光立方焊接制作,控制原理与驱动程序

光立方制作手册

2015年2月26日

目录

1绪论 (2)

2灯塔的焊接 (5)

2.1点 (5)

2.2线 (5)

2.3面 (8)

2.4体 (9)

3光立方驱动板 (13)

3.1坐标系 (13)

3.2控制方式 (14)

4程序例解 (15)

附录：更新历史 (16)

1绪论

亲自动手制作一个光立方，将能够给你带来无穷乐趣，做好后，还可以把他放在房间里，当作一盏小灯，每到夜晚，光彩夺目。

图1.1光立方

目前市面上大部分的光立方产品都是基于STC的51单片机来控制的，如果你擅长51单片机，这将都不会是问题，但如果你是Arduino用户，或者你精通STM32、MSP430或者其他控制器，那么无形中就会有很多的局限性。我们推出的光立方，只需要3个IO引脚就能实现对512个LED的控制，也就是说，不管你用什么控制器（当然像初级的51是不可以的，内存还是速度都跟不上），你都可以使用。即使你更换新的控制器，你同样可以使用它。光立方的控制非常的简单，对于很多朋友来说，困难之处在于焊接，因为想要512个LED整齐排列，并焊接牢靠，对于一般的人来说并非易事，但事实上是，焊接远没有你想象中的困难，甚至，我们不需要借助任何的外部工具，你只需要准备常规的器件，就可动手了。

根据用户的使用需求和反馈，在原有的基础上，对驱动板进行了升级，主要改动电源部分，驱动板直接使用5V2A电源，用户不必再为电源而烦恼，驱动板右侧VCC提供5V输出，可为控制器供电。

注意事项：驱动板DC头需连接5V2A电源。使用高于5V电源，驱动板会被烧坏。

驱动板从左往右，依次是电源开关、音频座、电源座、红外接收头、两个轻

触按键、排针，排针引出的端口分别是VCC、GND（可以给外部提供5V电源）；SER、RCK、SCK（驱动板驱动信号）；L、R(左右声道模拟信号输出，频谱时使用)；IR（遥控信号输出）；K1、K2（按键输出信号）。

注意排针的焊接方式（尤其当您使用光立方罩时）：

图1.2排针焊接方式

焊接驱动板插件时，根据下图所示焊接：

图1.3插件焊接

还需要一些其他的必备工具：

1：电烙铁1把，建议40元左右的，价格太便宜的烙铁不仅使用寿命短，温度也不能够保持恒定，最好带有静电保护的，降低灯珠被静电击穿的概率；

2：焊锡丝4米，经过我们实际操作，一个光立方焊好后差不多使用了0.8mm 直径的锡丝3.5米；

3：斜口钳1把，主要用来剪引脚；

4：口罩1只，为了自身的健康，这是必不可少的保护，因为这个工程也不是一两分钟的事儿。

2015年2月3日

2灯塔的焊接

2.1点

灯塔的焊接是从“点”开始，我们先把灯的引脚折弯，如下图所示。左边为Ⅰ型灯，只需要弯折一次，一共需要弯折448个灯珠；右侧为Ⅱ型灯，需要弯折两次，共需要64个灯珠。

图2.1灯引脚折弯（左为Ⅰ型，右为Ⅱ型）。

2.2线

512个灯珠安照上节要求弯折好后，我们将进行“线”的焊接，线的焊接非常的简单，不需借用额外的模具，我们的控制板就是很好的模具。如图2.2所示，先将30MM的铜柱安装在驱动板上，再进行焊接。

图2.230MM铜柱安装示意图

铜柱安装到位后，我们将7个Ⅰ型灯、1个Ⅱ型灯的阳极插入驱动板PIN孔中，插件顺序，如图2.3所示。

图2.3两种型号灯排列方式

之后，我们用列子将灯的阴极引脚排列整齐，用烙铁焊接，使引脚相连，如图2.4所示。焊接时间不可太久，防止灯珠损坏，焊接的烙铁我们建议使用带有静电保护的。

图2.4线的焊接

焊接好后，将灯从驱动板上取出，并整理灯的引脚，使引脚之间相互垂直或平行，如图2.5所示。就以这种方法，完成剩下的63条“线”。

图2.5焊接好的“线”

2.3面

在面焊接前，我们需要焊接一下驱动板上的芯片与圆孔PIN，焊接时，注意

图2.6中的注意事项。4个5MM白发白氛围灯可以先不焊，等到面都焊接完成后再焊接，引脚暂时不剪。

图2.6驱动板焊接

图2.7面的焊接

圆孔PIN焊接需垂直于驱动板，这样可以保证灯塔搭建的美观。面的焊接我们就是利用焊好的圆孔PIN作为模板，就可以焊出完美的方格了，以这种方法依次焊好8个面。

8个面全部焊接好后，我们将对灯进行测试，找出坏“点”，及时更换，不然等体焊接好后将会带来更大的麻烦。测试很简单只需要一个3V左右的电源就可以了，当然，电压不能大于3.3V。神马！没有3V电源，嘿嘿。那我们氛围灯的引脚的用处就大大体现了。按照图2.8连接就可以进行测试了。经过我们的实际操作，没有灯不亮，当然，这不能保证所有。

图2.8测试

2.4体

面都测试完成后，我们将进行体的拼装与焊接焊接。如果您觉得阳极的引脚有些长，或者您想给他建个“阳光房”，按照图2.9所示的方法，将灯的引脚剪齐。

图2.9修剪引脚

先将面的阳极引脚插入圆孔PIN中，插入时需稍微用力，并调整灯高度，使灯的高度保持一致。如图2.10所示：

图2.10插入引脚

将面与面之间连接的引脚焊好，焊接时保证面与面之间等距、平行，且垂直于驱动板，将多余的引脚剪去。如图2.11：

图2.11“体”完成

就差层控制线的焊接了，如图2.12所示：

图2.12层控制线焊接

将灰色细线线头剥皮，从H1圆孔的下方穿到上方，将露出的铜丝弯成钩形，焊接在第一层阴极引脚上，将光立方底向上，亲亲拉着细线，用烙铁直接去靠近焊盘与细线，将线的绝缘皮融化、上锡，将细线从根部剪断，这样一根层控制线就焊接完成，这样可以保证层控制线是笔直的，且非常美观。

3光立方驱动板

驱动板上用到的几个芯片具体使用方法请看“光立方制作手册V1.2\芯片资料”，驱动板原理图请看“cube8sch.pdf”。

3.1坐标系

建立“体”的空间坐标系，如图3.1。

图3.1坐标系

Z=0为第1层、Z=1为第2层、……Z=7为第8层，在每一层中有8束光（就是我们前面焊接的“线”），一个立方共有64束，我们将他们分别编号为0、1、2……63（图15），每束光由8个灯组成。例如，第一层，我们分别编号0、1、2……7。在X=0这个面，有0、8……56这8束光。

我们数组的编号方式正好对应着数组中数，one[0]控制这光束0上面的8个灯，a[0]=0x01，用二进制表示就是00000001，控制（0，0，0）这个灯被点亮。如果a[1]=0x88，用二进制表示就是10001000，控制灯（1，3，0）和（1，7，0）两个灯亮，这样编号的优点，您会在今后的编程过程中慢慢体会到。

例如一个数组

u8one[]={

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,ox01,

}

这个数组选择的是Y=0这个面的灯“同时”亮。“同时”我们加双引号，实际上在某一时刻只有一层灯是被点亮，对8层灯进行扫描，利用人眼的视觉停留效果，给人一种同时亮的错觉。

3.2控制方式

U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、U8灯束控制，选择每束光中不同的灯。

U8层控制，选通某一层，是某一时刻，只有一层灯亮，U9是ULN2803驱动芯片，输入为1时，输出为0。

4程序例解

我们的程序是建立在控制器为“YFstm32核心控制板V1.0”的基础上编写的，程序为C语言编程，有较强的移植性，只需部分修改，就可以在其他控制器中运行。

帧控制函数为void Frame(u8*a,u8speed)，我们主要就是利用这个函数来控制光立方的显示。

程序中有详细的注释，在这里我们就不重述了。

附录：更新历史

V1.02013-10-10正式版本成立。

V1.12013-12-3对驱动板进行升级，8个端口控制改为3个端口控制。提供圆孔pin，增加驱动板美观性。

V1.22013-12-30对程序也进行了升级，增加了几个动画程序；利用了K1、

K2两个轻触按键，编写外部中断程序，增加调速功能；完

善频谱功能。同时推出光立方罩。