【正文】 圖 410 主控 走線焊接 在萬用板正面安裝元器件，按照原理圖，合理擺放元件，同時將模塊電路部分放在一起，不要太過凌亂，如圖 49所示。通過四個銅柱卡位，可以使排插和排針正好鑲接在一起，這樣做的好處就是方便拆卸，能夠后期檢查以及功能擴展，如圖 412所示。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。然后編譯下載到硬件并依據(jù)測試結(jié)果找出程序中的錯誤，改正這些錯誤至測試成功。所謂動態(tài)掃描顯 示就是一個完整的畫面分成好幾幀顯示，每一時刻只顯示畫面的一幀，如果顯示間隔很小，人眼的視覺無法分辨，利用人眼暫留原理，就可以看到一幅完整圖像。 進入 shensuo() 執(zhí)行伸縮代碼庫 if（ go） 22 音頻信號頻譜分析 FFT 是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實等特性，對離散傅立葉變換的算法進行改進獲得的。 基 2FFT 算法是倒位序存儲 ,但算法完成后結(jié)果按正序輸出，將原始采樣數(shù)據(jù)放在數(shù)組 tab[16]中， tab[0]存放第一次讀取的 AD 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)， tab[1]存放第二次讀取的 AD 轉(zhuǎn)換值，一次類推，完成 16 次轉(zhuǎn)換呢值得存放，倒敘輸出存放在 tab1[16]數(shù)組中， FFT 算法如下： X（ k） =X′（ k） +X′（ k+b） WNp（ 1） X（ k+b） =X′（ k） X′（ k+b） WNp（ 2） 式中， WNp=cos（ 2π P/N） j sin（ 2π P/N）。只要 P0 口 8 位全部輸出高電平， P3 同樣輸出高電平（ ULN2803 是電平轉(zhuǎn)換功能），也就是語句 P0=0xff。 光立方初步調(diào)試 檢查電源 用 5V 移動電源用于單片機，功放模塊供電，并接到主控扳上，檢查電源指示燈是否閃爍，單片機能否正常工作。比如延時太慢造成的圖像顯示亮度不均勻，如圖 67所示。 27 結(jié)論 本次光立方設(shè)計主要通過單片機控制 512 個 LED 燈的自由點亮，從而可以實現(xiàn)各種動畫顯示，在設(shè)計過程期間出現(xiàn)很多錯誤，都被及的發(fā)現(xiàn) 并改正。在選定設(shè)計課題的時候，任老師給我們每個同學(xué)分析 近幾年的發(fā)展趨勢，引出了以“實用”、“創(chuàng)新”為特色的設(shè)計要求，并給我們每個指出了設(shè)計課題的大方向。 最后，祝你們身體健康 , 工作順利。dis()。 P3=1。 delay1(400i)。i++) { if(menu) break。 delay1(400i)。 /////////////////主菜單選項 while(1) { hy(number+37*8,2)。 amenu=0。 if(out) go=1。i2。j++) cube(1,j,6)。 while(go) //旋轉(zhuǎn)條 { xuanzhuantiao(1,4,4)。 xzcube()。 while(go) //伸縮 { shensuo(5)。 //方框縮放 while(go) { for(i=0。j3。 } go=1。 if(out) go=1。 if(out) 35 go=1。 } go=1。j++) cube(0,j,6)。 while(go) //波浪 { donghua(sin_cube_table,14,22,5)。 link00()。 if(out) go=1。 //上升沿 while(go) { rain(1,10,9)。 for(i=0。 if(out) go=1。 go=1。 MODE_Music()。 ///////////////////////////開機掃描 turn_on(9)。 P0=0。 P0=0。 if(menu) break。 init()。 //按鍵驅(qū)抖 if(!keyamenu) {function_tab=1。另外， 每個畢業(yè)的學(xué)生都要面臨畢業(yè)論文的問題，一個優(yōu)秀的設(shè)計論文，需要注意的細(xì)節(jié)很多，而學(xué)生很難一次性做到位。 （ 3） 本次設(shè)計硬件部分相對簡單，主要是動畫編寫，因此熟練應(yīng)用定時器、中斷等編程方式，可以大大減少程序冗余。以為驅(qū)動電路有問題，就把 8 個 74HC573 芯片仔細(xì)檢查一遍，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動模塊工作正常，最后檢查 LED 焊接發(fā)現(xiàn)頂層陰極斷路。為了便于后期方便讀懂程序以及再次填加某些動畫，本人將程序分三部分編寫，分別是主程序，音頻采集與現(xiàn)實模塊，動畫自動播放模塊。 圖 61 U 型分解圖 25 圖 62 測試程序調(diào)試 程序編譯成功產(chǎn)生 .hex 文件，結(jié)果如圖 62 所示。 圖 54 頻譜顯示流程圖 開始 AD 初始化 啟動 AD 采集 是否 16 個 值 開始采集 中斷處理（ FFT） 頻譜顯示 結(jié)束 24 第六章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果 一個完整的電子設(shè)計，無論模塊設(shè)計如何精確，最終整體系統(tǒng)都要進行不斷的測試和調(diào)試。這樣變換以后，總的運算次數(shù)就變成 N+2*（ N/2)^2=N+（ N^2） /2,轉(zhuǎn)換過程如圖 53所示 圖 53 N=8 DFTFFT 首先，我們用 ADC 去采樣一個模擬信號之后，使之變?yōu)閿?shù)字信號。 開始 按鍵選擇 while（ 1） case 1: case 2: 模擬音頻動畫MODE_Music() 自動播放動畫 結(jié)束 Switch(menu) 21 圖 52 面平移顯示流程圖 動畫二：方框伸縮動畫流程圖如 53所示，程序見附錄四中子模塊二。在編寫程序時，為了方便多次調(diào)試，首先可以將每個子程序編寫成一個可以獨立執(zhí)行的完整程序，編譯沒有錯誤后下載到單片機進行驗證。 程序設(shè)計框圖 光立方程序設(shè)計主要是控制 P0、 P P3 口 通過高低電平組合，不同時刻點亮不同LED，在這里就需要考慮數(shù)據(jù)刷新率的問題。通過上網(wǎng)查資料才知道，平時所用電腦 USB 接口或者移動電源并不是很穩(wěn)定，容易因為形成干擾。 圖 411 74HC573 焊接 圖 412 光立方組裝 8 個 74HC573 鎖存器分別對應(yīng) LED 燈陣列的 8 豎排， 因此在芯片安插的時候按照一定順序擺放，如圖 411所示。相比專業(yè) PCB 制版，萬用板具有以下優(yōu)勢：價格低廉、使用方便，不像 PCB 板出現(xiàn)電路問題時重新制版，另外比較擴展靈活。通過編程控制 P0 和 P2， 從而控制數(shù)據(jù)在某一時刻輸出到指定某一排或某幾排。內(nèi)部機構(gòu)如圖 43所示： 圖 43 LM386 引腳圖 功放原理圖 透過 LM386 的 1 和 8 腳位間串聯(lián)電容，增益最高可達(dá) 200，電容。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作時必須的控制信號，單片機內(nèi)部電路正是在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格按照時鐘時序指令進行工作。最后將更換新的 LED 燈再檢查一遍。同時為了確保每一個LED都沒有問題，在完成一層后都要檢查是否可以點亮。 9 圖 33 LED 水平折彎 圖 34 LED垂直折彎 第二步：垂直折彎。 LED 搭接過程還是比較困難的， 8*8*8=512LED，分為 8層，每層 8列，每列 8個 LED燈，列內(nèi)共陽，層內(nèi)共陰，如圖 32所示。點陣屏的顯示便是光立方一層的顯示，只要通過程序再次控制 8 個層，便可以實現(xiàn)光立方的顯示， 由于人眼的視覺暫留，使我們感覺到看到的東西是一起在亮的，這樣我們就可以看到一個完整圖像，這是本次設(shè)計的基本原理。 加強驅(qū)動能力。特別適用于緩沖寄存器， I/O 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。其特點有： 可直接驅(qū)動繼電器。 由于光立方的動畫效果和程序量比較大，而且要求相對比較高。其優(yōu)點有： （ 1） DSP 具有硬件乘法器以及特殊指令，依靠硬件乘法器單周期完成乘法運算。 （ 3） 低功耗設(shè)計，擦寫次數(shù) 10 萬次以上。 通過設(shè)計多種多樣的動態(tài)圖畫，給人一種絢麗多彩的效果。因其極大地觀賞性，使人們在接受信息，數(shù)據(jù)的同時更加印象深刻，使信息的傳輸更有效率。 2 全開放式用戶自定義操控，用戶可根據(jù)自己的喜好自行編寫對應(yīng)的程序。未來 LED 3D 顯示屏?xí)蛑?guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化等方向發(fā)展。 LED 點陣顯示屏的特點有比數(shù)碼管實用、 便宜、亮度高等優(yōu)點，而且做出來的LED 顯示很耐用。 8*8*8光立方因點亮 LED燈將會形成各種圖形，如愛心、數(shù)字、雨滴、正方體等十幾種畫面。整個立體呈現(xiàn)不同的造型和圖案，動畫銜接完美，使其變得美輪美奐、絢麗多彩，立體感十足。具有亮度高、工作電壓低、功耗低、小型化、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定等優(yōu)點。 目前，我國主要的 LED 廣告大屏幕制造廠商主要集中在華北、華東、華南區(qū)域，大型制造商的市 場范圍幾乎覆蓋了整個中國市場。 光立方內(nèi)置兩種模式：圖形自動播放模式、音頻顯示模式， K2 選擇音頻模式，K3 選擇圖形自動播放模式。 3. 隨著 3D 技術(shù)的逐步發(fā)展， 3D LED 被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實生活中，比如 LED 顯示屏， LED 圖像， LED 立體攝影。此外還要求顯示效果能依音樂節(jié)奏而跳動，這就要求對音樂進行采集。 （ 4） 自帶高達(dá) 60K 字節(jié) FLASHROM， 這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，具有串口燒寫編程功能。 （ 2） 具有專門的信號處理指令 ,相對于其他微處理器用軟件實現(xiàn)各種算法速度快好多倍。 考慮到價格，性能方面因素， 最終選取處理速度較快、存儲較大且價格適中的 STC12C5A60S2 芯片作為核心控制芯片。 可用于電平轉(zhuǎn)換。 對它的使用也比較成熟，因此在驅(qū)動部分使用了熟悉的 74HC573，其控制邏輯如圖24所示。 LE 為鎖存控制端 OE 為使能端 1 腳三態(tài)允許控制端低電平有效 1D~8D 為數(shù)據(jù)輸入端 1Q~8Q 為數(shù)據(jù)輸出端 輸入 輸出 OE′ LE D Q L H H H L H L L L L X Q0 H X X Z 6 圖 23 74HC573 引腳圖 光立方顯示電路的基本框圖 LED 光立方主要用到了 STC12C5A60S2 單片機中的 P0 口、 P2 口、 P3 口 、串行輸入輸出端以及外接晶體引線端 XTAL1 和 XTAL2。設(shè)計 3D 圖形，需要有新的 思維方式，發(fā)現(xiàn)三維空間中點、線、面、體的算法規(guī)律。為使光立方外形的美觀，每一片的 LED陣列都要求排列整齊，互相看齊，這對焊接的能力有一定的要求?？衫眉庾煦Q將 LED 燈陽極管腳向外折一次再折回原來的方向，如圖 34 所示。 圖 35 LED布局示意圖 10 圖 36 LED焊接圖 圖 37 LED焊接圖 顯示部分檢測 對于焊接完成的檢測這一步非常重要，如果安裝完成后再更換 LED 燈是非常麻煩的事。 另外，還可以將一豎排同時點亮的方式進行檢測，這樣做可能會出現(xiàn)某些 LED 燈因電流太小無法點亮出現(xiàn)誤判的情況。復(fù)位電路是為了單片機初始化操作準(zhǔn)備的， 同時也是為了程序在執(zhí)行過程中出現(xiàn)跑飛后快速重新啟動。 LM386 可使用電池為供應(yīng)電源， 無作動時僅消耗 4mA 電流，且失真低。原理圖如圖 46 圖一 所示，具體連接電路 46圖二所示。 在焊接洞洞板之前需要準(zhǔn)備足夠的細(xì)導(dǎo)線用于走線。 細(xì)導(dǎo)線質(zhì)地柔軟，焊接后顯得較為雜亂，所以焊接完成每一條走線的時候用萬用表測試是否斷路。連接電容， 主要用于降低電源內(nèi)阻，改善電源帶動負(fù)載的能力，濾除低頻干擾等。我們知道當(dāng)顯示器播放速率大于 15 幀的動畫，才會在人眼中形成流暢的效果，為此就需要一個準(zhǔn)確的時間基準(zhǔn)來一次點亮光立方的每