【正文】 器來控制相應(yīng)層面的電平 ，列與層面的數(shù)據(jù) 結(jié)合 共同來顯示圖案 [10]。由 單片機 給出的行選通信號，從第一 列 開始，按順序依次對各 列 進行掃描 選通，根據(jù)鎖存器的特性可以把數(shù)據(jù)鎖存輸出。 本次設(shè)計 將以此方案為指導(dǎo)思想展開具體的硬件電路設(shè)計[9]。在整個電路當(dāng)中此電路部分 可以 相當(dāng)于一個上位機，它負責(zé)控制整個電路以及相應(yīng)的程序的運行、與 PC 機的串行通訊、以及給 顯示 屏部分發(fā)送命令。 電路大體上可以分成 核心 控制 電路 、顯示驅(qū)動電路、 、串信通信 電路三部分。 這樣就在你保存那個 *.ASM 文件的目錄編譯生成了相關(guān)的 *.BIN、 *.HEX 文件，此時你只要連接好編程器，打開編程器的操作軟件。完成后保存為 .ASM 文件。 因此軟件設(shè)計最終方案為采用 匯編 語言為 編程 語言， WAVE為編譯工具按照控制、通信、顯示等幾個功能模塊來編寫程序。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，編譯器必不可少。 基于單片機的光立方的設(shè)計 12 基于以上 分析 決定采用 匯編 語言為該顯示系統(tǒng) 軟件設(shè)計 的編程語言。 5) 能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對代碼做最佳的優(yōu)化，提高運行速度。 3) 能夠不受編譯器的限制，對生成的二進制代碼進行完全的控制。 匯編語言相對 C 語言優(yōu)點有 ： 1) 速度快，可以直接對硬件進行操作。與匯編相比 ， C 的編譯效率低，硬件可操控性比較差，目標(biāo)代碼體積大 。 作為最基本的編程語言之一，匯編語言雖然應(yīng)用的范圍不算很廣，但重要性卻勿庸置疑，因為它能夠完成許多其他語言所無法完成的功能。使用匯編語言編寫的程序，機器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編語言 。 下面對匯編語言 和 C 語言 做一些簡介 [8]。最后還要選擇一款與所選單片機的下載器或下載軟件來把編寫的程序下載到單片機中執(zhí) 基于單片機的光立方的設(shè)計 11 行。 軟件的編寫需要借助軟件編輯器和編譯軟件，編譯完成后還需要 程序燒錄器 下載到單片機中執(zhí)行。 系統(tǒng) 總體 軟件方案 選擇 軟件的設(shè)計除了滿足設(shè)計功能外還必須要滿足 易讀寫，方便下載和編譯。總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等測試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和測試環(huán)境，如 Keil C51 uVision WAVE 偉福 等軟件。目前支持的單片機類型有：ARM7(LPC21xx)、 8051/52 系列、 AVR 系列、 PIC10/12/16/18 系列、HC11 系列以及多種外圍芯片。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232動態(tài)仿真、 I2C 測試器、 SPI 測試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。整個過程包括以下幾個步驟： （ 1）構(gòu)想電路模型 （ 2）設(shè)計電路原理圖 （ 3）校對后輸出原理圖 （ 4）產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表 （ 5）設(shè)計印刷電路板 （ 6）檢查后輸出 PCB 板圖 方案二： PROTUES 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。 基于以上分析結(jié)果，加上由于成本和控制的難易程度，決定選取 單色藍光 LED 作為 本次設(shè)計 顯示色彩 ，亮 度高，顯示效果 很 好 [7]。 75mm、Φ 5mm。 室外顯示屏：面積一般幾十平方米至幾百平方米，亮度高，可在陽光下工作，具有防風(fēng)、防雨、防水功能。 全彩色顯示屏：紅、綠、藍三基色， 256 級灰度的全彩色顯示屏 基于單片機的光立方的設(shè)計 9 可以顯示一千六百多萬種顏色。 1） 按顏色分類 單基色顯示屏 ： 單一顏色（紅色、 綠色 、黃色、藍色等等 ）。 從而在各種各樣的傳媒信息的宣傳中得以體現(xiàn)。采用不同的材料，可制成不同顏色的發(fā)光二極管。 基于以上分析， 決定選取 MAX232 作為串行通信芯片 。 方案二：采用單電源電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232，電源與單片機供電相同，外圍電路簡單、 可靠 。 串口通訊芯片的選擇 AT89S52 串行口采用的是 TTL 電平， 與上位機通信時， 必須要有電平轉(zhuǎn)換電路，可以選擇 1488， 1489， MAX232。測試結(jié)果很好，可以滿足設(shè)計要求 。 方案二 ：采用 5V 固體繼電器來控制。否則顯示會出現(xiàn)不亮、半亮的現(xiàn)象 ，影響顯示效果。 綜合以上比較，決定 選取 74LS574 作為列線驅(qū)動 I\O 口擴展芯片。輸出控制不影響觸發(fā)器的內(nèi)部工作，既老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉，新的數(shù)據(jù)也可以置入。顯示數(shù)據(jù)是先后 順序 給送去的，顯示會有延遲，而 LED 動態(tài)顯示的刷新的時間控制大約 10ms，實時性差，效果不好。 基于以上分析，決定 選取 LM7805 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路作為系統(tǒng)供電 電源。把市電經(jīng)變壓器降壓輸入電路，而后整流送到 LM7805 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓輸出作為工作電壓。 使用干電池需經(jīng)常換電池，不符合節(jié)約型社會的要求。所以 決定 選 取 51 系列單片機作為控制部分的核心器件?，F(xiàn)在市場上常用的單片機主要有 MCS5 AVR、ARM、 PIC 等。而且 MCU 和 DSP 都是通過串行執(zhí)行指令來實現(xiàn)特定功能，不可避免低速，而 FPGA/CPLD 則可實現(xiàn)硬件上的并行工作，在實時測控和高速應(yīng)用領(lǐng)域前景廣闊；另一方面，F(xiàn)PGA/CPLP 器件在功能開發(fā)上是軟件實現(xiàn)的，但物理機制卻和純硬件電路一樣，十分可靠。外部可尋址 64K 字程序 /數(shù)據(jù)及 I/O，令周期在 25ns～ 50ns之間，實時性處理比 16 位單片機快 2 倍以上，可取代一般的單片機[5]。 它的強大數(shù)據(jù)處理能力和高運行速度，是最值得稱道的兩大特色。 DSP 區(qū)別于一般微處理器的另一重要標(biāo)志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微處理器用軟件實現(xiàn) 基于單片機的光立方的設(shè)計 6 乘法，逐條執(zhí)行指令，速度慢。顧名思義， DSP 主要用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域，非常適合高密度，重復(fù)運算及大數(shù)據(jù)容量的信號處理。隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機在便攜式產(chǎn)品中大有用武之地 [4]。它們的價格也高低不等，這樣極大地滿足了開發(fā)者的選擇自由。它有很強的接口性能，非常適合于工業(yè)控制，因此又叫微控制器 (MCU)。其常用的電子設(shè)計方法有單片機、 DSP、及 EDA 技術(shù)。 （ 5） 致謝 針對 設(shè)計中所遇到的問題 和難處，解決的方法來自指導(dǎo)老師的講解 和點撥，以及同學(xué)的探討和幫助，對此表示衷心的感謝！ 基于單片機的光立方的設(shè)計 5 2 系統(tǒng)總體 方案 設(shè)計 本節(jié)是該設(shè)計的方案 論證 部分，對設(shè)計中所 采用的芯片從多 方面綜合的進行比較，最后經(jīng)過仔細的研究后決定所器件、 編程軟件和仿真電路繪制軟件的選取。 （ 5）結(jié)論 設(shè)計 作品 完成后對設(shè)計中所遇到的問題、經(jīng)驗教訓(xùn)、以及自己的想法進行總結(jié) 分析 。在軟件測試中出現(xiàn)程序整合工作不協(xié)測等問題。 （ 4）驗證與測試 測 試分為硬件 測 試、軟件 測 試和系 統(tǒng)聯(lián)合 測 試幾步來進行。程序按功能分為靜態(tài)顯示、動態(tài)顯示、通信等幾個功能上相對獨立的模塊。論文列出了詳細的器件參數(shù)和在系統(tǒng)中的連接使用方法。 （ 2）方案實現(xiàn) 以設(shè)計要求 為指導(dǎo)思想選擇合適的器件來實現(xiàn)這一思想，選擇器件時要從功能和電氣特性兩方面來選擇和論證。 設(shè)計說明書的結(jié)構(gòu)安排 針對 畢業(yè)設(shè)計說明書的要求，對論文的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)將做如下安排： （ 1）初步整體方案的論證和選擇 搜集題目的有關(guān)資料，并參照目前通用的設(shè)計思想和設(shè)計方法擬定幾套設(shè)計方案進行分析比較。編寫硬件電路的相對應(yīng)軟件程序部分，利用仿真軟件對程序進行測試修改。這樣程序書寫就不會過于繁瑣和重復(fù)，而且對核心控制器的內(nèi)存空間要求不高 [3]。按照圖文運動的特點又可以分為閃 爍、平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。 設(shè)計的總體要求及方案 選擇 本次設(shè)計制作一個 8*8*8 的三維的發(fā)光二極管立方顯示體，能夠通過編寫程序來實現(xiàn)對每一個發(fā)光二級管的亮滅控制，從而可以顯示多種多樣的圖案。全彩色 LED 3D 顯示屏的廣泛應(yīng)用會是 LED 3D 顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個新的增長點?；A(chǔ)材料的產(chǎn)業(yè)化，使 LED 全彩色顯示產(chǎn)品成本下降，應(yīng)用加快 發(fā)展 。 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)正成為我國電子信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是平板顯 示領(lǐng)域唯一立足國內(nèi)形成的民族高科技產(chǎn)業(yè) [2]。我國的 LED 顯示 基于單片機的光立方的設(shè)計 2 屏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過幾年的發(fā)展，基本形成了一批具有一定規(guī)模的骨干企業(yè)。 我國 LED 顯示屏研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 （ 1）我國 LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內(nèi)主要 LED 廣告大屏幕制造廠商主要集中在華東、華北、華南區(qū)域，大型制造商的市場范圍幾乎覆蓋整個國內(nèi)市場。 隨著社會經(jīng)濟的不斷進步，人們對 LED 顯示器的認識不斷加深，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。不僅可以用于室內(nèi)環(huán)境裝飾還可以用于室外環(huán)境信息傳播，具有投影儀、電視墻、液晶顯示屏無法比擬的優(yōu)點。 LED 顯示屏一般分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)字化的多媒體內(nèi)容將在信息世界中占據(jù)主流，新型的大屏幕顯示設(shè)備將代替?zhèn)鹘y(tǒng)電視機成為人們享受信息和多媒體內(nèi)容的中心。 關(guān)鍵詞 51單片機 /74LS574鎖存器 /8*8*8/LED顯示 基于單片機的光立方的設(shè)計 II THE DESIGN OF LIGHT CUBE BASED ON THE MICROCONTROLLER ABSTRACT This design produced a threedimensional pattern of the LED light cube. This product can not only like a lightemitting diode dot matrix display plane static or dynamic screen can also display threedimensional static or dynamic images， and to break the traditional increasing the display patterns and threedimensional effect can be widely used to display and decorative display for future progress and development to guide the direction， light cube display more visual effects than the lightemitting diode dot matrix， and the picture is more rich colorful. With a bination of graphics and characters more perfect display characteristics. The design is AT89S52 MCU core controller， eight D edge flipflop 74LS574 (tristate) expansion I / O port pletion of the hardware circuit design. Programmed by software to control the data is downloaded to the MCU to plete the designs of the show. This design software is a topdown modular design， the system moving in the direction of distributed， small development， enhance the stability of the system39。通過軟件編程控制數(shù)據(jù)下載到單片機完成設(shè)計圖案的顯示。同時又增加了顯示的花樣和立體圖案顯示效果，可以廣泛用于傳媒信息顯示和各種裝飾顯示，為將來顯示技術(shù)的進步和 發(fā)展指導(dǎo)了方向，光立方顯示比發(fā)光二極管點陣更具有視覺效果，而且畫面 圖案 更加非富多彩。 基于單片機的光立方的設(shè)計 I 基于單片機的光立方的設(shè)計 摘 要 本 設(shè)計制作出一個三維立體顯示圖案的 LED 光立方。 ： 電子 創(chuàng)新實驗室，數(shù)字圖書萬方數(shù)據(jù)庫。 ：較強的動手能力，善于分析和解決問題，有創(chuàng)新和創(chuàng)造的思維。 ： Multisim202 wave、 proteus 等相關(guān)軟 件。 第六階段：第 8 學(xué)期 1314 周 提交畢業(yè)設(shè)計說明書及實做作品，開始準(zhǔn)備參加論文答