【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds） ，和一個(gè)串行輸出（Q7’ ）,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 OE 時(shí)（為低電平） ，存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。芯片引腳圖如圖 28 所示：圖28 74HC595芯片引腳圖說(shuō)明：Q0到 Q7 引腳：8位并行數(shù)據(jù)輸出，其中 Q0為第15腳GND 第8腳：接地Q7 第9腳：串行數(shù)據(jù)輸出MR 第10腳：主復(fù)位（低電平）SHCP 第11腳：移位寄存器時(shí)鐘輸入STCP 第12腳：存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入OE 第13腳：輸出有效（低電平）DS 第14腳：串行數(shù)據(jù)輸入VCC 第16腳：電源畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 15 頁(yè)在本光立方系統(tǒng)中使用 74HC595，因?yàn)樗哂幸粋€(gè) 8 位串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且移位寄存器和輸出鎖存器的控制是各自獨(dú)立的，可以實(shí)現(xiàn)在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時(shí)，傳送下一行的列數(shù)據(jù)，即達(dá)到重疊處理的目的。引腳 DS 為串行數(shù)據(jù)輸入端，與單片機(jī) 相連，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)；引腳 SHCP 為移位寄存器的移位時(shí)鐘脈沖，與單片機(jī) 相連；STCP是輸出寄存器的打入信號(hào)，與單片機(jī) 口相接。再?gòu)?Q0 到 Q7 輸出到每一面 LED 燈的陽(yáng)極，從而達(dá)到控制每一面上的每個(gè) LED 燈。 顯示模塊顯示電路模塊是由 8 面 88 的霧狀藍(lán)光 LED 面組成，每一面都是由一個(gè)移位寄存器來(lái)控制。 LED 的選擇選擇霧狀藍(lán)光 LED 燈的原因是它具有非常高的亮度，發(fā)光強(qiáng)度為800~1200MCD，且散光的特性使得從各個(gè)方位看起來(lái)亮度一致性好，強(qiáng)有力的保證了 LED 立方體的炫目效果與眾不同。加之，本光立方系統(tǒng)在電路上的優(yōu)良設(shè)計(jì)，即使把 LED 立方體放在太陽(yáng)下，效果依然清晰可見(jiàn)，不像其他的，只能在關(guān)了燈的黑暗房間才看見(jiàn)。再者，霧狀藍(lán)光 LED 燈燈珠腳長(zhǎng)約為26mm，這使得折角和焊接變得更加容易、方便。更重要的一點(diǎn)是霧狀藍(lán)光 LED 沒(méi)有像其他高亮 LED 燈那樣刺眼,而且藍(lán)光給人一種夢(mèng)幻般的視覺(jué)沖擊。所以現(xiàn)在霧狀藍(lán)光 LED 燈做為本光立方顯示的元件。 顯示電路畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 16 頁(yè)顯示電路具體元器件是由 512 個(gè)霧狀藍(lán)光 LED 燈組成，把 512 個(gè)霧狀藍(lán)光 LED 燈焊接成 8 面 88 的小模塊，最后把每一面組裝到PCB 電路板上，這樣就構(gòu)成了一個(gè) 888 的 LED 光立方體；每一面由一個(gè)移位寄存器來(lái)控制，每一層由驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2803 來(lái)控制，就完成了對(duì)整個(gè)顯示電路上每一個(gè)燈的控制。下面以一面顯示電路圖來(lái)舉例。一面 LED 顯示電路由 64 個(gè)霧狀藍(lán)光 LED 燈組成，把八列 LED 燈的陰極全部焊接在一起接到驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2803，而每八行的陽(yáng)極分別接到一個(gè)移位寄存器 74HC595 上。在電路圖上八行陽(yáng)極 U1U8 接到同一個(gè) 74HC595 上，和對(duì)應(yīng)的引腳連接；而八列陰極一起由 1C 接到ULN2803 上。具體電路圖如下頁(yè)圖 29 所示：圖29 一面顯示電路 整機(jī)工作原理通過(guò)對(duì)主控芯片 STC125A60S2 進(jìn)行編程，采用 74HC595 移位暫存畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 17 頁(yè)的方法，來(lái)分別把每一面 64 個(gè) LED 燈的亮滅信息存到這個(gè)上面，然后由輸出引腳控制每一面的 64 個(gè) LED 燈；而每層燈的陰極全連接在一起接入 ULN2803，由 ULN2803 來(lái)驅(qū)動(dòng)每一層 LED 燈。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)，512 個(gè) LED 燈每一個(gè)都有單獨(dú)的位置編碼，每個(gè) LED 燈的亮滅就可以由自由地控制；從而實(shí)現(xiàn)我們所需要顯示的圖象。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 18 頁(yè)第三章 軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能是由軟硬件共同實(shí)現(xiàn)的，由于軟件的可伸縮性，最終實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能可強(qiáng)可弱，差別可能很大。因此，軟件是本系統(tǒng)的靈魂，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，不僅易于編程和調(diào)試，也可減小軟件故障率和提高軟件的可靠性。程序的編寫需要借助軟件編輯器；程序是使單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行，它是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架；在系統(tǒng)上電后，要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。軟件設(shè)計(jì)包括按鍵程序、主程序、顯示程序三大部分，軟件功能結(jié)構(gòu)框圖如 31 所示。主程序通過(guò)調(diào)用按鍵查詢程序來(lái)判斷待顯示的圖案及花樣，主程序則調(diào)用相對(duì)應(yīng)的顯示程序送到控制端口。主程序 顯示程序按鍵程序圖31 軟件功能結(jié)構(gòu)框圖 主程序的設(shè)計(jì)本光立方系統(tǒng)軟件采用 C 語(yǔ)言編寫，按照模塊化的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)程序。首先分析程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，程序要實(shí)現(xiàn)可靜態(tài)顯示、動(dòng)態(tài)顯示、三維立體顯示。通過(guò)按鍵控制程序選擇不同的顯示程序進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)設(shè)置有三個(gè)獨(dú)立按鍵，，3個(gè)按鍵分別控制三種不同的動(dòng)畫顯示模式；為了增加炫目的效果，本光立方在四個(gè)底座設(shè)得有四個(gè)呼吸燈。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 19 頁(yè)主程序流程圖如下頁(yè)圖32所示：圖32 主程序流程圖程序開(kāi)始時(shí)首先必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，其中初始化設(shè)置的內(nèi)容包括：中斷優(yōu)先級(jí)的設(shè)定，中斷初始化，定時(shí)器初始化，串行通信時(shí)通信方式的選擇和波特率的設(shè)定，各 I/O 口功能的設(shè)定等。 顯示程序的設(shè)計(jì)顯示程序的設(shè)計(jì)是整個(gè)光立方系統(tǒng)顯示的核心思想，它包括 LED的數(shù)據(jù)傳送思路和掃描方式的選擇。 LED 顯示的數(shù)據(jù)傳送動(dòng)態(tài)掃描顯示是把整個(gè)光立方分成若干部分，每一幅畫面顯示過(guò)程是顯示完一部分后，又顯示第二部分，直到顯示完最后一部分又重新開(kāi)始顯示第一部分，重復(fù)循環(huán)進(jìn)行。在重復(fù)掃描速度足夠快的情況下，我們看到的就是一幅穩(wěn)定的靜態(tài)畫面。也就是說(shuō)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示需要不斷進(jìn)行畫面的刷新。動(dòng)態(tài)掃描分為行掃描和列掃描，兩種方畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 20 頁(yè)式區(qū)別在于選通端和數(shù)據(jù)輸入端分別是行還是列。先選通列然后再?gòu)男兴腿雽?duì)應(yīng)列的數(shù)據(jù)，這樣從第 1 列到第 8 列循環(huán)往復(fù)，只要切換的速度足夠的快利用人眼的延時(shí)特性就可以看見(jiàn)一幅穩(wěn)定的畫面，從而完成數(shù)據(jù)的傳送。 顯示程序的設(shè)計(jì)顯示采用的是掃描顯示方式，選通一列后按照列對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)第 i 列對(duì)應(yīng)的列數(shù)據(jù)為數(shù)組中的第 i 和第 i+7 個(gè)元素。將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)由低至高位依次從控制端口輸出顯示。向右邏輯移位所得結(jié)果通過(guò)單片機(jī)端口輸出到移位寄存器 74HC595，然后輸出到 LED 燈的陽(yáng)極。如此依次循環(huán)選通各列來(lái)顯示所需畫面。動(dòng)態(tài)顯示程序流程圖如 33 所示。把顯示的數(shù)據(jù)送到 P0 口，相應(yīng)的移位寄存器接收數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)送到端口并存儲(chǔ)輸出顯示，接著把下一組數(shù)據(jù)送到 P0 口，改變片選移位寄存器的數(shù)據(jù)，送到相應(yīng)移位寄存器輸出顯示，直到把所有的數(shù)據(jù)局輸出傳送完畢后，顯示完成后，退出顯示程序，等待指令。輸出形式多種多樣，可以靜態(tài)輸出圖案，也可以動(dòng)態(tài)、左移、右移、循環(huán)等花樣顯示。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 21 頁(yè)圖33 顯示程序流程圖 軟件調(diào)試單片機(jī)是本設(shè)計(jì)的核心控制器，只有保證單片機(jī)的正常工作才能完成程序的運(yùn)行及顯示的控制。保證單片機(jī)最小系統(tǒng)能夠正常工作是前提。判斷辦法就是用萬(wàn)用表測(cè)量單片機(jī)時(shí)鐘引腳（119 腳）的對(duì)地電壓，以正常工作的單片機(jī)用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量為例：18 腳對(duì)地約 ，19 腳對(duì)地約 。對(duì)于懷疑是復(fù)位電路故障而不能正常工作的單片機(jī)也可以采用模擬復(fù)位的方法來(lái)判斷，單片機(jī)正常工作時(shí)第 9 腳對(duì)地電壓為零，可以用導(dǎo)線短時(shí)間和＋5V 連接一下，模擬一下上電復(fù)位，如果單片機(jī)能正常工作了，說(shuō)明這個(gè)復(fù)位電路沒(méi)問(wèn)題。本設(shè)計(jì)功能很多，所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜，所以在編寫程序和測(cè)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較多的問(wèn)題。如燒入程序后，LED 顯示屏顯示閃動(dòng)，而且亮度不均勻。則要首先對(duì)測(cè)用的延時(shí)進(jìn)行逐漸修改，可以畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 22 頁(yè)解決顯示閃動(dòng)問(wèn)題。其次，由于本作品使作動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動(dòng)態(tài)掃描很快，人的肉眼是無(wú)法看出，但是測(cè)用的顯示程序時(shí)，如果不在返回時(shí)屏蔽掉最后的附值，則會(huì)出現(xiàn)很亮或殘影的現(xiàn)象，所以在顯示的后面加了屏蔽滅燈指令。本設(shè)計(jì)采用 Keil 軟件用來(lái)進(jìn)行編寫程序和程序的調(diào)試，它是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件， Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境( uVision)將這些部份組合在一起。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、WIN9NT、WIN202WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對(duì)于使用 51 系列單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的。在使用 Keil 軟件時(shí)需要注意的是：在程序編譯的時(shí)候一定要記 文件，因?yàn)?STC— 文件才能下進(jìn)單片機(jī)里去。由于本光立方設(shè)計(jì)程序比較多，為了便于對(duì)程序的修改和可移植性等要求，本光立方軟件設(shè)計(jì)使用 C 語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，其特點(diǎn)是 C 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、使用方便、靈活，具有強(qiáng)大的圖形功能，C 語(yǔ)言生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高等。畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)第 23 頁(yè)第四章 硬件焊接與調(diào)試硬件的焊接與調(diào)試是整個(gè)光立方設(shè)計(jì)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它將驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否實(shí)現(xiàn)了所要完成的功能。