炫动光立方-总结报告

1、电子技术综合设计总结报告设计题目： _炫动光立方_ 组长姓名： 学 号： 专业与班级： 姓 名： 学 号： 专业与班级： 姓 名： 学 号： 专业与班级： 时 间： 2013 2014 学年第（1）学期 指导教师： 成 绩： 日 期：2014-12-23 一、 课题任务本次设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管立方显示体，能够通过编写程序来实现对每一个发光二级管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案和动画实现四种模式的切换：（1）动画模式： 可实现十秒倒计时ABCD字母炫动沙漏模式动画波浪动画等 （2）音频模式：插入音频线可现实音乐的幅度高低 （3）夜灯模式：简单的全部灯的同时发光，可在睡觉

2、时开启，又不会感到刺眼 （4）上位机模式：实现通过电脑控制光立方的发光动画 二、 方案比较与选择（1）单片机的选择方案一：STC12C5A60S2芯片方案二：STC89C52RC芯片52系列单片机的ROM 为8K，对我们设计系统不能提供充足的空间进行功能的扩展。由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此经过考虑之后我们决定用51系列的增强型芯片STC12C5A60S2。STC12C5A60S2具有超强抗干扰、内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用、速度快。因此，我们选择STC12C5A60S2芯片，即方案一。（2） LED灯的选择方案一：草帽型LED方案二：方形高亮的LED灯由于方

3、形led灯没有散光作用，在动画显示时对一些简便的动画效果没有草帽形led灯的好，而且草帽形在焊接电路板也相对容易些。故选择了草帽形led灯，即方案一。（3）LED的驱动方式的选择 方案一：74HC593和74LS138组成的驱动电路。LED灯用16只驱动管驱动，提供足够大的电流，每个LED灯需要20mA的电流，需要的电流是1.5A,用驱动管来驱动LED灯，74hc595控制LED的8位移位寄存，74hc138是3位8出的译码器，用来信号的输出。 方案二：SM16126和74HC138组成的驱动电路。SM16126具有亮度调整功能，通过调节R_EXT端的电阻大小或者PWM，就可轻松做到亮度可控。

4、4片SM16126构成了64位的静态显示，可显示一层的图像也就是一个二维画面。 层切换是通过3-8线译码器74HC138，对控制器输出的层信号译码，然后通过P沟道MOS管4953放大后驱动LED光立方一层的二极管阳极，此时对应SM16126移位后的并行数据就被显示出来了。然后通过协调层的数据和层的选通，动态显示后就能做到立体控制与显示。 方案三：74HC573和ULN2803组成的驱动电路。采用74HC573暂存的方法，来分别把8个灯的亮灭信息储存，74HC573的64个输出引脚控制前面所述每一个面的8个灯。而ULN2803控制灯的每一个层，每个573输出的引脚对应的按顺序的X轴的8个引脚。由

5、于光立方需要输出足够大的电流，而74H573能够满足要求，故采用方案三。三、 电路设计1、STC12C5A60S2最小系统2、64灯控制显示模块3、层控制模块4、下载口模块5、四角电源指示灯模块四、 程序设计程序设计遵照以下流程，打开开关，按下模式键进入全局扫描，以检测有无坏灯。按下模式键，选择光立方工作的模式，并在光立方上显示，具体如下：音频模式（A），动画模式（N），夜灯模式（L），上位机模式（Z）。选择“进入”进入所选模式，在模式进行中按下“退出”可总之该模式并重新选择模式。开始全局扫描是否有模式键按下？ no 上位机动画夜灯音频 yes 显示“A”显示“N”显示“L”显示“Z”进入？进

6、入？进入？进入？上位机模式夜灯模式动画模式音频显示模式退出？ yes五、 测试方案1、测试单片机是否正常工作，我们用到的测试方法是通过烧写软件写入hex文件，若能够正常写入，则说明单片机正常工作。2、测试单片机能否控制LED，即测试外围电路是否正常工作。编写代码使锁存器全部输出低电平，使ULN2803全部输出高电平，预期结果是所有LED点亮。六、 系统调试硬件调试1、 焊接过程中容易烧坏LED灯。 解决方法：（1）将烙铁头跟接地线相连，以泄放产生的静电        （2） 八个灯为一

7、组焊完依次检查；焊完64个整排再进行检查，把LED坏的概率降到最低。2、 调试过程中烧入全亮程序发现有一层灯都不亮。 解决方法：由于ULN2803控制着光立方层的亮灭，一个引脚控制一层。由此原理可以猜测可能是其中一个控制其亮灭的ULN2803引脚出问题。通过仔细检查，由于线路断路造成，问题得以解决。3、在调试过程中插上单片机，光立方音频模式无法进入。解决方法：根据检测是单片机控制音频的P1.0引脚未插入造成的，经重新插入单片机问题得以解决。软件调试方法、仿真 1、测试单片机是否正常工作测试方法：通过烧写软件写入hex文件，若能够正常写入，则说明单片机正常工作。2、测试单片机

8、能否控制LED测试方法：即测试外围电路是否正常工作。编写代码使锁存器全部输出低电平，使ULN2803全部输出高电平，预期结果是所有LED点亮。3、烧入程序后，不能显示完整的动画 测试方法：重新检查程序，检查对应的引脚定义有没有错。再者检查延时是否过快导致动画不明显七、 数据测试与处理 在本次设计中由于该设计并无大规模的验证数据模块，检测设计的成功与否可通过观察来断定。具体测试数据如下：单个二极管的导通电压为2V。实际检测光立方中的二极管发亮时的电压：排第一排第二排第三排第四排第五排第六排第七排第八排阳极/V4.965.034.944.894.925.024.974.98阴极/V2.722.67

9、2.762.642.742.762.792.65压降差2.242.352.182.252.182.262.182.33实际检测光立方中二极管在不发光时的电压：排第一排第二排第三排第四排第五排第六排第七排第八排阳极/V4.965.034.944.894.925.024.974.98阴极/V4.894.784.854.794.784.824.814.79压降差0.070.250.090.100.120.200.160.19在音频模式下：所有二极管输入信号的功率高低带动每层二极管得发亮，我们用分线器分别接到音响和光立方，检测到模式工作正常。在动画模式下：所有动画均按照程序所设计的显示出来，有倒计时，

10、沙漏，波浪灯，且灯光均匀稳定按下“退出”可退回到模式选择。在夜灯模式下：所有二极管稳定且正常发光，不刺眼。在上位机模式下：可实现电脑控制光立方显示图形和动画，工作稳定。八、 总结在本次“光立方”电子综合设计中，共设计有“动画模式”、“音频模式”、“夜灯模式”、“上位机模式”四种显示模式，可通过硬件设备和软件完美配合实现预设动画、随输入音频跳动、夜灯显示、电脑自定义动画显示以及各个模式间的切换。 在设计中，我们也遇到了许多困难和障碍，比如焊接工作量大，怎么把那512个LED从点到线、从线到面、从面到体焊接就是必须要克服的难题，对于51单片机升级版STC12C5A60S2芯片功能不熟悉，系统布线复

11、杂，测试相对困难，单片机程序下载软件不熟悉等等，但我们小组成员积极地商讨、探索、琢磨，通过上网、查阅相关资料，以及向老师、同学咨询，一步步地去学习、解决问题。在本次电子综合设计中，由于此设计需要较高的焊接技巧，制作过程中也无形地锻炼了我们的动手能力，以及对系统布线、系统调试、单片机程序下载软件的使用等都有了一定的掌握。整个电子综合设计过程有苦有甜，这也将为我们的大学生涯画上浓厚的一笔，对于我们今后的工作和学习具有非常重要的积极意义。 本篇电子综合设计也得到了老师和班级同学的热情帮助，在此，诚挚地向给予我们帮助的指导老师和同学表示感谢。九、 附录1.所用器件序号品名封装数量单位备注1STC12C

12、5A60S2LQFP-441片274HC573DSOP-208片3ULN2803SOP-181片422.1184M 晶振49SMD1个50.1uf 电容08052个6电容 10uf12061个7电容 30pf08052个8电阻 10k08054个9电阻 1.5k08054个10电阻 100 欧姆08058个11LED（白光）08054个12拨动开关直插1个13轻触开关贴片4*4*3mm3个143.5 音频插座直插1个15DC5.5-2.1电源插座直插1个162.54mm 单排针 90 度直插8p个172.54 单圆排母直插72p个18PCB 板 18*18cm1片19音频线1条20USB-DC

13、 电源线1条21频转接头1个22USB 转 TTL 下载器1个可选23F5mm 白发蓝 灯珠长脚530个可选24M3 铜柱&螺帽4个2.总原理图3.作品图片4.程序#include<STC12C5A60S2.h>#include "array.h"sbit keyamenu=P44;/按键sbit keyout=P45;sbit keymenu=P46;void delay(int t)int i;while(t-)for(i=0;i<700;i+);void delay1(int t)char i;while(t-)for(i=0;i<20

14、;i+);void clc()/全局清屏P3=0;P2=0xff;P0=0;P2=0;uchar daoxu(uchar x)/一字节倒序uchar k=0;char i;for(i=0;i<8;i+)if(x>>(7-i)&0x01)k|=0x01<<i;return k;void key_menu_scan()if(!keymenu)delay(30);/按键驱抖if(!keymenu)P3=0;menu+;if(menu=4)menu=1;while(!keymenu);/释放判断void key_amenu_scan()if(!keyamenu)d

15、elay(30);/按键驱抖if(!keyamenu)P3=0;amenu+;if(amenu=7)amenu=1;while(!keyamenu);/释放判断void key_out_scan()if(!keyout)delay(30);/按键驱抖if(!keyout)P3=0;if(!out)out=1;elseout=0;while(!keyout);/释放判断void fun(uchar *a)/层填充函数uchar i,p;p=1;for(i=0;i<8;i+)P2=p;P0=ai;P2=0;p<<=1;void fun1(uchar *a,uchar d,ucha

16、r b,uchar c,uchar e)/滚动字幕数据处理char i;for(i=0;i<8;i+)ai=e&0x01;e>>=1;a7|=(c<<1);a6|=(c&0x80);for(i=0;i<6;i+)a5-i|=(b<<(7-i)&0x80);d=daoxu(d);a0|=(d>>1)&0x7e);void zhen(uchar *a,uchar v)/一帧,a是一帧编码起始地址uchar p;char i;while(v-)p=1;for(i=0;i<8;i+)key_out_sca

17、n();key_amenu_scan();key_menu_scan();if(amenu)break;P3=0;fun(a+i*8);P3=p;delay(2);p<<=1;void turn_on(uchar v)uchar a64=0;char i,j;a7=0x80;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+)ai*8+7=0x80;zhen(a,v);for(i=6;i>=0;i-)for(j=0;j<8;j+)aj*8+i=0x80;zhen(a,v);for(i=0;i<64;i+)ai=0;void H_scan(uchar v)uch

18、ar b64=0;char i,j;for(i=0;i<64;i+)bi=0x80;for(i=0;i<7;i+)for(j=0;j<64;j+)bj>>=1;zhen(b,v);void V_scan(uchar v)uchar a64=0;char i,j;for(i=0;i<8;i+)ai=0xff;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+)for(j=0;j<8;j+)ai*8+j=0xff;a(i-1)*8+j=0;zhen(a,v);void jb0(char num,char v)/char i,k;uchar c64=0;

19、for(i=0;i<64;i+)ci=0x80;zhen(c,v);while(num-)for(i=0;i<28;i+)if(i<7)for(k=0;k<8;k+)ck*8|=(0x80>>(i+1);ck*8+7-i=0;else if(i<14)for(k=0;k<8;k+)ck*8+i-6=0x01;ck*8>>=0x01;else if(i<21)for(k=0;k<8;k+)ck*8+i-14=0;ck*8+7|=(0x01<<(i-13);else if(i<28)for(k=0;k<

20、8;k+)ck*8+27-i=0x80;ck*8+7<<=1;zhen(c,v);clc();void link_pingmian1(char v)uchar a64=0;char i,j;for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<8;j+)a7*8+j|=(0x01<<i);zhen(a,v);void pingmian1(char num,char v)char i,k;uchar a64=0;for(i=0;i<8;i+)a7*8+i=0xff;zhen(a,v);while(num-)for(i=0;i<28;i+)if(i<

21、;7)for(k=0;k<8;k+)a(6-i)*8+k=0x01;a7*8+k>>=1;else if(i<14)for(k=0;k<8;k+)ak|=0x01<<(i-6);a(14-i)*8+k=0;else if(i<21)for(k=0;k<8;k+)a(i-13)*8+k=0x80;ak<<=1;else for(k=0;k<8;k+)a7*8+k|=0x80>>(i-20);a(i-21)*8+k=0;zhen(a,v);clc();void move(uchar *a,char kind,cha

22、r direction,char length)/length不能为8/kind=0 x轴,1 x轴,2 z轴；direction=0,负向,1正向char i,j;if(kind=0)if(direction=1)for(i=0;i<64;i+)ai<<=length;elsefor(i=0;i<64;i+)ai>>=length;else if(kind=1)if(direction=1)for(j=0;j<8;j+)for(i=7;i>=length;i-)ai+j*8=ai-length+j*8;for(i=0;i<length;i

23、+)ai+j*8=0;elsefor(j=0;j<8;j+)for(i=0;i<length;i+)ai+j*8=ai+length+j*8;for(i=(8-length);i<8;i+)ai+j*8=0;elseif(direction=1)for(j=0;j<8;j+)for(i=7;i>=length;i-)aj+i*8=aj+(i-length)*8;for(i=0;i<length;i+)aj+i*8=0;elsefor(j=0;j<8;j+)for(i=0;i<(8-length);i+)aj+i*8=aj+(i+length)*8

24、;for(i=(8-length);i<8;i+)aj+i*8=0;void produce_cube(uchar *a,char n)/0<=n<=8char i,j;for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<8;j+)if(j<n&&i<n)aj+i*8=0xff>>(8-n);elseaj+i*8=0;void produce_empty(uchar *a,char n)/0<n<=8,注意n不能为0char j;uchar p;for(j=0;j<64;j+)aj=0;p=0xff>&

25、gt;(8-n);/*X4列*/a(n-1)*8+n-1=p;a(n-1)*8=p;a0=p;an-1=p;for(j=0;j<n;j+)p=(0x01|(0x01<<(n-1);/*竖直4列*/aj*8|=p;aj*8+n-1|=p;/*Y4列*/aj|=p;a(n-1)*8+j|=p;void cube(char empty,char kind,char v)uchar a64=0;char i;for(i=1;i<=8;i+)/生成if(empty=0)produce_cube(a,i);elseproduce_empty(a,i);if(kind=0);else

26、 if(kind=1)move(a,1,1,8-i);else if(kind=2)move(a,1,1,8-i);move(a,0,1,8-i);elsemove(a,0,1,8-i);zhen(a,v);for(i=7;i>0;i-)/退出if(empty=0)produce_cube(a,i);elseproduce_empty(a,i);if(kind=0)move(a,1,1,8-i);move(a,0,1,8-i);else if(kind=1)move(a,0,1,8-i);else if(kind=2);elsemove(a,1,1,8-i);zhen(a,v);/*/v

27、oid yinchu(uchar *table,char n,char v)/*n为帧数*/char i,j,k;uchar a64=0,p;for(k=0;k<n;k+)for(i=0;i<8;i+)p=0xff;for(j=0;j<64;j+)aj=(tablej+k*64|(0x80>>i)&(p<<(7-i);zhen(a,v);zhen(table+k*64,50);void rain(char menu,char num,char v)/menu=0,up;menu=1,downuchar a64=0;char i,j;if(men

28、u=0)for(i=0;i<8;i+)ai=tab_raini;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=tab_raini*8+j;zhen(a,v);while(num-)for(i=0;i<8;i+)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=tab_raini*8+j;zhen(a,v);elsefor(i=0;i<8;i+)a7*8+i=tab_raini;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+)move(a,2,0,1);for(j=0;j

29、<8;j+)a7*8+j=tab_raini*8+j;zhen(a,v);while(num-)for(i=0;i<8;i+)move(a,2,0,1);for(j=0;j<8;j+)aj+7*8=tab_raini*8+j;zhen(a,v);void LED()char i;uchar p=0x01;for(i=0;i<8;i+)P2=p;delay1(1);P0=0xff;delay1(1);p<<=1;P2=0;while(!out)key_out_scan();key_amenu_scan();P3=0xff;delay1(amenu*30);P3

30、=0;delay1(6-amenu)*30);P3=0;void pc1(char num,char v)uchar a64=0;char i,j;while(num-)for(i=1;i<8;i+)ai=0xff;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=0xff;zhen(a,v);for(i=0;i<8;i+)if(num=0&&i=7)continue;move(a,2,1,1);zhen(a,v);for(i=0;i<7;i+)move(a,2,0,1);zhen(a

31、,v+5);void link(char v)/*旋转衔接*/char i,j,k;uchar a64=0;for(i=0;i<64;i+)ai=0x80;zhen(a,3);for(i=0;i<8;i+)for(j=0;j<8;j+)if(i<7)aj*8+7-i&=0x7f;aj*8+i|=(0x80>>i);zhen(a,v);for(i=0;i<6;i+)for(j=0;j<8;j+)for(k=0;k<8;k+)aj*8+k=tab_xuanzhuantiao(i+8)*8+k;zhen(a,3);void leitu(u

32、char *b,char num,char v)/V>1uchar a64=0,p;char i,j,k,m;for(m=0;m<num;m+)for(i=0;i<8;i+)for(k=0;k<8;k+)for(j=0;j<8;j+)p=bm*64+i*8+k&(0x01<<j);if(p)ai*8+k|=p;zhen(a,v);zhen(a,60);for(j=0;j<64;j+)if(!aj)continue;aj=0;zhen(a,v-1);delay(30);void fn(char v)uchar a64=0;int i;for

33、(i=0;i<128;i+)/点atab00i=(0x01<<tab01i);zhen(a,v);atab00i=0;for(i=0;i<128;i+)/8点atab10i|=(0x01<<tab01i);if(i>=8)atab10i-8=(0x01<<tab01i-8);zhen(a,v);atab000|=(0x01<<tab010);a0=0x80;zhen(a,v);for(i=1;i<128;i+)/线if(i<8)ai-1=0;atab00i|=(0x01<<tab01i);zhen(a,v

34、);zhen(a,120);for(i=0;i<128;i+)/线atab10i=(0x01<<tab01i);zhen(a,v);void xuanzhuantiao(char kind,char num,char v)/空心旋转,kind=1实心,否则空心uchar a64=0;char i,j,k;while(num-)for(i=0;i<14;i+)for(j=0;j<8;j+)for(k=0;k<8;k+)if(k>1&&k<6&&j>1&&j<6&&kind!

35、=1)ak+j*8=tab_xuanzhuantiaoi*8+k&0xc3;elseak+j*8=tab_xuanzhuantiaoi*8+k;zhen(a,v);void qumianxuanzhuan(char kind,char num,char v)/曲面旋转uchar a64=0;char i,j,k;for(j=0;j<8;j+)for(i=0;i<8;i+)ai+j*8=tab_xuanzhuantiaoi;zhen(a,v);if(kind=1)for(j=1;j<8;j+)/顺时针初形变换for(i=0;i<j;i+)for(k=0;k<

36、8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiao(j-i)*8+k;zhen(a,v);for(i=8;i<14;i+)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=tab_xuanzhuantiaoi*8+j;zhen(a,v);elsefor(j=1;j<8;j+)/逆时针初形变换for(i=0;i<j;i+)for(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiao(14-j+i)*8+k;zhen(a,v);for(i=7;i>=0;i-)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)

37、aj=tab_xuanzhuantiaoi*8+j;zhen(a,v);while(num-)/主循环if(kind=1)for(i=0;i<14;i+)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=tab_xuanzhuantiaoi*8+j;zhen(a,v);elsefor(i=13;i>=0;i-)move(a,2,1,1);for(j=0;j<8;j+)aj=tab_xuanzhuantiaoi*8+j;zhen(a,v);if(kind=1)for(j=0;j<7;j+)for(i=7;i>=j;i-)if(i>j)for

38、(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiao(14-i+j)*8+k;elsefor(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiaok;zhen(a,v);elsefor(j=1;j<7;j+)for(i=7;i>=j;i-)if(i>j)for(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiao(i-j)*8+k;elsefor(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiaok;zhen(a,v);void qumianxuanzhuan2(char nu

39、m,char v)/曲面旋转uchar a64=0;char i,j,k;for(j=0;j<8;j+)for(i=0;i<8;i+)ai+j*8=tab_xuanzhuantiaoi;zhen(a,v);for(j=1;j<8;j+)for(i=0;i<j;i+)for(k=0;k<8;k+)ak+i*8=tab_xuanzhuantiao(14-j+i)*8+k;zhen(a,v);while(num-)for(j=1;j<8;j+)move(a,2,1,1);for(i=0;i<j;i+)for(k=0;k<8;k+)if(j!=7|i!=

40、0)ai*8+k=tab_xuanzhuantiaok+(j+7-i)*8;elseak=tab_xuanzhuantiaok;zhen(a,v);for(j=1;j<8;j+)move(a,2,1,1);for(i=0;i<j;i+)for(k=0;k<8;k+)ai*8+k=tab_xuanzhuantiaok+(14-j+i)*8;zhen(a,v);void W_scan(uchar v)uchar a64=0;char i,j;for(i=0;i<8;i+)ai*8+7=0xff;zhen(a,v);for(i=6;i>=0;i-)for(j=0;j&l

41、t;8;j+)aj*8+i=0xff;aj*8+i+1=0;zhen(a,v);clc();void zimu(uchar *x,char n,char v,int num)/滚动字幕,num表示循环次数,v表示滚动速度,n字符个数char i,j,k;uchar xdata a64=0,temp08,temp18,temp28,temp38,temp8;for(i=0;i<8;i+)temp0i=0;temp1i=0;temp2i=0;temp3i=0;while(num-)for(j=0;j<n;j+)/滚动for(k=7;k>=0;k-)/读取数据temp7-k=xj*

42、8+k;for(k=0;k<8;k+)/移动8位for(i=0;i<8;i+)temp0i=(temp0i<<1)|(temp1i>>7);temp1i=(temp1i<<1)|(temp2i>>7);temp2i=(temp2i<<1)|(temp3i>>7);temp3i=(temp3i<<1)|(tempi>>7);tempi<<=1;fun1(a+i*8,temp0i,temp1i,temp2i,temp3i);zhen(a,v);void hy(uchar *tab

43、,char v)uchar a64=0;char i,j;for(i=0;i<8;i+)ai*8=tabi;zhen(a,v);for(i=1;i<8;i+) for(j=0;j<8;j+) ai+j*8=ai-1+j*8; zhen(a,v); for(i=0;i<7;i+) for(j=0;j<8;j+) ai+j*8=0; zhen(a,v); zhen(a,23);void W_side(uchar *tab,char num,char v)uchar a64=0;int i,j;for(j=0;j<num;j+)if(amenu)break;for(i=0;i<8;i+)ai*8+7=tabj*8+i;zhen(a,v);void print(uchar *a,char m)/m=0中空显示,m=1实心显示uchar p;char i,j,k;uchar b64=0;for(i=0;i<8;i+)b7*8+i=0