【正文】 作用。 基于單片機的光立方的設(shè)計 17 圖 74LS574 引腳排布圖74LS574 的八個觸發(fā)器是邊沿觸發(fā) D 型觸發(fā)器。圖 電磁繼控制電路圖 列驅(qū)動電路設(shè)計鎖存器 74L5747 是一個八 D 邊沿觸發(fā)觸發(fā)器(三態(tài))。當控制開關(guān)斷開時，電磁鐵的磁性被撤消，繼電器觸點彈開，電源電路亦隨之斷開層面隨即被滅。電磁鐵通電后便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸點接觸，與觸點相連接的電源電路便接通?；趩纹瑱C的光立方的設(shè)計 16圖 電磁繼電器的原理圖本設(shè)計中用繼電器控制層面的 LED 陽極公共端與電源正極的通斷，可以通過程序來控制片選層面組建不同的圖案。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)” 。繼電器就是電子機械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個圓鐵芯上繞幾百圈至幾千圈，當線圈中流過電流時，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片的動觸點吸住，使之斷開第一個觸點（常閉觸點）而接通第二個開關(guān)觸點（常開觸點） ，這一過程稱為電磁繼電器的啟動，繼電器啟動的結(jié)果是把常閉觸點所接的外電路斷開和把常開觸點所接的外電路接通?；趩纹瑱C的光立方的設(shè)計 15 圖 按鍵電平復(fù)位電路圖 驅(qū)動電路設(shè)計 層驅(qū)動電路設(shè)計繼電器是本設(shè)計中的層面片選控制器電路的核心控制器。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，復(fù)位電路產(chǎn)生的復(fù)位信號（高電平有效）由 RST 通過一個施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲干擾，在每一個機器周期的 S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號對 AT89S52 單片機進行復(fù)位。單片機有多種復(fù)位方式，常用的復(fù)位操作有上電復(fù)位和手動按鍵電平復(fù)位方式。單片機從這個狀態(tài)開始執(zhí)行程序。時鐘電路見圖 。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。本次采用外部時鐘方式。因此時鐘頻率直接影響單片機的處理速度，時鐘電路的質(zhì)量也是直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單片機最小系統(tǒng)電路圖見圖 。復(fù)位電路是為單片機初始化操作準備的。時鐘電路用于產(chǎn)生 AT89S52 單片機工作時必需的控制信號。 51 系列單片機簡介單片機（Microcontroller，又稱微處理器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存儲器 RAM、程序存儲器ROM、定時器 /計數(shù)器和多種 I/O 接口電路。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件。此直流電壓經(jīng)過 LM7805 的穩(wěn)壓和電容的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。供電電源電路原理圖見圖 。 AT89S52行驅(qū)動器列驅(qū)動器16X16LED 點陣顯示屏電源復(fù)位電路時鐘電路圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計總圖 電源供電系統(tǒng)設(shè)計電路能夠正常工作，電源是必不可少的。這樣就可以把八列的數(shù)據(jù)輸出顯示，完成列線數(shù)據(jù)的傳送。顯示電路采用動態(tài)掃描方式進行顯示時，每列有一個列驅(qū)動器，各列的同名行共用一個行驅(qū)動器。單片機根據(jù)編寫好的內(nèi)容和指令通過 I/O 口擴展后驅(qū)動8X8X8 LED 光立方顯示屏。核心控制電路部分包括一個 51 系統(tǒng) CUP 和一些外圍電路。運行載入文件選擇要寫入的*.HEX ，執(zhí)行編程操作就行了！ 基于單片機的光立方的設(shè)計 113 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計 硬件整體設(shè)計概述及功能分析3D LED 光立方總體框圖如圖 所示。2）執(zhí)行主菜單中的項目編譯。在偉福軟件下匯編程序編譯的一些詳細步驟和要點： 1）啟動偉福 6000 編程、仿真、編譯集成環(huán)境，運行主菜單中的：文件基于單片機的光立方的設(shè)計 10打開文件，開始編寫程序。支持 MCS－51 用匯編語言編程的編譯器我們常用的是偉福 WAVE6000 編譯器。 系統(tǒng)軟件編譯器 WAVE 介紹匯編語言編寫的程序并不能被單片機直接執(zhí)行還需要編譯為單片機可執(zhí)行的機器語言。6) 能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。4) 能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進行更準確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖。2) 能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或 I/O 端口?；谝陨戏治鼋Y(jié)果，本次設(shè)計決定選取編程語言為匯編語言。C 語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，可產(chǎn)生壓縮代碼。匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件，匯編語言把匯編程序翻譯成機器語言的過程稱為匯編[7]。匯編語言（Assembly Language）是面向機器的程序設(shè)計語言，在匯編語句中，用助記符代替操作碼，用地址符號或標號代替地址碼，這樣符號代替機器語言變成了匯編語言，于是匯編語言亦稱為符號語言。 單片機編程語言現(xiàn)在主要運用的單片機編程語言為匯編語言和 C 語言。編寫軟件之前得首先選擇一種合適的語言以及配套的編輯器和編譯軟件。設(shè)計目標和硬件總體結(jié)構(gòu)確定的情況下，可以把軟件可以分為主程序，顯示子程序，各種延時子程序，按鍵掃描程序四個主要部分組成?；谝陨戏治鼋Y(jié)果，本次設(shè)計決定選取 Protues 作為電路原理圖和 PCB版圖繪制軟件。4）具有強大的原理圖繪制功能。3）提供軟件測試功能。2）支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。它運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE) 各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：1）實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。 硬件電路繪圖軟件方案一：PROTEL DXP 2022 是桌面環(huán)境下第一個以設(shè)計管理和協(xié)作技術(shù)為核心的全方位印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)，它集強大的設(shè)計能力，復(fù)雜工藝的可生產(chǎn)性和設(shè)計過程管理于一體，可完整實現(xiàn)電子產(chǎn)品從概念設(shè)計到生成物理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全過程，以及中間的所有分析，仿真和驗證。 室外屏：Φ10mm、Φ12mm、Φ16mm、Φ19mm、Φ21mm、Φ26mm。 3）按發(fā)光點直徑分類室內(nèi)屏：Φ3mm、Φ3。2）按使用場合分類室內(nèi)顯示屏：發(fā)光點較小，一般 Φ3mmΦ8mm，顯示面積一般零點幾至十幾平方米。雙基色顯示屏：紅和綠雙基色，256 級灰度、可以顯示 65536 種顏色。簡述其分類方法如下。作為一種新的光源，廣受歡迎而得以快基于單片機的光立方的設(shè)計 7速發(fā)展。 LED 發(fā)光顯示二級管LED 是一種固體光源，當它兩端加上正向電壓時就可以發(fā)光。采用 RS232 接口與上位機通信，方便后來設(shè)計的軟件調(diào)試和程序燒錄。方案一：采用 1488 或 1489 芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，但在使用中發(fā)現(xiàn)這兩種芯片可靠性不高，且需要正負 12V 電源，電路搭建麻煩?；谝陨戏治觯瑳Q定選取 5V 固體繼電器作為層面電路控制器。把它看做一個電子開關(guān)，通過程序來控制動靜點吸合來控制層面與電源正極的通斷，可以滿足電流的需求。方案一：采用 ULN2803 達林頓管來驅(qū)動層面，由于層面積聚電流大，雖然 2803 的驅(qū)動電流可以達到 500mA，但是測試結(jié)果亮度低，甚至有的就不亮。 層面控制驅(qū)動電路由于當 512 個 LED 同時點亮?xí)r，層面積聚電流大，需要把電流放大才能驅(qū)動。時鐘上升沿輸入有效，8 塊 74LS574 共用 16 個 I/O 口，數(shù)據(jù)可以并行寫入芯片，延遲時間少，滿足設(shè)計要求 [6]。方案二：采用邊沿觸發(fā) D 型觸發(fā)器 74LS574，74LS574 是三態(tài)總線驅(qū)動基于單片機的光立方的設(shè)計 6輸出，可以緩沖控制輸入，置數(shù)并行存取并且有改善抗擾度的滯后作用。 I\O 口擴展芯片方案一：選取串口輸入并口輸出芯片 74LS164，雖然 I/O 口使用較少，由于本次設(shè)計共需要 72 路 I/O 口，列驅(qū)動電路就需要 8 塊 74LS164。不僅功率上可以滿足系統(tǒng)需要，不需要更換電源，并且比較輕便，使用更加安全可靠。方案二：采用一塊 LM7805 三端集成穩(wěn)壓器。 電源電路方案一：采用普通干電池作為 LED 系統(tǒng)的電源，由于點陣系統(tǒng)耗電量較大，點陣系統(tǒng)一般懸掛在高處上，一直不停的工作。其中應(yīng)用最廣泛的單片機首推 Intel 的 51 系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久” ，有先入為主的優(yōu)勢常作為單片機學(xué)習(xí)的教材?；谝陨戏治觯N設(shè)計方式相比較各有優(yōu)點且都能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能，但單片機的技術(shù)門檻較低開發(fā)成本也較低非常適合初學(xué)者進行學(xué)習(xí)和鍛煉使用。方案三：EDA基于單片機的光立方的設(shè)計 5EDA(即 Electronic Design Automation) 即電子設(shè)計自動化，它是以計算機為工具，在 EDA 軟件平臺上，對用硬件描述語言 HDL 完成的設(shè)計文件自動地邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定目標芯片進行適配編譯、邏輯影射和編程下載等。芯片內(nèi)置 544 字的高速SRAM。DSP 依靠硬件乘法器單周期完成乘法運算，而且還具有專門的信號處理指令?，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于通信、便攜式計算機和便攜式儀表、雷達、圖像、航空、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。方案二：DSP 芯片DSP 又叫數(shù)字信號處理器。除此之外單片機還具有低電壓和低功耗的特點。單片機品種齊全，型號多樣 CPU 從 8，16，32 到 64 位，多采用 RISC 技術(shù)，片上 I/O 非常豐富，有的單片機集成有 A/ D， “ 看門狗” ，PWM，顯示驅(qū)動，函數(shù)發(fā)生器，鍵盤控制等。方案一：單片機單片機是集成了 CPU，ROM，RAM 和 I/ O 口的微型計算機。 系統(tǒng)總體硬件方案選擇 3D 顯示屏核心控制器控制部分是整個系統(tǒng)的核心部分，其功能可以實現(xiàn)與上位機通信接收上位機發(fā)送的數(shù)據(jù)和控制指令經(jīng)處理過后控制顯示屏顯示內(nèi)容。以便于為將來的設(shè)計提供寶貴的借鑒經(jīng)驗。通過分析，查找出問題的原因并設(shè)法解決。在硬件測試中發(fā)現(xiàn)有單片機端口驅(qū)動能力不足、驅(qū)動電路工作不穩(wěn)定、LED 顯示不正常等問題。然后按照所劃分的模塊逐個編寫程序，最后將獨立的模塊整合起來。 （3）軟件編寫 根據(jù)硬件特點和設(shè)計要求，軟件選用匯編語言編寫。經(jīng)過對比選擇選定 AT89S52 單片機為核心控制器件，由八 D 邊沿觸發(fā)器（三態(tài)）74LS574 擴展 I/O 口輸出，三極管8550 和 5V 繼電器為驅(qū)動電路器件。最終選定了以 8 位 51 系列單片機為核心控制器件，外加 I/O 擴展電路和層驅(qū)動電路來設(shè)計方案滿足設(shè)計要求。電路系統(tǒng)焊接完畢后，測試整個的系統(tǒng)模塊的功能，看各個功能是否能正常運行，并依據(jù)實驗結(jié)果找出程序中的錯誤，改正這些錯誤至測試成功完成畢業(yè)設(shè)計要求。借鑒單片機控制 LED 點陣顯示的原理，通過系統(tǒng)分析，確定該系統(tǒng)該具有哪些功能，有哪些模塊，各個模塊之間是怎樣連接，以及怎樣組合電路是最合理最簡單的，即硬件方案設(shè)計。產(chǎn)生不同顯示顯示模式的方法，并不意味著一定要重新編寫顯示數(shù)據(jù)，可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。與靜態(tài)顯示模式相對應(yīng)，就有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的圖文都是能夠變化的。為了吸引觀眾增強顯示效果，可以有多種顯示模式。未來 LED 3D 顯示屏?xí)蛑鴺藴驶?、?guī)范化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化的方向發(fā)展。LED 產(chǎn)品性能的提高，使全彩色顯示屏的亮度、色彩、白平衡均達到比較理想的效果，完全可以滿足戶外全天候的環(huán)境條件要求，同時，由于全彩色顯示屏價格性能比的優(yōu)勢，預(yù)計在未來幾年的發(fā)展中，全彩色 LED 3D 顯示顯示屏在戶外廣告媒體中會越來越多地代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燈箱、霓紅燈、磁翻板等產(chǎn)品，體育場館的顯示方面全彩色 LED 3D 顯示屏更會成為主流產(chǎn)品。 （2）LED 顯示屏的發(fā)展趨勢基于單片機的光立方的設(shè)計 2二十一世紀的顯示技術(shù)將是平板顯示的時代。我國 LED 顯示屏產(chǎn)業(yè)在規(guī)模發(fā)展的同時，產(chǎn)品技術(shù)推陳出新，一直保持比較先進的水平。國產(chǎn) LED 廣告大屏幕的性價比比較高，市場占有率近 100%。目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性，可靠性、全色化方向發(fā)展。而且顯示畫面色彩鮮艷，立體感強，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于交通運輸、車站、商場、醫(yī)院、賓館、證券市場、工業(yè)企業(yè)管理等公共場所 [1]。動態(tài)圖文顯示屏可與計算機同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計算機進行控制，圖文、圖像并茂，以實時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維的動畫、錄像、電視、VCD 節(jié)目以及現(xiàn)場實況轉(zhuǎn)播。與傳統(tǒng)的顯示設(shè)備相比，這種未來的巨大需求讓 LED 大屏幕顯示技術(shù)成為眾人目光的焦點?；趩纹瑱C的光立方的設(shè)計基于單片機的光立方的設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 ..........................................................................................