèi)心的對于美的向往，這種新鮮的科技美學(xué)又為我們的絢麗多彩的世界畫上了濃重一筆。 現(xiàn)如今這個基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)化的時代， LED 顯示屏的制作成本不斷下降，在基于微處理器的 控制系統(tǒng)下發(fā)展迅速，這使得 LED 產(chǎn)業(yè)蒸蒸日上，同時 LED 的產(chǎn)品性能在顯示亮度、色彩、白平衡均有一個比較理想的效果 LED 發(fā)展給我們帶來的機(jī)遇 LED 作為一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，無疑是各個技術(shù)領(lǐng)域想要涉足的產(chǎn)業(yè)，隨著近幾年我國的發(fā)展， LED 顯示技術(shù)在中國取得了先進(jìn)的技術(shù)成果，涌現(xiàn)了一批具有領(lǐng)先水平的企業(yè)，伴隨著社會的不斷進(jìn)步 LED 的需求不斷加大，同時這方面的技術(shù)人才也將會是各個企業(yè)一個競相競爭的領(lǐng)域，電子信息化的時代 LED 顯示技術(shù)是不可或缺的，這方面給我們個人和國家的基于也是勢在必得的。 本課題制作了一個由 LED 制作的立方體， 主控芯片選用 60K STC12C5A60S2，外接時鐘驅(qū)動信號電路；并且使用 的外部晶振；采用單片機(jī)燒錄程序控制LED 的亮滅進(jìn)行動畫的演示。 第五章是對調(diào)試過程中出現(xiàn)的錯誤和問題以及解決辦法進(jìn)行闡述。 我們知道一個平面是二維度的，一條線是一維度的，那么光立方這個三維空間就可以分解為一個二維度和一個一維度組成的空間，二維 度就是上圖所示的層，一維度就是那一條豎虛線，如果想要控制其中一個小燈那么就可以通過控制這個小燈所在的一層和所在一束來實(shí)現(xiàn)。采用層共陰束共陽的原因是比較容易控制燈體，也有利于電路設(shè)計和便于系統(tǒng)的焊接，而且考慮到所使用驅(qū)動芯片 ULN2803 的灌電流特性此設(shè)計也非常適用。下圖為一層的連接圖其中右邊的結(jié)點(diǎn)連接 ULN2803 的一個引腳。 例如只要求讓下圖圓圈所示的黃色 LED小燈唯一亮起 (其中橫向箭頭表示層引腳，豎向箭頭表示控制這一面的芯片 )，只要讓 ULN2803 控制第二層的引腳為低電平其他引腳為高阻態(tài)，即 P1 送入 0x00000010，控制第二面的 74HC573 的 LE 端打開使其工作，其他的 LE 端關(guān)使其不工作， P2 送入 0x00000010，同時使第二片 74HC573 控制這一束的引腳置為高，假設(shè)為第一束那么 P0 送入 0x00000001，這時因?yàn)槠渌?4HC573 是不工作的所以與這個小燈同一行的燈是不會亮的，這就實(shí)現(xiàn)了只點(diǎn)亮這個小燈。 單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer）簡稱單片機(jī) [2]。 高速、低功耗的 STC12C5A60S2 單片機(jī)與普通 51 單片機(jī)的程序代碼完全兼容，速度是 8051 的 812 倍，并且可以進(jìn)行串口編寫燒錄功能；關(guān)于時鐘電路，使用了12MHZ 的石英晶振。時鐘電路用于產(chǎn)生必要的控制型號。 XTAL2. XTAL1 C1 C2 晶振 GND 外部時鐘 XTAL2 XTAL1 VCC 14 14 （ 3）輸入輸出口： STC12C5A60S2 的 P0 到 P3 都是雙向輸入輸出口，但是 P0 為開漏輸出口輸出一直為低電平，在使用 P0 口時要想獲得正常的輸出必須在 P0 口加上上拉電阻。 .1 ULN2803 的介紹 ULN2803（八重達(dá)林頓）使用時 10 腳接正極 9 腳接地 1 進(jìn) 18 出 2 進(jìn) 17 出 3進(jìn) 16 出 以此類推 共 8 路。 圖 管腳連接圖 圖 ULN2803 的外形 圖 ULN2803 的內(nèi)部電路圖 ULN2803 內(nèi)部為 8 重達(dá)林頓管，所謂達(dá)林頓管就是一對共基的復(fù)合管，兩個 NPN三極管串聯(lián)，他的放大倍數(shù)是兩個 NPN 放大倍數(shù)之積，放大倍數(shù)是非?？捎^的，所以它一般 是用來放大非常微小信號。舉個例子： Ib=2mA，這時 集電極的電流為 200mA，如果 Ib 繼續(xù)增大那么集電極的電流都不再增大了，因?yàn)橄蘖麟娮柙试S的最大電流為 10247。 對于第一種情況可以加上一上拉電阻，一般情況下三極管最 高電流為 15mA,一般上拉電阻上的電壓為 5V R 上拉 =5247。 15=（ KΩ） （ ） 這時二極管的電流比較大也就比較亮，當(dāng)三極管截止工作那么電流截止發(fā)光二極管就不會亮也不會產(chǎn)生電流消耗。 19 19 圖 74HC573 管腳排列圖示 表 1 74HC573 的功能表 輸入狀態(tài) 輸出狀態(tài) OUTPUT ENABLE LATCH ENABLE D Q 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 X 鎖存 1 X X 高阻態(tài) X 表示無論輸入什么都沒有影響 （ 3）可以與 TTL,CMOS 電路兼容 （ 4）對于控制端具有緩沖的功能 （ 5）能使有滯后現(xiàn)象的干擾得到有效的改善 像 74HC573 這種芯片的電路的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)作為驅(qū)動與系統(tǒng) 的總線接口相接時用不到其他的外接接口，因此本方案在選擇驅(qū)動時選擇了 74HC573 這種可以緩沖又能適用雙向總線驅(qū)動的 8D 鎖存器。 原因二：由于光立 方由 512 個 LED 組成電流要求比較大， ULN2803 可以承受較大的灌電流，因此由于 ULN2803 具有高耐壓大電流的特性特別適合用于驅(qū)動光立方，并且一個集成芯片具有 8 個三極管的功能減少了整個電路設(shè)計的時間。U 擊穿 () IR 為反向電流， IR 受周圍環(huán)境的影響它與溫度成正比，它和二極管的單向?qū)щ娦允浅煞幢鹊模?fM 是二極管允許的最大頻率，工作頻率是不能超過這個頻率的不然會因?yàn)榻Y(jié)電容的影響導(dǎo)致二極管不能正常工作。 了解了二極管的主要參數(shù)和等效電路才能更精準(zhǔn)的對發(fā)光二極管進(jìn)行控制。 23 23 4 各模塊的組建 光立方的組成搭建與注意事項(xiàng) 如附錄圖 1 所示，光立方每一面都有 64 個燈橫向 8 個燈縱向 8 個燈，一共有 8個橫向陰極 8 個縱向陽極，陰極是由 ULN2803 控制的，陽極是由 74HC573 控制的，立方體一共由 8 個面組成。 圖 LED 的折彎方式 第三步就要焊接，先把 8 個小燈的陽極連接起來，然后再把 8 條每一條多余出來的陰極相連接焊成一面，見附錄圖 圖 2； 第四步就要把 8 面全部插在板上用鐵條固定，然后把每一層的 8 個陰極都連接起來，見附錄圖 3； 在焊接過程中要注意的就是要防靜電，否則會導(dǎo)致小燈的損壞，經(jīng)過查詢后得知可以用防靜電焊臺，也可以用一根絕緣層的導(dǎo)線把焊頭接地，另外還有用余溫焊接的方式但是太慢，采用的是接地的方式。 單片機(jī)和驅(qū)動芯片選擇的都是直插式，便于芯片的更換，也便于單片機(jī)程序的燒錄。 單片機(jī)正常工作后 LED 燈有一面亮度很暗，分析原因有： （ 1）這一面的陽極沒有連接好 （ 2）送達(dá)這一面的電流太小 檢測電流只有 2 毫安左右，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)控制這一面的 74HC573VCC 端電壓只有,直接將 VCC 端接至 5V 電源端再運(yùn)行可正常亮度顯示。 程序的調(diào)試 一開始程序發(fā)現(xiàn)并不能進(jìn)行編譯，號召同學(xué)們通力合作怎么也發(fā)現(xiàn)不了錯誤，最后才發(fā)現(xiàn)原來頭文件寫成了 include，應(yīng)該寫為 include，并且保存了這個頭文件后能夠成功編譯。 如圖 所示如果想讓第 6 行第 6 列的小燈亮就把上面第 6 個引腳置為低電平于是選擇了第六行，下面第 6 個引腳置為高電平于是選擇了第 6 列，因此連接 8 個點(diǎn)陣的第一行作為光立方的一層如圖 ，并且連接到 ULN2803 上， M1 到 M8 控制每一層。另外仿真對于程序的動畫效果也有了一個大概的了解，同時在選擇程序時也可以節(jié)省時間，在確定了方案之后硬件軟件可以同時進(jìn)行。 （ 2）對 proteus 的應(yīng)用不熟練導(dǎo)致元器件的搜索和仿真調(diào)試做了很多無用功，要是有個英漢對照表會比較省時間。 （ 6）驅(qū)動芯片 ULN2803 我無論如何也不知道接電阻的方式，上拉電阻和限流電阻總是想不過來，好在理解了，因?yàn)橐B接負(fù)極所以用不到上拉電阻，限流電阻只是控制燈的亮暗程度和保護(hù) LED。 （ 10）單片機(jī)的知識忘得太厲害，數(shù)電模電也得翻書，說明得經(jīng)常運(yùn)用才能舉一反三。 感謝信息學(xué)院的老師們兢兢業(yè)業(yè)教導(dǎo)我們，開導(dǎo)我們，教授我們知識，讓我們學(xué)會了知識，學(xué)會了做人，學(xué)會了我們能在這個競爭激烈的社會中立足的本領(lǐng)，真的由衷感謝我的老師，同學(xué)們，是他們讓我的大學(xué)生活豐富多彩，讓我感覺大學(xué)四年是我以后回憶起的美好的時光。 /*railway*/ uchar code dat[128]={0x0,0x20,0x40,0x60,0x80,0xa0,0xc0,0xe0,0xe4,0xe8,0xec,0xf0,0xf4,0xf8,0xfc,0xdc,0xbc,0x9c,0x7c,0x5c,0x3c,0x1c,0x18,0x14,0x10,0xc,0x8,0x4,0x25,0x45,0x65,0x85,0xa5,0xc5,0xc9,0xcd,0xd1,0xd5,0xd9,0xb9,0x99,0x79,0x59,0x39,0x35,0x31,0x2d,0x29,0x4a,0x6a,0x8a,0xaa,0xae,0xb2,0xb6,0x96,0x76,0x56,0x52,0x4e,0x6f,0x8f,0x93,0x73,0x6f,0x8f,0x93,0x73,0x4a,0x6a,0x8a,0xaa,0xae,0xb2,0xb6,0x96,0x76,0x56,0x52,0x4e,0x25,0x45,0x65,0x85,0xa5,0xc5,0xc9,0xcd,0xd1,0xd5,0xd9,0xb9,0x99,0x79,0x59,0x39,0x35,0x31,0x2d,0x29,0x0,0x20,0x40,0x60,0x80,0xa0,0xc0,0xe0,0xe4,0xe8,0xec,0xf0,0xf4,0xf8,0xfc,0xdc,0xbc,0x9c,0x7c,0x5c,0x3c,0x1c,0x18,0x14,0x10,0xc,0x8,0x4}。 /*initializtion That is to initialize the program . It is write to set the timer in c52 mcu. So the program can renovate the led_3d_cube in fixed time use the interrupt function.*/ void sinter() { IE=0x82。 TR0=1。b) for(a=2。}//12 的 mcu 注釋這個延時即可 /*To judge the num bit*/ uchar judgebit(uchar num,uchar b) { char n。 else n=0。 a=ab*10。 return a。 (*b)=t。 } void clear(char le) { uchar i,j。i8。i=3。 } if (i4) { for (j=0。 } } void point(uchar x,uchar y,uchar z,uchar le) { uchar ch1,ch0。 else display[z][y]=display[z][y]amp。xx8。(cpp=0)) 37 37 { if (dir) cp=127cpp。 b=(dat[cp]2)amp。 if (cpp63) c=7c。 b1=y2y1。 b=y1*10。 c1=c1*10/t。 a+=a1。 } void box(uchar x1,uchar y1,uchar z1,uchar x2,ucha