毕业课程设计--光立方 2
光立方毕业设计说明
学校代码：10129系别：计算机技术与信息管理系年份：2015毕业设计说明书题目：单片机8*8*8光立方小组成员：孟斌、静厚霖、宋金宝班级：11计教甲班指导教师：郭彬年月摘要随着人们物质生活水平的提高，人们对精神生活的追求也愈加强烈，对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要，更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。
而现代工具务求简捷化、便携化，因此，光立方显示装置的到来，必将会给人们带来一种新的方便的文化传递方式。
单片机8*8*8光立方，在60周年国庆大典上，在天安门前，被称为三大国宝之一的节目就是由我们小组所选的设计光立方组合而成；并且光立方是由LED灯组成，近看几年的发展，LED灯的用途越加的广泛起来，小组看到LED灯的发展前景，经过小组讨论，依据上述两点，最终决定选择光立方作为毕业设计。
光立方是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新8*8*8构成的512个LED灯来显示输出文字或图案等信息的立体显示装置。
输出信号频率的控制通过单片机连接74hc573芯片来实现，由于人的视觉暂留原理，会由8个LED灯为列到8*8个LED灯为面再到8*8*8个LED灯为立方的过程产生一个立体的视觉效果，在立体视觉效果内的LED灯通过不同频率的刷新，会在立方区域内产生三维立体的图像，从而达到在该立体视觉上传达信息的作用。
本文以单片机、74hc573芯片、LED灯的实际应用为背景，介绍了以单片机、74hc573芯片、LED灯为核心系统的光立方立体显示设计的基本结构和基本原理。
【关键词】单片机、74hc573芯片、LED灯目录引言 (2)一．系统设计方案 (1)1.设计目的 (2)2.设计要求 (2)3.设计思路 (2)二．系统硬件设计 (4)1.基本原理图 (4)2、各部分功能 (4)（1）外部驱动电路模块 (4)（2）LED显示模块 (5)3、系统硬件 (5)（1）单片机控制 (5)（2）显示功能 (5)三．系统软件设计 (7)1.软件设计思路 (7)2.主程序流程图 (7)四．系统的硬件调试及软件调试 (8)1.常见的硬件故障 (8)（1）逻辑错误 (8)（2）器件失效 (8)（3）可靠性差 (8)（4）电源故障 (8)2.硬件调试方法 (8)（1）脱机调试 (8)（2）联机调试 (9)3.软件调试方法 (9)4.具体调试过程 (10)五、有关光立方的制作过程和心得体会 (11)六、作品使用说明 (13)七、制作过程 (14)1.LED灯面的焊接方式 (14)2.逐层LED灯负极的焊接 (16)3.电路版制作 (18)4.电路板上飞线的制作 (19)5.显示部分与电路板之间的焊接 (20)6.每层LED灯负极信号飞线的焊接 (21)八、总结 (22)九、致谢 (23)十、参考文献 (24)引言单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机。
888光立方课程设计
888光立方课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光立方的基本原理和制作方法，培养学生的创新意识和动手能力。
具体分为三个部分：1.知识目标：学生能够理解光立方的物理原理，包括光的传播、反射、折射等；掌握光立方的制作流程和技巧。
2.技能目标：学生能够运用光立方原理，独立完成一个光立方的设计和制作；培养学生的团队协作能力和问题解决能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到光立方在科技领域的应用价值，激发对科技创新的热爱和好奇心；培养学生的创新精神和实践能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的原理、制作方法和应用。
具体安排如下：1.第一章：光立方概述，介绍光立方的定义、发展历程和应用领域；2.第二章：光立方的物理原理，讲解光的基本性质、光的传播、反射、折射等现象；3.第三章：光立方的制作材料和工具，介绍光立方制作所需的材料、工具及其使用方法；4.第四章：光立方的制作流程，讲解光立方的设计、搭建、调试和优化等环节；5.第五章：光立方的创新应用，介绍光立方在各个领域的应用案例，探讨光立方的未来发展。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：教师讲解光立方的基本原理、制作方法和应用，引导学生掌握相关知识；2.实践操作法：学生动手制作光立方，培养学生的实践能力和创新意识；3.案例分析法：分析光立方的实际应用案例，帮助学生了解光立方的应用价值；4.小组讨论法：学生分组讨论光立方的制作过程中的问题，培养团队协作能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，本课程准备以下教学资源：1.教材：《光立方制作教程》，为学生提供系统的学习材料；2.参考书：《光学原理与应用》、《创新制作教程》等，为学生提供拓展阅读资料；3.多媒体资料：制作光立方的视频教程、动画演示等，帮助学生更好地理解光立方的制作过程；4.实验设备：为学生提供光立方制作所需的实验材料和设备，如LED灯、电路板、显微镜等。
444光立方课程设计
444光立方课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光立方的基本概念、原理和应用，提高学生的科学素养和解决问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光立方的定义、特点和基本原理，掌握光立方的构造方法和操作技巧，了解光立方的应用领域。
2.技能目标：学生能够运用光立方进行简单的计算和建模，能够利用光立方解决实际问题，提高学生的科学思维和创新能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到光立方在科学技术和社会发展中的重要性，增强对科学的兴趣和好奇心，培养学生的科学精神和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的基本概念、原理和应用。
具体内容包括：1.光立方的定义和特点：介绍光立方的概念，解释光立方的特性和优势，引导学生了解光立方的应用前景。
2.光立方的构造方法：讲解光立方的构造原理和方法，引导学生掌握光立方的制作技巧，培养学生的动手能力。
3.光立方的操作技巧：介绍光立方的操作方法和技巧，通过实际操作练习，使学生熟练掌握光立方的使用。
4.光立方的应用领域：讲解光立方的应用案例，使学生了解光立方的应用范围和价值，激发学生的学习兴趣。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握光立方的基本概念和原理，引导学生理解光立方的构造方法和操作技巧。
2.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流和合作，培养学生的科学思维和创新能力。
3.案例分析法：通过分析光立方的应用案例，使学生了解光立方的实际应用，引导学生运用光立方解决实际问题。
4.实验法：安排学生进行实验操作，使学生亲身体验光立方的构造和操作过程，提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将选择和准备适当的教学资源。
具体包括：1.教材：选择适合学生水平的教材，为学生提供系统的学习材料，帮助学生掌握光立方的基本概念和原理。
光立方毕业设计
基于STC12C5A60S2的光立方设计【摘要】本次设计使用512个LED灯制作8*8*8的LED立方体，命名为光立方。
采用STC12C5A60S2芯片作为主控，8个74HC573锁存器和一个ULN2803芯片扩展I/O口，作为外围控制。
通过编程控制I/O口，点亮指定的LED灯，使得显示不同的画面。
8*8*8光立方因点亮LED灯将会形成各种图形，如爱心、数字、雨滴、正方体等十几种画面。
整个立体呈现不同的造型和图案，动画衔接完美，使其变得美轮美奂、绚丽多彩，立体感十足。
此外，我们还可以外接音频输入，通过AD采样，快速傅里叶变换FFT，可以让光立方显示音频频谱。
经过系统测试，最终达到设计要求。
【关键词】光立方 STC12C5A60S2 74HC573 ULN2803Based on STC12C5A60S2 of the Light Cube Design【Abstract】:The 8*8*8 LED cube is made of 512 LED lights，named Light Cubewhich used STC12C5A60S2 as main control chip，it has 8 74HC573 latches extended I/O ports,and a ULN2803 chip as out control. Through programming control I/O port, the LED light. 8 * 8 * 8 cubic light for light leds will form a variety of graphics, such as love heart,numbers,rain,cube and so on. animation, cohesion is perfect, stereo sense is dye-in-the-wood. In addition, we also can external audio input, through the AD sampling, fast Fourier transform FFT, can let light cube display audio spectrum. After the system test, finally to meet the design requirements.【Keywords】:The Light Cube STC12C5A60S2 74HC573 ULN2803目录【摘要】 (1)【Abstract】 (1)目录 (2)第一章引言 (1)1.1光立方的研究意义 (1)1.2发展历程和现状 (1)1.3 光立方的功能和特点 (1)1.4 光立体的优越性以及主要应用 (2)第二章控制模块设计 (3)2.1 系统总框图 (3)2.2 总体方案的选择 (3)2.2.1主控芯片 (3)2.2 总体方案的选择 (3)2.2.1主控芯片 (3)2.2.2 电源选择 (4)2.2.3 元件选择 (4)第三章光立方显示部分概述 (7)3.1 光立方的制作 (7)3.1.1 光立方的原理 (7)3.1.2 LED灯的选用 (7)3.1.3 LED灯的焊接 (9)3.2显示部分检测 (10)第四章硬件设计 (13)4.1最小系统 (13)4.2 按键模块 (13)4.3功放模块 (14)4.3.1 功放原理图 (14)4.4呼吸指示灯 (15)4.5 竖排控制电路 (15)4.6 光立方层控制电路 (16)4.7 硬件电路焊接 (17)4.8 元件清单 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
444光立方课程设计
444光立方课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握光立方的基本概念、原理和应用，培养学生的空间想象能力和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光立方的定义、特点和基本原理，了解光立方的应用领域，如光学、物理、数学等。
2.技能目标：学生能够通过观察、实验和计算，分析和解决光立方相关的问题，提高学生的实践操作能力和科学思维能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够培养对光立方的兴趣和好奇心，提高学生对科学探究的热情和积极性，培养学生的团队合作意识和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的定义和特点、光立方的原理和计算方法、光立方的应用领域等。
具体安排如下：1.第一章：光立方的定义和特点，介绍光立方的概念和特点，理解光立方的基本性质。
2.第二章：光立方的原理和计算方法，学习光立方的原理和计算方法，掌握光立方的操作技巧。
3.第三章：光立方的应用领域，了解光立方的应用领域，如光学、物理、数学等，探索光立方的实际应用案例。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，介绍光立方的基本概念、原理和应用，帮助学生建立知识框架。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享对光立方的理解和思考，促进学生之间的交流和思维碰撞。
3.案例分析法：分析光立方的实际应用案例，让学生了解光立方的应用领域和实际价值。
4.实验法：进行光立方实验操作，让学生亲身体验光立方的原理和应用，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《光立方导论》、《光立方实验指导》等，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《光学原理》、《数学模型》等，供学生进一步深入学习和研究。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件和教学视频，通过图文并茂的形式，生动展示光立方的原理和应用。
光立方毕业论文含程序+原理图+实物
目录第一章绪论............................................................................................................................................... - 1 -1.1 课题的背景................................................................................................................................ - 1 -1.2 研究目的和意义................................................ - 1 -1.3 论文研究内容与结构安排........................................................................................................ - 1 -第二章总体设计....................................................................................................................................... - 2 -2.1 工作原理.................................................................................................................................... - 2 -2.2 各模块方案选择与论证............................................................................................................ - 2 -2.2.1 单片机主控制模块......................................................................................................... - 2 -2.2.2 驱动模块......................................................................................................................... - 2 -2.2.3 显示模块......................................................................................................................... - 2 -第三章系统硬件电路设计与实现........................................................................................................... - 3 -3.1 硬件电路设计............................................................................................................................ - 3 -3.2 单片机最小系统........................................................................................................................ - 3 -3.2.1 时钟电路......................................................................................................................... - 4 -3.2.2 P0 口外接上拉电阻....................................................................................................... - 4 -3.3 驱动模块的设计........................................................................................................................ - 5 -3.4 光立方整体设计思路................................................................................................................ - 6 -3.4.1 LED灯排序方式设计.................................................................................................... - 6 -3.4.2 LED灯接法方式设计.................................................................................................... - 7 -3.5 光立方搭建方法........................................................................................................................ - 7 -3.5.1将LED从点到线的搭建.................................................................................................. - 7 -3.5.2将LED从线到面的搭建.................................................................................................. - 7 -3.5.3将LED从面到体的搭建.................................................................................................. - 8 -第四章系统软件设计............................................................................................................................... - 9 -4.1 主程序设计................................................................................................................................ - 9 -第五章系统调试及结果分析................................................................................................................. - 10 -5.1 系统调试.................................................................................................................................. - 10 -5.1.1. 硬件测试...................................................................................................................... - 11 -5.1.2. 软件测试...................................................................................................................... - 11 -5.2 结果分析.................................................................................................................................. - 11 -第六章结论............................................................................................................................................. - 12 -参考文献................................................................................................................................................... - 13 -英文摘要................................................................................................................................................... - 14 -致谢语 ...................................................................................................................................................... - 15 -附录 .......................................................................................................................................................... - 16 -1、实物图......................................................................................................................................... - 16 -2、系统原理图................................................................................................................................. - 17 -程序清单................................................................................................................................................... - 18 -基于单片机的光立方设计刘荣三明学院 09级电子信息工程专业福建三明 365004摘要本文介绍了一款基于STC12C5A60S2 单片机光立方的设计并阐述了整体设计思路，介绍了系统软硬件设计的主要方法。
光立方课程设计说明书
《单片机技术》课程设计说明书光立方工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。
成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。
设计采用4*4*4的光立方模式，硬件主要分为七个模块：主控模块、驱动模块、显示模块、键盘模块、电源模块、复位模块、下载模块。
采用的主控芯片为AT89S52 芯片，驱动电路是采用了常用74HC573数字芯片,设计采用C语言编程，通过单片机I/O口控制LED的亮灭，采用延时控制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。
关键词：光立方；AT89S52；74LS573锁存器目录1 绪论 (1)1.1 光立方的背景 (1)1.2 研究的意义 (1)2 设计要求和方案介绍 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 方案介绍 (2)2.2.1 系统整体框图 (2)2.2.2 光立方发光原理 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 主要元器件的介绍 (4)3.1.1 AT89S52芯片介绍 (4)3.1.2 74HC573芯片介绍 (5)3.1.3 四位一体数码管介绍 (5)3.2 硬件电路模块介绍 (7)3.2.1 最小系统模块介绍 (7)3.2.2 驱动模块介绍 (9)3.2.3 键盘模块介绍 (10)3.2.4 显示模块介绍 (10)4 软件系统说明 (12)4.1 软件系统模块 (12)4.2 软件系统模块的程序流程框图 (12)5 光立方系统测试 (15)5.1 操作说明 (15)5.2 测试结果 (15)5.3 结果分析 (17)5.4 设计结论 (17)5.5 设计体会 (17)结束语 (18)参考文献 (19)致 (20)附录 (21)附录A 原理图 (21)附录B 实物图 (23)附录C 元件清单 (24)附录D 程序清单 (25)1 绪论1.1 光立方的背景光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的,在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世,这是新中国成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首,自从国庆60周年联欢晚会开始演练后,一个全新的名词“光立方”,吸引了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。
电子信息专业毕业设计(3D光立方) 精品
摘要光立方是一个长、宽、高由8×8×8 个LED 灯组成的真实3D 立方体显示器。
其最大的特点，就是带给观赏者立体的超酷的3D视觉体验。
因此各大网站也充斥着各种各样的光立方版本。
但是这各种版本的光立方的制作方法都很复杂，而且成本也很高，而本设计与之相比则制作简单精美，成本低廉。
为保证光立方精美的外形，本设计还提供了一种光立方的制作模板，以确保将动手能力导致的美观差异降到最低。
为降低其成本，本设计采用了STC12C5A60S2单片机，这种单片机自带有A/D转换模块；使用的锁存器是常用的SN74HC573。
这样可以保证在降低制作成本的情况下，毫不影响作品的美观；再加上显示效果极佳的高亮雾面的蓝色方形LED，硬件电路无需添加额外的驱动和上拉电阻，即可实现其强大的功能：除了能显示3D 图形，还可以支持多级亮度和速度调整，允许用户自拓展音频显示功能，就像音乐显示器一样。
用户还可以在不改动硬件电路的情况下设计出自己喜欢的的自定义图形。
这些充分体现了制作成本低、显示效果好、功能完善的特点。
最后，经过软硬件调试，解决了一些硬件电路短路，程序报错的问题，完美地实现了多种图形动态显示，流畅的图形变换和音频显示的多种功能。
关键词：光立方制作模板音频显示 A/D转换ABSTRACTLight-cube is a long, wide, high is composed of 8 x 8 x 8 leds true 3 d volumetric display. Its biggest characteristic, is to bring the viewer stereo cool 3 d visual experience. So each big web site is filled with all kinds of cubic light version.But all versions of this light cubic method is very complex, and the cost is also high, and compared with this design is beautifully simple and low cost.In order to ensure the exquisite cubic shape, this design also provides a light cube production template, to ensure that the ability to appearance difference to a minimum.To reduce its cost, this design USES STC12C5A60S2 MCU, the MCU built-in A/D conversion module; Use the latch is SN74HC573 in common use. So that in the case of lower production costs, not effect the beauty of the works; Plus showed excellent results highlighted square LED fog below in blue, don't need to add additional hardware circuit drive pull up resistance, and its powerful functions can be realized: in addition to display 3 d graphics, can support multiple levels of brightness and speed adjustment, allows the user to expand the audio display function, like music display. Users can also in the case of do not change the hardware circuit design their own custom graphics. These fully reflect the production of low cost, good effect of display, the characteristics of the function is perfect.Finally, after the hardware and software debugging, solve some of the short circuit hardware circuit, program error, perfect the dynamic variety of graphic display, smooth graphics transform and audio display a variety of functions.Key words: light-cube making stencil audio-display A/D conversion目录1、引言 (1)1.1研究意义 (1)1.2研究现状 (2)1.3该论文的内容安排 (2)2、光立方的设计方案 (3)2.1本设计基本功能和特点 (3)2.2拓展功能 (3)2.3总体设计方案 (3)3、硬件设计 (5)3.1 单片机控制电路设计 (5)3.1.1单片机选型 (5)3.1.2单片机控制电路 (6)3.2 驱动电路设计 (7)3.2.1 负极驱动芯片 (8)3.2.2 正极驱动芯片 (10)3.3显示电路设计 (11)3.3.1各层电路设计 (11)3.3.2 LED地址对照表 (12)3.4实物效果图 (13)4、软件设计 (15)4.1 自定义头文件 (15)4.2电脑端的ISP控制软件 (18)4.3程序流程图 (19)4.4 LED显示核心思想 (20)4.5显示部分测试结果 (22)5、硬件焊接与调试 (23)5.1 本设计所需材料 (23)5.1.1LED灯 (23)5.1.2 74HC573芯片 (23)5.1.3自制双声道音频插头 (23)5.1.4 其他材料 (24)5.2光立方LED灯焊接方法及步骤 (25)5.3调试中的问题和解决方法 (27)5.4调试结果 (28)6、总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)1、引言1.1研究意义LED射灯是指发出的光线是方向性的(directional)的LED灯泡, 主要类型有MR16,GU10, PAR series.LED球泡灯是指发出的光线为发散性的LED灯泡, 主要类型为:E27 base.按照功率来分, LED灯泡可分为: 小功率(主要为5mm LED生产的)和大功率(主要1 W, 3 W ,甚至5 W LED生产的)。
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目录1、设计要求与方案 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计思路 (1)1.4设计的总体要求及方案选择 (2)2、工作原理 (3)2.1模块的简介 (3)2.2 3DLED光立方工作原理 (4)3、方案选择 (5)3.1电源的选择 (5)3.2 3D显示核心控制器 (5)3.3 I/O口扩展芯片的选择 (6)3.4 LED发光显示二级管 (6)4、硬件整体设计概述及功能分析 (8)4.1 系统概述 (8)4.2 系列单片机简介 (9)4.3 时钟电路设计 (9)4.4 复位电路设计 (10)4.5 74HC573芯片连接电路图与介绍 (11)5、主程序设计思路 (13)5.1程序流程框图 (13)5.2显示程序的设计 (13)5.2.1 LED显示屏的数据传送 (13)5.2.2 显示程序的设计 (14)6、硬件电路设计 (15)6.1 单片机与74HC573连接线路图 (15)6.2 LED焊接方法 (15)6.2.1焊前准备工作 (15)6.2.2焊接 (16)6.3 整体实物图 (17)7、程序设计分析与选择 (18)7.1单片机C语言主要特点 (19)7.2单片机C语言与标准语言的区别 (19)7.3数据类型的选用 (20)7.4算法设计问题 (20)7.5数据存储器的分配 (21)7.6单片机C语言与汇编语言的混合编程 (21)7.7程序分析选择 (23)8、程序设计 (24)9、设计结果分析 (28)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (3)1、设计要求与方案1.3 设计思路本设计根据二极管点阵的原理由单片机I/O口控制点亮不同的二极管从而组成出不同的画面，根据人眼的视觉暂留现象即当物体移去时视觉神经对物体的印象不会立即消失而是要延续0.1-0.4秒的时间，来设置每幅画面的延迟时间使连续的一系列画面呈现动态。
每一个层面的二极管阳极接在一起受一路I/O 口控制，实际电路中该路I/O口输出的控制信号通过5V继电器的吸合和断开来控制的，再输入发光二极管的阳极使其驱动。
每一个二极管的阴极分别受单片机扩展后的I/O控制。
每个灯都是由片选端口和控制端口共同决定亮或灭。
因此，我们可以随意的来点亮立方体中任意一处的灯，来构建多种多样的图案。
1.4 设计的总体要求及方案选择本次设计制作一个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。
为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。
最简单的显示模式是静态显示。
与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够变化的。
按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。
产生不同显示显示模式的方法，并不意味着一定要重新编写显示数据，可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成。
这样程序书写就不会过于繁琐和重复，而且对核心控制器的内存空间要求不高。
借鉴单片机控制LED点阵显示的原理，通过系统分析，确定该系统该具有哪些功能，有哪些模块，各个模块之间是怎样连接，以及怎样组合电路是最合理最简单的，即硬件方案设计。
编写硬件电路的相对应软件程序部分，利用仿真软件对程序进行测试修改。
电路系统焊接完毕后，测试整个的系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并依据实验结果找出程序中的错误，改正这些错误至测试成功完成毕业设计要求2、工作原理2.1模块的简介有8个8*8点阵，再用8个引脚来当充当各个8*8点阵的“开关”。
只要将64个灯阳极连在一起，在连到这个引脚上。
采用了HC573暂存的方法，来分别把64个灯的亮灭信息存到这个上面，然后再一起输出到灯上，573的64个输出引脚控制前面所述每一个面的64个灯；而每层灯的阴极全连接在一起接入单片机，由单片机控制的每一个层灯。
通过单片机主控芯片AT89S52来控制所有灯的亮灭，从而控制P0、P1、P2实现控制X、Y、Z空间立体控制来显示我们所需要显示的现象。
如图2.1和2.2所示。
整个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.图2.1 层面图2.2 64个灯孔2.2 3DLED 光立方工作原理 本设计介绍一个3D LED 光立方显示屏的制作，在单片机的P0口输出显示代码，然后把扫描片选择锁存器送入74HC573，通过片选哪一列对应的芯片就可以把显示的内容送到显示屏显示。
考虑到P0口必需设置上拉电阻，我们采用4.7 k Ω排电阻作为上拉电阻。
设计原理：利用单片控制LED 点阵显示的原理和控制技术，来制作控制光立方显示。
通过编写程序控制不同LED 的显示，显示所要显示的内容。
根据人眼的视觉暂留效应，设置每幅画面的延迟时间使连续的一系列画面呈现动态。
最终达到所要显示的内容。
每个灯都是由层控制端和列控制端共同决定亮或灭。
图2.2 LED 光立方整体显示框图 在三维光立方中采用动态扫描显示，这种显示方式巧妙地利用了人眼的视觉暂留特性。
将连续的几帧画面高速的循环显示，只要帧速率高于24帧/秒，人眼看起来就是一个完整的，相对静止的画面。
最典型的例子就是电影放映机。
在电子领域中，因为这种动态扫描显示方式极大的缩减了发光单元的信号线数量，因此在LED 显示技术中被广泛使用。
现简单描述一下用动态扫描显示的方单片机层驱动器LED 光立方列驱动器式，显示字符“B”的过程。
图2.3 用动态扫描显示字符“B”的过程3、方案选择3.1电源的选择方案一：采用普通干电池作为LED系统的电源，由于点阵系统耗电量较大，点阵系统一般悬挂在高处上，一直不停的工作。
使用干电池需经常换电池，不符合节约型社会的要求。
方案二：采用一块LM7805三端集成稳压器。
把市电经变压器降压输入电路，而后整流送到LM7805三端稳压器稳压输出作为工作电压。
不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。
方案三：采用5V电源的移动充电宝。
基于以上分析，决定选取5V电源的移动充电宝供电电源。
3.2 3D显示核心控制器控制部分是整个系统的核心部分，其功能可以实现与上位机通信接收上位机发送的数据和控制指令经处理过后控制显示屏显示内容。
其常用的电子设计方法有单片机、DSP、及EDA技术。
方案一：单片机单片机是集成了CPU，ROM，RAM和I/ O口的微型计算机。
它有很强的接口性能，非常适合于工业控制，因此又叫微控制器(MCU)。
单片机品种齐全，型号多样 CPU 从8，16，32到64位，多采用RISC 技术，片上I/O非常丰富，有的单片机集成有A/ D，“看门狗”，PWM，显示驱动，函数发生器，键盘控制等。
它们的价格也高低不等，这样极大地满足了开发者的选择自由。
除此之外单片机还具有低电压和低功耗的特点。
随着超大规模集成电路的发展，单片机在便携式产品中大有用武之地。
方案二：DSP 芯片DSP 又叫数字信号处理器。
顾名思义，DSP主要用于数字信号处理领域，非常适合高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。
现在已经广泛应用于通信、便携式计算机和便携式仪表、雷达、图像、航空、家用电器、医疗设备等领域。
DSP区别于一般微处理器的另一重要标志是硬件乘法器以及特殊指令，一般微处理器用软件实现乘法，逐条执行指令，速度慢。
DSP 依靠硬件乘法器单周期完成乘法运算，而且还具有专门的信号处理指令。
它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
芯片内置544字的高速SRAM。
外部可寻址64K字程序/数据及I/O，令周期在25ns～50ns之间，实时性处理比16位单片机快2倍以上，可取代一般的单片机。
方案三：EDAEDA(即Electronic Design Automation) 即电子设计自动化，它是以计算机为工具，在EDA 软件平台上，对用硬件描述语言HDL 完成的设计文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片进行适配编译、逻辑影射和编程下载等。
而且MCU和DSP 都是通过串行执行指令来实现特定功能，不可避免低速，而FPGA/CPLD则可实现硬件上的并行工作，在实时测控和高速应用领域前景广阔；另一方面，FPGA/CPLP器件在功能开发上是软件实现的，但物理机制却和纯硬件电路一样，十分可靠。
基于以上分析，三种设计方式相比较各有优点且都能够实现控制功能，但单片机的技术门槛较低开发成本也较低非常适合初学者进行学习和锻炼使用。
现在市场上常用的单片机主要有MCS-52、AVR、ARM、PIC等。
其中应用最广泛的单片机首推Intel的52系列，由于产品硬件结构合理，指令系统规范，加之生产历史“悠久”，有先入为主的优势常作为单片机学习的教材。
所以决定选取52系列单片机作为控制部分的核心器件。
3.3 I/O口扩展芯片的选择方案一：选取串口输入并口输出芯片74LS164，虽然I/O口使用较少，由于本次设计共需要72路I/O口，列驱动电路就需要8块74LS164。
显示数据是先后顺序给送去的，显示会有延迟，而LED动态显示的刷新的时间控制大约10ms，实时性差，效果不好。
方案二：74HC573 跟74LS573的管脚一样。
器件的输入是和标准CMOS 输出兼容的；加上拉电阻，他们能和HC/ALSTTL 输出兼容。
当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。
当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
8块74HC573共用64个I/O口，数据可以并行写入芯片，延迟时间少，满足设计要求。
综合以上比较，决定选取74HC573作为列线驱动I\O口扩展芯片。
4、硬件整体设计概述及功能分析4.1 系统概述3D LED光立方总体框图如图3.1所示。
电路大体上可以分成核心控制电路、显示驱动电路、串信通信电路三部分。
核心控制电路部分包括一个52系统CUP和一些外围电路。
在整个电路当中此电路部分可以相当于一个上位机，它负责控制整个电路以及相应的程序的运行、与PC机的串行通讯、以及给显示屏部分发送命令。
单片机根据编写好的内容和指令通过I/O口扩展后驱动8*8*8 LED光立方显示屏。
本次设计将以此方案为指导思想展开具体的硬件电路设计。
显示电路采用动态扫描方式进行显示时，每列有一个列驱动器，各列的同名行共用一个行驱动器。
由单片机给出的行选通信号，从第一列开始，按顺序依次对各列进行扫描选通，根据锁存器的特性可以把数据锁存输出。
这样就可以把八列的数据输出显示，完成列线数据的传送。
另一方而，根据各列层面要显示的数据，通过三极管驱动继电器来控制相应层面的电平，列与层面的数据结合共同来显示图案。
图4.1 系统结构设计总图4.2 系列单片机简介单片机（Microcontroller，又称微处理器）是在一块硅片上集成了各种部件的微型机，这些部件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时器/计数器和多种I/O接口电路。