光立方实验报告

1 / 13 光立方实验报告 光立方设计报告 目录 一摘要 二目的与要求 三电路的设计与元件的选择 四模块电路的组装与焊接 五电路的调试和调试出现的问题 六、项目的完成情况 七、结论 一摘要 在前一段时间，在网上看了一些关于光立方的资料和它的视频，看到了一些光立方的演示视频，被它那些立体感吸引了。 光立方顾名思义就是一个立方体，我们采用的是8*8*8的模式， 大 概的距离是 14cm*14cm*20cm，主要分为三个模块：主控模块 驱动模块 显示模块；我们所做的光立方驱动电路，主控电路等都是纯手工焊接。采用的主控芯片60K STC12C5A60S2 芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片。 关键字：光立方 74HC573 STC12C5A60S2 ULN2803 二目的与要求 2 / 13 目的：回顾我们学习的单片机知识和提高我们的焊接和其他的动手实操能力。 要求：要有自主创新 ,其中我们的开关是采用触摸型开关，只要由一 个 I/O口和 VCC组成。 三电路的设计与元件的选择 1.电路设计 主要分为三个模块分别是主控模块 驱动模块 显示模块 主控模块 图 1 主控电路 其中 P1位一个触摸型的开关， C3为去耦电容防止高频干扰 驱动电路 图 2 驱动电路 在驱动电路上，每个锁存芯片的电源端都加了一个瓷片电容，主要的作用是防止高频干扰 显示电路 所有的灯的负端都是接在一起的，下面的每一组都是控制光立方的一个面，控制的是 光立方的竖起来的面，而横着的面由图 3 的 U10控制 图 3 显示电路 2.元件的选择 由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，3 / 13 因此经过考虑之后我们决定用 51 系列的增强型芯片STC12C5A60S2，选择的理由： 1.无法解密，采用第六代加密技术； 2.超强抗干扰； 3.内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用； 4.速度快，比 8051 快 8-12 倍； 由于灯的个数比较多，因此所需要的电流相对也比较大，所以选择 ULN2803， ULN2803 是八重达林顿， 1 至 8脚为 8 路输入， 18 到 11 脚为 8 路输出。驱动能力 500MA 50V。应用时 9脚接地，要是驱动感性负载， 10脚接负载电源 V+。输入的电平信号为 0，或 5V。输入 0 是，输出达林顿管截止。输入为 5V 电平时，输出达林顿饱和。输出负载加在电源 V+和输出口上，当输入为高电平时，输出负载工作； 基于 的 光立方设计 布鲁斯队陈兴民 杨彦琦 段琛璐 89C52 一、 摘要 目录 二、 设计任务与要求 三、 使用元器件 四、 电路的设计、制作及工作原理介绍 4 / 13 电路图设计 电路器件及工作原理介绍 五、验证与测试 测试过程 测试结果 测试结果分析 测试结论 六、 总结 七、参考文献 八、附件 一、摘要 LED 点阵显示屏已经应用到了我们生活中的方方面面，科技发展的脚步一直向前，我们采用的是 4*4*4 的模式，主要介绍基于单片机统硬件组成的光立方，利用单片机控制LED 的亮灭，并利用延时控制 LED 亮灭时间，最终使得整个立体展现不 同的造型和图案，使其变得美轮美奂，绚丽多彩！ 二、 设计任务与要求 利用所提供的元器件使其能显示 0-9 数字以及 DLMU字符并 有其他丰富的效果。 三、 使用元器件 四、 电路的设计、制作及工作原理介绍 电路图设计 电路器件及工作原理介绍 89C52： P0口： P0 口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第 八位。在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部5 / 13 必须被拉高。 P1口： P1口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时， P1口作为第八位地址接收。 P2口： P2口为一个内部上拉电阻的 8位双向 I/O口，P2口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2口被写“ 1”时 ，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势， 当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4 个 TTL门电流。当 P3口写入“ 1”后，它们 被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流这是由于上拉的缘故。 ULN2803： ULN2803，采用 AP=DIP18,AFW=SOL18 封装方式。 6 / 13 八路 NPN 达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平数字电路和较高的电流 /电压要求之间的接口， 五、验证与测试 测试过程 测试前不加电源的检查 不加电源的检查对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接，少接，多接等：用万用电表电阻档检查焊接和接插 是否良好；元器件引脚之间有无短路；连接处有无接触不良；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路。 静态检测与测试 断开输入信号，把经过准确测量的电源接入电路，用万用电表电压档测量电源电压，观察有无异常现象。如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等。如发现异常情况，立即切断电源，排除故障；如无异常情况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点，数字电路各输入端和输出端的高、低点平值及逻辑关系，放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元 件参数、更换元器件等，是电路最终工作在合适的工作状态；对于放大电路还 微控制器的应用实训 学期项目设计报告 完成日期： 2016年 12月 17日 7 / 13 目录 1 摘要 . 4 2 绪论 . 5 3 光 立 方 项 目 方案 . 6 硬件： . 6 光 立 方 的 点 阵 部 分 ， 步骤： . 6 焊 接 注 意 事项： . 6 焊好的 led 点阵插到 PCB 板上用上位机 led 全亮指令，测试。 . 6 软件： .8 / 13 . 6 整 体 框图 . 7 4 系统硬件 . 8 CPU： . 8 LED灯： . 8 PCB板： . 8 Arduion板： . 9 Arduino uno R3板： . 9 缩小版 uno 控制模9 / 13 块： . 错误！未定义书签。 通 信 协 议 模块： . 11 5 系统软件设计 . 12 上位机： . 12 led edit 控 制 软件 : . 12 led gameserver 游 戏 控 制 软件 : . 13 arduino 编程软件： . 13 6 整体性测试及所遇问题 . 14 整 体 搭 建 完 成 以 后 的 测试 . 14 调 试 中 遇 到 的 问10 / 13 题 . 14 7 设计总结 . 15 8 致 谢 . 16 9 参 考 文献 . 16 10 附录 . 18 设 计 实 物 图 效 果图 . 18 程序清单 . 19 电路图 .11 / 13 . 26 1 摘要 本设计制作出一个三维立体显示图案的 lED光立方。本产品不仅可以像发光二极管点阵一样显示平 面的静态或动态画面，还可以显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。同时又增加了显示的花样和立体图案显示效果，可以广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为将来显示技术的进步和发展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉效果，而且画面图案更加丰 富多彩。 本设计是用采为核心控制器， ATMga32PU扩展 I/O口，完成硬件电路设计。通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。软件采用自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。 我们的光立方主要功能是在整体上实现画面立体的显示，实现动态的实时 3D 显示效果，同时可以根据要求改变程序的数组部分就可实现画面的自主定义，也可自己写更多美轮美奂的图形。即可显示出我们想要的 3维立体图形，字母，数字，也可实现图形字母数字的来回变换，移 动和交替的变换，达到不间断的变换效果。 2 绪论 12 / 13 中国 LED等从上个世纪 90年代初开始起步，之后都处于快速发展中， XX、 XX年为发展最快的两年。时至今日，LED 显示屏已应用于各行各业中，现在就让我们来说说中国LED显示屏行业风风雨雨走过的 20载。 目前中国 LED 显示屏的产能远远大于市场需求，产能过剩明显。增长放缓也造成了目前 LED 显示屏行业僧多粥少的局面。价格将成为推动 LED显示屏市场快速发展的第一要素。目前 LED显示屏行业大打价格战，毛利率进一步下降的同时也削弱了厂商自 身的盈利能力。目前 LED显示屏产业的细分化程度非常高，不仅配件材料供应格局稳定，同时各项配件材料毛利率也大幅降低。 LED显示屏是由多种配件材料组装而成，主要的技术集中在 LED灯珠、控制系统、驱动 IC、驱动