光立方9

河南大学物理与电子学院单片机课程设计论文河南大学物理与电子学院2015级单片机课程设计论文4乘4乘4光立方论 文 作 者： 论文 合 作者： 所 在 学 院： 所 学 专 业： 指导教师姓名： 论文完成时间： 9目 录0 前言11 系统组成与功能11.1 STC12C5A60S2 单片机介绍21.2 LCD1602液晶显示屏模块介绍32 电路框图22.1 单片机最小系统图22.2 1602LCD液晶显示原理图52.3 光立方仿真图22.4 扩展仿真图32.5 程序流程图63 制作过程93.1扩展LCD液晶显示屏113.2最终成品图 124 结论13参考文献134乘4乘4光立方常静涛 陈浩（河南大学物理与电子学院，河南 开封，475004）0 前言 “光立方”一词正逐渐引起了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。所谓“光立方”：就是在平面LED基础上发展起来的新的显示技术。通过复杂的程序控制，在三维空间能够显示具有立体感的图形、动画等。由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的基础上不断增加难度，增加变换花样，吸引电子爱好者对其研究、创新。 “光立方”就是由LED灯组成，由于发光二极管质量比较稳定，使用寿命长，不用频繁地去更换，能减少成本，更节能。光立方作为一种特殊的显示资源，已用于一些广告行业、家庭、娱乐厅、会议室、大型演唱会、城市地标广场等场所的布置和装饰，还可以用于更广泛方面，具有广阔的应用前景。 在本学期的单片机在课程设计中，我们两个人一组共同讨论并设计出了一种基于单片机控制的4乘4乘4光立方。而且设计出了实际的成品，经过测试后能实现预期的效果，同时我们两个人在能实现其基本功能的基础上进行了一定程度的功能扩展，另外加上了LCD液晶显示，内容为“Light Cube Two Handsome Boy”。1 系统组成与功能STC12C5A60S2单片机（1个）轻触开关（1个）晶振11.0592MHZ（1个）22uf极性电容（1个）30pf瓷片电容（2个）3千欧电阻（1个）27欧电阻（8个）10千欧电阻（3个）DC5.52.1mm电源插座USB转DC5.52.1mm电源线（1根）彩色LED电源指示灯（1个）蓝色雾状LED灯（64个）排针排母若干，导线若干LCD1602液晶显示屏模块1.1 STC12C5A60S2 单片机介绍STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。1.增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051;2.工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V3.工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的0420MHz;4.用户应用程序空间8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K /62K字节;5.片上集成1280字节RAM;6.通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55Ma;7.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM);8.内部集成MAX810专用复位电路(外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地);9.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) 1用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟，常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11MHz15.5MHz，3.3V单片机为：8MHz12MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准;10.共4个16位定时器两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器做串行通讯的波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器;11. 2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟;12外部中断I/O口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通过寄存器设置到P4.3);13 PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)：也可用来当2路D/A使用也可用来再实现2个定时器也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持);14.A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口;15. STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3);16.工作温度范围： 0 - 75(商业级)1.2 LCD1602液晶显示屏模块介绍 实物图 字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。1.2.2 1602LCD的基本参数及引脚功能1602LCD尺寸图1602LCD主要技术参数： 显示容量:162个字符 芯片工作电压:4.55.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明： 1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口：2. 电路框图2.1单片机最小系统图：2.2 1602LCD液晶显示原理图：2.3 光立方仿真图：2.4 扩展仿真图：2.5程序流程图：3.制作过程整形LED，每个LED都整形成下图所示：整形好后焊接一个固定LED的万用板，方便焊接LED支架。用排针固定LED灯距离，方便焊接层共阴列共阳这样焊接下来正好是16个LED ，也就是1面，等4面都制作好后，便可以组装1个4*4*4的光立方了。 左侧最顶层（也就是第4层）的共阴极层控制线为P2.0，左侧第2层的共阴极层控制线为P2.1，左侧第3层的共阴极层控制线为P2.2，左侧第4层（也就是最底层）的共阴极层控制线为P2.3，右侧最顶层（也就是第4层）的共阴极层控制线为P2.4， 右侧第3层的共阴极层控制线为P2.5，右侧第2层的共阴极层控制线为P2.6，右侧第1层（也就是最底层）的共阴极层控制线为P2.7。3.1扩展LCD液晶显示屏焊接排母需用从左到右16个接口，将接口与单片机端口焊接。加上LCD液晶显示屏3.2最终成品图4.结论通过本学期单片机课程设计的学习与动手制作，本设计基本上实现预定功能，通过团队合作解决