【正文】 ，把它接上后這一列也亮了 。 4)LED 燈的選擇，出于外觀和整體的形 狀美觀，采用的是霧狀藍(lán)光的 LED 燈 ，由于高亮燈比霧狀燈刺眼，所以選擇霧狀燈。 3）驅(qū)動部分使用了熟悉的 74HC573，其優(yōu)點有 ，就是輸出既不是高電平 ,也不是低電平 ,而是高阻抗的狀態(tài)；在這種狀態(tài)下 ,可以多個芯片并聯(lián)輸出； 鎖存 。 ７ （三）元器件選擇 1） 由于光立方的程序量比較大，而且要求相對比較高，因此用 51 系列的增強型芯片 STC12C5A60S2，選擇的理由： 解密，采用第六代加密技術(shù)； 干擾； ，外部復(fù)位可用可不用； ，比 8051 快 812 倍。主控芯片通過 573+uln2803 來驅(qū)動控制哪豎面的哪一層的哪個燈的亮滅。每個 573 的 2~9 腳（數(shù)據(jù)輸入）都連接在一起連接到主控芯片的 P0 口（ 32~39 腳），數(shù)據(jù)從主控芯片 P0 口輸送到 573， 573 的 1 腳是 3態(tài)輸出使能輸入（低電平）一般都與地相接， 573 的 11 腳（鎖存使能輸入）都連接在一起連接到主控芯片的 P2口（ 21~28 腳）作為鎖存控制。通過單片機主控芯片 STC12C5A60S2 來控制所有燈的亮滅，從而控制 P0、 P P2實現(xiàn)控制 X、 Y、 Z空間立體控制來顯示我們所需要顯示的現(xiàn)象。只要將 64個燈陽極連在一起，在連到這個引腳上。輸出負(fù)載加在電源 V+和輸出口上，當(dāng)輸入為高電平時，輸出負(fù)載工作，該電路為反向輸出型，即輸入低電平電壓，輸出端才能導(dǎo)通工作。應(yīng)用時 9 腳接地 ,10 腳接負(fù)載電源 V+,輸入的電平信號為 0或 5V。輸出既不是高電平 ,也不是低電平 ,而是 高阻抗的 ４ 狀態(tài)；在這種狀態(tài)下 ,可以多個芯片并聯(lián)輸出，當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時 ,在芯片的輸出端 ,數(shù)據(jù)仍然保持 ULN2803 ULN2803 是八重達(dá)林頓管， 1 至 8 腳為 8 路輸入 ,18 到 11 腳為 8 路輸出。當(dāng)鎖存使能端為高時，這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說輸出同步）。 7) A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25萬次 ) 8) 通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA 軟件實現(xiàn)多串口 9) STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) 10) 工作溫度范圍： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 ) 74HC573 74HC573 是 八進制 3 態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機控制，強干擾場合?！肮饬⒎健笨梢愿鶕?jù)愛國歌曲的不同內(nèi)容 ,展示不同的造型和圖案 ,具有豐富的視覺效果。 二、關(guān)鍵字 LED 光立方， 74HC573， STC12C5A60S2， ULN2803 ２ 三、引言： 光立方是由四千多棵光藝高科技“發(fā)光樹”組成的 ,在 2021 年 10 月 1 日天安門廣場舉行的國慶聯(lián)歡晚會上面世 ,這是新中國成立六十周年國慶晚會最具創(chuàng)意的三大法寶之首 ,自從國慶 60 周年聯(lián)歡晚會開始演練后 ,一個全新的名詞“光立方” ,吸引了全國人民的關(guān)注。數(shù)組 OUT[0]代表光立方從第一層 D0 到第八層 D0 的數(shù)據(jù)，以此類推數(shù) 組 OUT[1] 代表光立方從第一層 D1 到第八層 D1 的數(shù)據(jù)。 １ 畢 業(yè) 設(shè) 計 系 別： 電子信息系 題 目： 3D 光立方 級 別： 103 級 專 業(yè)： 電子設(shè)備與運行管理 組 員 ： 指導(dǎo)教師： 2021 年 12 月 25 日 ２ 目錄 一、 摘要 ............................................1 二、 關(guān)鍵字 ..........................................1 三、 引言 ............................................2 四、 正文 ............................................2 （一） 、主要元件介紹 ................................3 STC12C5A60S2.....................................3 74HC573..........................................3 ULN2803..........................................4 （二） 、工作原理 ....................................5 驅(qū)動模塊原理 .....................................6 （三）、元器件選擇 ...................................7 （四）、制作、調(diào)試 ...................................8 制作 .............................................9 調(diào)試 .............................................11 五、結(jié)束語 ..........................................13 六、參考文獻 ........................................12 七、附錄 （程序） ....................................13 １ 光立方 一、摘要： 本設(shè)計采用 8*8*8 的模式，硬件主要分為三個模塊：主控模塊、驅(qū)動模塊、顯示模塊。采用的主控芯片為 STC12C5A60S2 芯片，驅(qū)動電路是采用我們常用 74HC573數(shù)字芯片。本設(shè)計采用 C 語言編程，利用單片機控制 LED 的亮滅，采用延時控制 LED 亮滅時間，最終使得整個立體展現(xiàn)不同的造型和圖案，使其變得美輪美奐、絢麗多彩。國慶聯(lián)歡晚會三樣法寶 ,光立方為最 ,“光立方”在氣勢和整體感覺上 ,融合了北京奧運會開幕式“擊缶而歌”和“活字印刷”的風(fēng)格 ,而各種圖案則與貫穿奧運會開幕式的“畫卷”有異曲同工之妙 。 ３ 四、正文 （一） 主要元件介紹： STC12C5A60S2 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期 (1T)的單片機，是高速 /低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。 1) 增強 型 8051 CPU， 1T，單時鐘 /機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2) 工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V單片機） 3) 工作頻率范圍： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz 4) 應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) 5) 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6) 外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊 ,Power Down 模 式 可 由 外 部 中 斷 喚 醒 ,INT0/, INT1/,T0/,T1/,RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到 )。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。當(dāng)鎖存使能變低時，符合建立時間和保持時間的數(shù)據(jù)會被鎖存。驅(qū)動能力為 500MA \50V。輸入 0 是輸出達(dá)林頓管截止 ,輸入為 5V 電平時，輸出達(dá)林頓飽和。 （二） 工作原理 有 8 個 8*8 點陣，再用 8個引腳來當(dāng)充當(dāng)各個 8*8 點陣的“開關(guān)”。采用了 hc573 暫存的方法，來分別把 64個燈的亮滅信息存到這個上面，然后再一起輸出到燈上， 573 的 64 個輸出引腳控制前 面所述每一個面的 64 個燈；而每層燈的陰極全連接在一起接入 uln2803，由uln2803 控制的每一個層燈。 圖 1 8 層面 圖 2 64 個燈孔 整個設(shè)計主要分為三個模塊分別是主控模塊、驅(qū)動模塊、顯示模塊 ５ 驅(qū)動模塊原理 圖 3 74HC573 驅(qū)動 ６ 圖 4 原理圖 uln2803 的 1~8 腳接主控芯片的 P1 口（ 1~8 腳），數(shù)據(jù)由主控芯片 P2 口輸入經(jīng)過 uln2803從 11~18 腳輸出，實現(xiàn)通過 uln2803 來驅(qū)動每一層。 當(dāng) 573 的 11 腳為高電平和 2~9 腳為高電平時，573 的 12~19 腳（ 3 態(tài)鎖存輸出）為高電平，驅(qū)動一豎面的燈亮，當(dāng) 11 腳為高低平、 2~9 腳為低電平時， 573 的 12~19 腳則就為低電平，從而燈滅，當(dāng) 11 腳為低電平時， 2~9 腳不管高低電平， 12~19 腳的輸出不變。 R1~R16 是限流電阻。 2）由于燈的個數(shù)比較多，因此所需要的電流相對也比較大，所以選擇 ULN2803。當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時 ,在芯片的輸出端 ,數(shù)據(jù)仍然保持； 、加強驅(qū)動能力。 圖 5 霧狀 LED 燈 ８ （四）制作、調(diào)試 1）制作： 我們首先完成的是 驅(qū)動電路 驅(qū)動電路由于線比較多電路比較復(fù)雜，所以我們有比較多的跳線，由八個 74HC573組成的，如下圖： 圖 6 573 驅(qū)動連接反面 圖 7 573 驅(qū)動連接正面 主控電路 主控電路 是 最簡單的電路，主要是最小系統(tǒng)，其中還有一個控制層的驅(qū)動芯片焊接在主控板上，如圖所示： ９ 圖 8 最小系統(tǒng) 顯示模塊 首先我們用一塊比較大萬能板，在上面做了 8*8 個點的標(biāo)志， 間距為 2mm 然后把燈按統(tǒng)一形狀 掰 好 管腳 。 （ 2） 還剩下另外一列，我們用同樣的方法來做，從驅(qū)動電路到顯示的都沒有問題，而且在輸入那一列的電壓也正常，我們就想不通了，是什么原因呢？我們懷疑是不是有燈壞了，我們又一個一個的檢查了這一列燈，但是全部都會亮，經(jīng)過很細(xì)心的 １２ 檢查，發(fā)現(xiàn)有一個燈的亮度和其他的燈亮度完全不同，相對比較暗，于是我們把它換了下來，接上另外一個，果然是哪個燈的問題，原來是由于 這 燈的阻抗很大，把那一列的電平都拉低了，使燈無法亮起來。 （ 4）在調(diào)試過程中有幾個燈一直不亮，用萬用表歐姆檔測量發(fā)現(xiàn)燈已經(jīng)燒壞，拆下壞掉，但是有 2 個燈是存在虛焊問題，從新焊接后正常工作。他們的搜索功能龐大、快捷又免費，讓我們很方便地搜索到了我們所需要的設(shè)計資料和豐富的知識。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強邏輯，那么這次的任務(wù)也就不難了。 １４ 六、 參考文獻 【 1】 .單片機 C51 程序設(shè)計教程與實驗 北京航空航天大學(xué)出版社 2021年 1 月 【 2】張瑞玲 .單片機原理與應(yīng)用 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2021 年 12月 【 3】趙亮 ,侯國銳 .單片機 C語言編程與實例 [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021.