【正文】 ch1=1x。i) { if (i=0) { for (j=0。 for (j=0。 } /*The function can parat the character. And remove the big one to the back.*/ void max(uchar *a,uchar *b) { uchar t。 return n。a0。 TCON=0x01。 32 32 附 錄 圖 1 圖 2 圖 3 33 33 圖 4 程序 ： include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar display[8][8]。 （ 7）顯示效果比較滿意，能完成復(fù)雜的動(dòng)畫顯示，但是攜帶不太方便。 仿真可以在焊接硬件時(shí)對(duì)芯片提前做好排列，這對(duì)整個(gè)系統(tǒng)搭建也有很大的幫助，仿真相對(duì)于實(shí)物 來說解釋起來更加的直觀，在其他人進(jìn)行程序開發(fā)時(shí)可以更好地把握整個(gè)過程 。 換一個(gè)程序后發(fā)現(xiàn)顯 示出的是亂碼，原因是更換的程序并不和本設(shè)計(jì)的原理一樣，雖然同樣層共陰束共陽但是控制管腳不同，最后決定用原程序。 25 25 5 系統(tǒng)的調(diào)試 顯示模塊檢測(cè) 在將立方體與控制模塊結(jié)合之前首先是對(duì)立方體的靜態(tài)檢測(cè)以及時(shí)對(duì)壞掉的小燈進(jìn)行處理，雖然一個(gè)小燈兩個(gè)小燈壞掉不會(huì)對(duì)畫面造成多大影響但是為了設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)還是要進(jìn)行檢測(cè)、拆換。 LED 燈是通過區(qū)別引腳的長(zhǎng)短來區(qū)分正負(fù)極的，其中長(zhǎng)為正，短為負(fù)，本方案的燈體是層共陰需要把一層的陰極連接，這樣每一層一共有 8 個(gè) 負(fù)極， 64 個(gè)陽極。 （ a） 22 22 （ b） （ c） 圖 二極管的等效電路 圖（ a）是表示的理想二極管的工作狀態(tài)，導(dǎo)通時(shí)幾乎沒有壓降，截止電流也幾乎為 0，這種二極管是理想狀態(tài)下的。 圖 邏輯圖 20 20 圖 連接圖 如圖 的連接方式，在上一節(jié)介紹了單片機(jī)的 I/O 口，現(xiàn)在介紹與 TTL 器件的連接工作原理，假設(shè) 連接了 74HC573 的一個(gè)管腳，因?yàn)槠瑑?nèi)的輸入阻抗相對(duì)來說是非常高的，相當(dāng)于端口接了一個(gè)很大的電阻到地，當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)電流是通過Rc 流入大地， Ri 上電流為 0，當(dāng)三極管停止工作后，電流就會(huì)通過 RC,Ri，這時(shí)由于這兩個(gè)電阻的分壓 點(diǎn)的電壓就等于這兩個(gè)電阻的分壓，同時(shí)電流： I 總電流 =5V247。 15≈ 330（Ω） （ ） 當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)二極管是不亮的，當(dāng)三極管截止，這時(shí)三極管的電流和經(jīng)過上拉電阻的電流就要流過發(fā)光二極管，由于流過單片機(jī)內(nèi)部的電流很小可以忽略，這時(shí)流過發(fā) 18 18 光二極管的電流為 （ ）247。 16 16 NPN 三極管 了解三極管對(duì)于學(xué)習(xí)單片機(jī)有著非常好的幫助，在數(shù)子電路中主要研究學(xué)習(xí)的是三極管的開關(guān)特性，在模擬電路中主要研究的是三極管的放大特性 [1]。并且這四個(gè)端口可以用 74LS573 等芯 片來擴(kuò)展，從而控制更多的設(shè)備 。主要的特性在于他可以存儲(chǔ)比較大的程序，具備 FLASH 工藝。 圖 演示圖 uln2803 的 1 引腳 uln2803 的 2 引腳 uln2803 的 3 引腳 573 （ 1） 573 （ 2） 573（ 3） 10 10 3 系統(tǒng)架構(gòu)以及模塊論述 整個(gè)光立方系統(tǒng)的核心就是單片機(jī)，如果沒有單片機(jī)那么光立方就是一個(gè)會(huì)發(fā)光的鏤空燈泡，單片機(jī)的作用就是協(xié)調(diào)各個(gè)芯片有條理的工作，他把信號(hào)傳到每個(gè)芯片，每個(gè)芯片再把信號(hào)送達(dá) LED，如此通過上級(jí)控制下級(jí)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)動(dòng)畫效果，可以說單片機(jī)使光立方擁有了生命力。 8 8 單片機(jī) I/O 口分配以及編程如何實(shí)現(xiàn) 本光立方 由單片機(jī)控制，要想實(shí)現(xiàn)光立方的控制就要從光立方的結(jié)構(gòu)出發(fā)，合理的分配單片機(jī)輸入輸出口，從而對(duì)每一層每一束每一個(gè)小燈進(jìn)行自由的控制，本設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)輸入輸出口的分配如下： P0 口： P0 口連接鎖存器 74HC573 的輸入端， 74HC573 的輸出端連接光立方束，然后通過單片機(jī) P0 口發(fā)送信號(hào)到 74HC573 來實(shí)現(xiàn)對(duì)每一束亮滅的控制，一片 74HC573控制一面，一共八面八片。 第六章主要是對(duì)仿真進(jìn)行闡述，詳細(xì)介紹仿真的連接方法以及仿真對(duì)本設(shè)計(jì)的重要性。 設(shè) 計(jì)的總體要求 本課題主要是光立方的控制和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，這需要弄懂 LED 發(fā)光二極管的工作原理、技術(shù)，理解 LED 發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)原理、技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法，明確應(yīng)采用的主要技術(shù)手段，給出實(shí)現(xiàn)功能需要的基本結(jié)構(gòu)單元。光立方作為一種新鮮事物用光學(xué)的美給藝術(shù)界帶來了新鮮血液，“光立方”給與了光藝術(shù)的表現(xiàn)形式，光立方帶給世界的不僅僅是美學(xué)上的創(chuàng)新，它帶給我們的還有技術(shù)上的創(chuàng)新，如何通過技術(shù)給與人們更好的生活體驗(yàn)也是我們應(yīng)該思考的。 1 1 摘 要 光立方是 LED 發(fā)光二極管構(gòu)成的正方體形狀的立體顯示裝置，使用單色或多色發(fā)光管，可以產(chǎn)生復(fù)雜靈活、十分有吸引力的顯示效果，包括單一立體圖形的靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示和多種圖形的交替顯示等多種顯示方式，未來甚至可能以此為基礎(chǔ)，真正實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖像的三維顯示。在建國 60 周年的晚會(huì)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。 現(xiàn)如今這個(gè)基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)化的時(shí)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(shí) LED 的產(chǎn)品性能在顯示亮度、色彩、白平衡均有一個(gè)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(gè)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(huì)的不斷進(jìn)步 LED 的需求不斷加大，同時(shí)這方面的技術(shù)人才也將會(huì)是各個(gè)企業(yè)一個(gè)競(jìng)相競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域，電子信息化的時(shí)代 LED 顯示技術(shù)是不可或缺的，這方面給我們個(gè)人和國家的基于也是勢(shì)在必得的。 第五章是對(duì)調(diào)試過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和問題以及解決辦法進(jìn)行闡述。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(jì)和便于系統(tǒng)的焊接，而且考慮到所使用驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2803 的灌電流特性此設(shè)計(jì)也非常適用。 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(shí)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(shí)因?yàn)槠渌?4HC573 是不工作的所以與這個(gè)小燈同一行的燈是不會(huì)亮的，這就實(shí)現(xiàn)了只點(diǎn)亮這個(gè)小燈。 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(shí)鐘電路，使用了12MHZ 的石英晶振。 XTAL2. XTAL1 C1 C2 晶振 GND 外部時(shí)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(shí)要想獲得正常的輸出必須在 P0 口加上上拉電阻。 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(duì)共基的復(fù)合管，兩個(gè) NPN三極管串聯(lián)，他的放大倍數(shù)是兩個(gè) 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(hào)。 對(duì)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。 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(duì)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(dòng)與系統(tǒng) 的總線接口相接時(shí)用不到其他的外接接口，因此本方案在選擇驅(qū)動(dòng)時(shí)選擇了 74HC573 這種可以緩沖又能適用雙向總線驅(qū)動(dòng)的 8D 鎖存器。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(gè)頻率的不然會(huì)因?yàn)榻Y(jié)電容的影響導(dǎo)致二極管不能正常工作。 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(gè)燈橫向 8 個(gè)燈縱向 8 個(gè)燈，一共有 8個(gè)橫向陰極 8 個(gè)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(gè)面組成。 單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)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。 程序的調(diào)試 一開始程序發(fā)現(xiàn)并不能進(jìn)行編譯，號(hào)召同學(xué)們通力合作怎么也發(fā)現(xiàn)不了錯(cuò)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(gè)頭文件后能夠成功編譯。另外仿真對(duì)于程序的動(dòng)畫效果也有了一個(gè)大概的了解，同時(shí)在選擇程序時(shí)也可以節(jié)省時(shí)間，在確定了方案之后硬件軟件可以同時(shí)進(jìn)行。 （ 6）驅(qū)動(dòng)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。 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(shí)，讓我們學(xué)會(huì)了知識(shí)，學(xué)會(huì)了做人，學(xué)會(huì)了我們能在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)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(shí)光。 /*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。b) for(a=2。 else n=0。 return a。 } void clear(char le) { uchar i,j。i=3。 } } void point(uchar x,uchar y,uchar z,uchar le) { uchar ch1,ch0。xx8。 b=(dat[cp]2)amp。 b1=y2y1。 c1=c1*10/t。 } void box(uchar x1,uchar y1,uchar z1,uchar x2,ucha