【文章內容簡介】 既美觀又節(jié)省資源。首先要用到DXP進行電路板的圖紙設計和仿真測試，當仿真沒有錯誤后，就可以自動布線，手動布局，生成3D的PCB版圖，把生成的PCB版圖文件拿去制作PCB板。 主板的焊接在焊接主板之前必須保證主板清潔干凈，檢查是否有破損有裂縫，各個元器件的符號是否清晰，所要焊接的元器件是否齊全，焊各種元器件的準備工作是否都做好了，元器件是否都是完好的功能是否正常都要先檢測好，這些都確定沒有問題后，就開始按原理圖上的位置焊接元器件，焊接時用錫不要太多，那樣會很不好看，而且有可能會和附近的元器件發(fā)生短路，焊接時間不能太久，很多元器件受不了電烙鐵的高溫，還要避免靜電干擾，焊點要小要均勻，剛好焊住而且焊點光滑明亮。 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，如果你按傳統辦法焊接，很容易兩個引腳短接還不美觀。圖31 單片機焊接按鍵的焊接是最簡單的，四個引腳分別插在四個孔中，要注意的是按鍵的四個腳是兩兩一對的，不要認為他們都是一樣的，要是焊錯了就沒有按鍵的功能了，就成了一根導線了，自鎖開關的焊接比較復雜，特別是六根引腳的開關，它的按下和彈回來接通的引腳是不同的引腳，自鎖開關的原理圖如下圖42所示。 圖32 自鎖開關圖排插的焊接需要把針和板子貼緊，不能留下空隙，而且排插短的那頭接板子，在焊接的時候排插會比較熱，不能用手直接接觸，先焊排插的兩端，焊完兩端排插就固定了，再焊剩下的就簡單了，對于晶振的焊接要迅速，晶振比較脆弱，盡量快點焊接。圖33 PCB板的正反面第四章 軟件設計 系統的組成有兩各個部分一個是硬件一個則是軟件，軟件的伸縮性很大，編寫的好的程序實現起來簡單不易出錯，編的不好的數據會出現很多問題，本系統采用的是模塊化的設計方案，減少軟件出錯的概率，在軟件的設計過程中需要用到了軟件編輯器，軟件可以使單片機上電初始化，也可以是單片機實現特定的功能效果。本系統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。首先程序執(zhí)行主程序，在主程序中判斷按鍵程序，當接收到按鍵程序時，主程序調用顯示程序，把顯示程序發(fā)給硬件，硬件顯示出來。圖41 軟件執(zhí)行圖 主程序的設計一般編寫程序都是從功能出發(fā)，要求怎么的功能就寫怎么的代碼，本系統都是采用C語言的編碼格式編寫的代碼，、分別是主菜單、確定和退出，主菜單里有自動模式、頻譜模式、測試模式，系統還設置了呼吸待機燈，流程圖如32所示：圖42 主程序流程圖程序的開始之前必須要寫好各個模塊的初始化定義，初始化的內容有中斷初始化，定時器的初始化，串口的通信方式和波特率的選定,I/O口的設定等等。 顯示程序的設計顯示程序一般由字庫代碼和執(zhí)行程序構成，字庫代碼可以借助取模軟件，由靜態(tài)的畫面通過像素點的移動，利用人眼的視覺延時效果，產生動的效果，這就要求對掃描時間的控制和頻率的的快慢決定的很好。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。 顯示程序的設計本設計的程序采用的是動態(tài)的掃描顯示，通過選通一列的方式，這時程序里的一行數組就按照由低位到高位的方式依次從單片機的I/O口輸出到驅動74HC595移位寄存器中從寄存器中輸出到LED的陽極控制燈的亮暗，這樣一次一次的循環(huán)就可以產生一個動態(tài)的畫面，整個流程圖如下33所示。單片機高速的輸出數據，通過綜合選通端口選通一個74HC595輸出，通過改變選通端口輸入到另一個寄存器中再顯示，其實這些數據都有一個字模，通過調用這些字模，再配合數據的左移右移，或者加一減一，這樣一個字庫就可以動起來，再加上延時程序這樣程序就可以完美的顯示。 圖33 顯示程序流程圖 軟件調試單片機是這個設計的核心，在硬件正常工作的情況下檢測軟件才是正確的，要是硬件都存在問題去檢測軟件完全沒有意義，對于硬件的檢測，可以對單片機的時鐘引腳18和19檢測，，對于復位電路的檢測則是用5v的電源短接下引腳9，模擬復位電路，如果單片機復位正常則不存在問題。在程序的編寫中用keil編寫，因為我們用到的下載軟件時專業(yè)的STC—。在程序的編寫中全部都是采用C語言編寫，C語言簡潔靈活，兼容性高，編譯簡單，執(zhí)行效率高，對于循環(huán)的使用方便。第五章 成品測試和問題分析 成品測試. 硬件調試本設計因為用到的LED燈比較多，必須確保每個燈都正常工作，如果512個LED燈有一個出現擊穿或者不亮就必須把八層LED都拆開，取下壞掉的燈換上好的再焊上，而且要保持結構的整齊度行列對齊，這樣顯示的效果就會比較好。在測試過程中發(fā)現一些問題，以下是問題及問題的解決方法：這個系統功能比較強大，所以需要的驅動程序和程序量比較多8k的89C51完全不夠代碼的存儲會出現程序的溢出和無法編譯的情況。 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。 本系統發(fā)現部分LED燈的亮滅沒有規(guī)律，有些燈甚至都不亮，還有些燈閃爍不定。解決方法：這里我把八層LED燈從電路板上分別取下，單個燈用萬用表的測燈功能測量，發(fā)現不亮的LED燈時，我就給單個替換。在單個燈的替換過程中居然發(fā)現我測量的單個燈亮了，可是我沒測量的LED燈也同時亮了解決方法：這里我們知道可能是LED燈在焊接過程中被擊穿了，我采用的是反接正負橫豎排的方法，當我們反接時壞掉的LED燈就會點亮，還有一種方法就是萬用表的正負兩極都接在橫排或者豎排，這時被點亮的LED燈就是被損壞的，取下替換了就可以了。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。解決方法：這種情況就是整層中有一盞燈壞了，當我們把負極的引線去掉后整層依然點亮，仔細觀察發(fā)現這一層會有一盞燈不亮，壞的燈就是它了，把他取下替換就可以了。系統焊接完成上電后發(fā)現沒有反應，燈不亮，系統不工作。解決方法：這里我們用萬用表對電路板個部分檢查，發(fā)現系統沒有供電，檢查電源模塊發(fā)現電源焊接口虛焊，電路板的焊點脫落，這里我們采用外部備用口送電。本系統由于焊接點比較多，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生靜電，靜電可以把LED燈給損壞。解決問題：在這里我們考慮把焊烙鐵接地，如果焊烙鐵沒有接地線我們可以在焊烙鐵中部加一根引線接在暖氣片上或者直接接地，焊完一行檢查一次，焊完一個面再檢查一次，最后全部焊完再檢查，確保LED燈全部正常工作。 . 軟件系統光立方程序比較多，需要的存儲空間要比常規(guī)的51系列單片機的大，而且刷新率非常的高，要求的性能很高，軟件編寫難度大，要有很強的空間思維意識，想像力要很豐富，程序變化大，編譯中存在很多問題，所以需要精心的調試很改進，優(yōu)化出最簡單效果最好的程序。燒入程序后，LED燈的亮度很不均勻，明亮閃爍。 解決方法：檢查元器件是否有虛焊和漏焊，調整延時的時間長短，調試出效果最佳的延時時間，用keil編寫完軟件發(fā)現無法編譯通過，顯示程序P3無定義。解決方法：頭文件選擇錯誤不能選擇常規(guī)單片機的頭文件，要自制一個STC12C5A60S2頭文件，放在主程序的文件下。程序編譯完成后，編譯也通過了。解決方法：，光立方顯示不穩(wěn)定，常常會自我中斷，不按程序設定的功能顯示。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