光立方设计报告
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。
01学期项目设计报告-光立方
01学期项目设计报告-光立方学期项目设计报告完成日期：2013年12月17日名目1 摘要42 绪论43 光立方项目方案53.1 硬件：53.2 光立方的点阵部分，步骤：63.3 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 3.4 软件：63.5 整体框图64 系统硬件74.1 C PU：74.2 L ED灯： 74.3 P CB板： 74.4 A rduion板：84.5 A rduino uno R3板：84.6 缩小版uno操纵模块：错误!未定义书签。
4.7 通信协议模块：85 系统软件设计95.2 l ed edit 操纵软件: 95.3 l ed gameserver 游戏操纵软件: 95.4 a rduino 编程软件：96 整体性测试及所遇咨询题106.1 整体搭建完成以后的测试106.2 调试中遇到的咨询题107 设计总结118 致谢129 参考文献1210 附录1310.1 设计实物图成效图13 10.2 程序清单1310.3 电路图14摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的lED光立方。
本产品不仅能够像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还能够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成效，能够广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为今后显示技术的进步和进展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉成效，而且画面图案更加丰富多彩。
本设计是用采为核心操纵器，ATMga32PU扩展I/O口，完成硬件电路设计。
通过软件编程操纵数据下载到单片机完成设计图案的显示。
软件采纳自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向进展，增强系统的可扩展性和运行的稳固性。
我们的光立方要紧功能是在整体上实现画面立体的显示，实现动态的实时3D显示成效，同时能够按照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。
音乐光立方实验报告
一、摘要本实验旨在设计并实现一个音乐光立方，该光立方能够根据音乐的节奏和旋律变化，动态地展示出绚丽的视觉效果。
通过巧妙地结合音乐信号处理和LED显示技术，使光立方能够“跳舞”，为观众带来一场视觉盛宴。
本报告详细介绍了音乐光立方的整体设计、电路设计、软件编程以及实验结果。
二、目的与要求1. 设计并实现一个音乐光立方，使其能够根据音乐节奏和旋律变化动态显示。
2. 确保光立方显示效果丰富、绚丽，给观众带来视觉冲击。
3. 控制光立方功耗，确保其长时间稳定运行。
三、整体设计1. 硬件设计：- 采用Arduino作为主控芯片，负责接收音乐信号、控制LED灯的显示。
- 使用多个LED灯组成一个立方体，每个LED灯通过独立驱动电路连接到Arduino。
- 引入麦克风作为音乐信号输入设备，将声音信号转换为电信号。
2. 软件设计：- 编写程序实现音乐信号处理，提取音乐节奏和旋律信息。
- 根据音乐信号变化，实时调整LED灯的亮度、颜色和闪烁频率，实现动态显示效果。
- 设计多种显示模式，如音乐节奏模式、旋律模式、全彩模式等。
四、电路设计与元件选择1. 主控芯片：Arduino UNO2. LED灯：RGB LED灯，数量为8个3. 驱动电路：采用NPN三极管驱动LED灯，每个LED灯独立驱动4. 麦克风：动圈式麦克风5. 电阻、电容等元件：用于电路搭建和滤波五、模块电路的组装与焊接1. 按照电路图连接各个元件，确保电路连接正确。
2. 使用万用表测试电路连通性，确保无短路、断路等问题。
3. 组装麦克风、LED灯和Arduino主控板，连接电源。
六、电路的调试和调试出现的问题1. 连接电源，运行程序，观察LED灯显示效果。
2. 调整程序参数，如亮度、颜色、闪烁频率等，以达到最佳显示效果。
3. 在调试过程中，发现以下问题：- 部分LED灯显示效果不佳，经检查发现驱动电路存在故障，更换驱动电路后问题解决。
- 麦克风灵敏度不足，导致音乐信号处理效果不佳，调整麦克风位置和灵敏度后问题得到改善。
光立方实训报告
光立方实训报告学院：电子与信息学院姓名：杨国伟班级：14通信工程2实验地点：实验楼203 实验日期：2015年12月一、实训目的熟悉电路板及电子产品的制作全过程二、实训内容主要介绍基于单片机系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！三、实验原理通过单片机的IO口控制LED的阳极和阴极的高低电平，进而利用程序里输出的变化实现不同LED灯的亮灭。
四、实训器材单片机最小系统板1块，万能板1块，发光二极管64个，330Ω排阻3个，双排弯针若干，杜邦线若干五、实训步骤步骤1：把发光二极管插在板边缘3*3mm的小洞处，刚好能卡住圆柱头的发光二极管，然后把引脚对准万用板的网格线（红线标示处）压弯，如图所示：步骤2：将已经压弯的LED卡在双排弯针上，如图所示。
仔细观察，发光二极管的每个引脚各有一个节点（红色箭头标示处），将LED较长的引脚向下掰，使长的引脚和短的引脚夹角为90度，用万能板上的网格线来校正。
将所有的64个LED都做成这样步骤3：将4个LED卡在双排弯针上，每两个LED之间间隔是三节排针，LED的两个引脚与双排弯针的针头对齐，如红线所示然后开始焊接。
每4个焊一排，焊完总共16排步骤4：将一排LED卡在双排针上，然后再卡一排，将两个卡了LED的排针插在万用板上，两个排针间的距离为三个孔，如图所示然后焊接，4排为一面。
总共焊4面步骤5：将上图左侧的引脚掰弯90度，然后将四面LED插入万能板，焊接起来，如图所示然后LED的灯体就制作完成了底面图：六、实训心得通过这次光立方实训，除了锻炼了个人的动手能力，也锻炼了小组的团队合作分工能力。
在这次实训的过程中，焊接LED灯花费我们组不少时间，而且焊接起来不容易，不过，最终我们小组彻底完成了这个作品。
实验过程中提高了对单片机的兴趣，研究的目的与内容就是希望通过此次的光立方的设计，好好发挥在课堂所学的知识并学习在课程中没有接触到的知识，真正的掌握一些有帮助的实践知识。
444光立方设计报告
444光立方设计报告目录第1章摘要 (1)第2章绪论 (2)第3章设计目的与要求 (3)3.1 设计目的 (3)3.2 设计要求 (3)第4章 444光立方基础技术 (4)4.1 STC89C52的标准功能 (4)4.2 STC89C52的主要特性 (5)4.3 STC89C52的器件参数 (6)第5章总体方案设计 (7)5.1 单片机资源分配情况 (7)5.2复位电路 (8)5.3 时钟电路 (8)5.4系统框图和程序流程图 (9)5.5系统的工作原理图 (10)第6章系统调试与测试 (13)第7章总结与展望 (14)第8章致辞 (15)第9章参考文献 (16)附录（原理图、源程序） (17)摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机凭借着其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅猛。
单片机体积小，质量小，抗干扰能力强，对环境要就不高，价格低廉，灵活性好，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。
关键词：光立方单片机 STC89C52AbstractIn today's society, with the continuous development of electronic industry, single-chip microcomputer with its extremely high cost performance, is people's attention and concern, wide application, is developing rapidly. SCM small size, small quality, strong anti-jamming capability, the environment is not high, low price, good flexibility, has been widely used in industrial automation, communications, automatic detection, information home appliances, power electronics, aerospace and other aspects. Become an indispensable part of modern production and life.Keywords: light cube microcontroller STC89C52绪论为了让我们更加深入的了解单片机的原理及其部结构和功能，黄老师让我们用51单片机制作一个小作品，于是，我们组选择了制作4*4*4的光立方。
【优质文档】光立方实验报告-优秀word范文 (12页)
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==光立方实验报告篇一：魔幻光立方目录一、实验背景 .................................................................. .. (2)二、实验目标 .................................................................. .. (3)三、实验目的 .................................................................. .. (3)四、预期安排 .................................................................. .. (4)五、元件清单 .................................................................. .. (4)六、实验原理 .................................................................. .. (6)??基本介绍 .................................................................. .. (6)??系统设计 .................................................................. .. (7)??6.1 主控模块 .................................................................. (7)??6.2 驱动模块 .................................................................. (7)??6.3 显示模块 .................................................................. (7)七、全过程记录 .................................................................. . (8)7.1灯体折弯 .................................................................. . (8)7.2模板制作 .................................................................. . (9)7.3开始焊接 .................................................................. . (9)7.4整体连接 .................................................................. .. (12)7.5加载程序 .................................................................. .. (13)??系统原理 .................................................................. . (13)7.6效果展示 .................................................................. .. (14)八、测试部分 .................................................................. (14)8.1硬件测试 .................................................................. .. (14)8.2软件测试 .................................................................. .. (15)九、问题与应对 .................................................................. .. (15)十、小结与感想 .................................................................. (16)十一、组员分工 .................................................................. (17)十二、参考文献 .................................................................. (17)附录 .................................................................. ..................................................................... (18)??组员信息 .................................................................. (18)??程序清单（略） .............................................................. . (18)魔幻光立方一、实验背景光立方最早出现于201X年的10月1日的天安门广场上，是为了庆祝国庆联欢晚会而面世（如下图）。
光立方作品报告书
电子设计报告书--基于单片机的光立方制作作品名称： 8*8*8光立方制作基于单片机的光立方设计摘要：本次主要是介绍基于STC12C5A60S2 单片机的光立方设计，通过STC12C5A60S2 单片机、74HC573芯片和ULN 2803芯片控制led灯的亮灭实现8*8*8光立方的制作，并使光立方呈现出立体的动画效果。
关键词：单片机、光立方、74HC573、ULN2803一、绪论大一的时候就很想做一个电子作品了，但那时因为知识面和时间的限制，没有达成这么一个小目标，现在，终于又有了这么一个机会去制作一个电子作品，所以当我看到这个比赛时，立刻就找了几个志同道合的同学组建了一支队伍。
由于大家都是第一次参加这种类型的比赛，所以刚开始都不知道要弄个什么作品比较好。
选难度太大的去做又有种一步登天的味道，太简单的感觉弄出来也学不到太多东西。
然后加上之前有在网上看到过许多光立方的视频，觉得挺炫酷的，加成本低廉，所以我们小组就一致决定要制作一个8*8*8的光立方。
二、功能简介在查阅了许多相关资料之后，我们决定焊接一个含有以下功能的8*8*8光立方。
1、能通过单片机控制每个led灯的亮灭2、能通过单片机程序工作能表示一些简单的动画图案2、作品含电源总开关、两个按键电路和复位按键3、具备USB接口通电和下载程序的功能三、总体设计思路通过以STC12C5A60S2单片机为控制核心设计一个由512个蓝色LED灯组成的光立方。
系统主要由主控、驱动、显示等模块构成。
主控方面采用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片，因为STC12C5A60S2单片机比常用的89c51单片机内存大很多（89c51只有8K的内存，STC12C5A60S2则有60K），而光立方需要形成多种动画程序量大，可能会有溢出的情况发生。
而且TC12C5A60S2单片机比常用的89c51单片机运行速度快很多（大概快8-12倍）；所以主控芯片我们决定采用STC12C5A60S2单片机。
光立方设计报告
光立方设计报告一、要求1、利用单片机控制8*8*8的LED灯显示3D图形。
2、进行实物焊接，调试。
二、设计思路首先，8*8*8光立方是由8个相同的面组成，每一个面有64个蓝色LED灯，不同的图案又这些点连接而成。
如果我们想要驱动任意一个LED灯，我们让列接地，行接正极就可以实现，因此整个立方体列共阴极，行共阳极。
实际上这个就是控制512个LED 的不同灯点亮。
三、电路设计主要分为主控模块、驱动模块、显示模块1、主控模块主控模块我们选用STC12C5A60S2图1 主控电路其中C1、C2为去耦电容防止高频干扰2、驱动模块图2 行驱动电路可以用一个3—8译码器选择8个不同的共阳极层，但是译码器的驱动能力差，中间可以用双P沟道MOS管APM4953来增强驱动能力。
这样就可以控制点亮不同的层。
图3 列驱动电路我们可以用5026来选择不同的列，一片5026就可以控制16列，一共有64列，因此只需要用到4片。
在每一片5026电源端上加一个电容，主要防止高频干扰。
3、显示模块每一个LED的负端都连接在一起，构成一列；每一层的LED 的阳极连在一起。
一层一列刚好可以确定一个LED灯。
这样就可以通过主控电路和驱动电路来点亮所要点亮的LED，组成我们想要的图案。
四、元器件选择（1）由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此我们决定用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；（2）4953的作用：行驱动管，功率管。
每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行，其内部是两个CMOS管，1、3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6才会输出，否则输出为高阻状态。
（3）SN74HC245DW，8路双向总线收发器，具有三态输出；74HC245八路总线收发器被设计用于数据总线之间的异步双向通信。
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光立方设计报告
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一、要求
1、利用单片机控制8*8*8的LED灯显示3D图形。
2、进行实物焊接，调试。
二、]
三、设计思路
首先，8*8*8光立方是由8个相同的面组成，每一个面有64个蓝色LED灯，不同的图案又这些点连接而成。
如果我们想要驱动任意一个LED灯，我们让列接地，行接正极就可以实现，因此整个立方体列共阴极，行共阳极。
实际上这个就是控制512个LED 的不同灯点亮。
四、电路设计
主要分为主控模块、驱动模块、显示模块
1、主控模块
主控模块我们选用STC12C5A60S2
图1 主控电路
|
其中C1、C2为去耦电容防止高频干扰2、驱动模块
图2 行驱动电路
可以用一个3—8译码器选择8个不同的共阳极层，但是译码器的驱动能力差，中间可以用双P沟道MOS管APM4953来增强驱动能力。
这样就可以控制点亮不同的层。
图3 列驱动电路
我们可以用5026来选择不同的列，一片5026就可以控制16列，
一共有64列，因此只需要用到4片。
在每一片5026电源端上加一个电容，主要防止高频干扰。
3、~
4、显示模块
每一个LED的负端都连接在一起，构成一列；每一层的LED 的阳极连在一起。
一层一列刚好可以确定一个LED灯。
这样就
可以通过主控电路和驱动电路来点亮所要点亮的LED，组成我
们想要的图案。
五、元器件选择
（1）由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此我们决定用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；
，
（2）4953的作用：行驱动管，功率管。
每一显示行需要的电流是比较大的，要使用行驱动管，每片4953可以驱动2个显示行，其内部是两个CMOS管，1、
3脚VCC，2、4脚控制脚，2脚控制7、8脚的输出，4脚控
制5、6脚的输出，只有当2、4脚为“0”时，7、8、5、6
才会输出，否则输出为高阻状态。
（3）SN74HC245DW，8路双向总线收发器，具有三态输出；74HC245
八路总线收发器被设计用于数据总线之间的异步双向通信。
74HC245的控制功能大大减小了对外部计时的要求。
74HC245允许数据从A总线传输到B总线，也可从B总线传输到A总线，这取决于方向控制端（DIR）上的逻辑电平。
而其输出使能（OE）端则可以禁用74HC245以便实现总线间的隔离。
1. 宽工作电压范围：～ V
2.高强度电流三态输出，直接驱动总线，最多可支持高达15
个LSTTL负载
3.低功耗，最大I CC80μA
4.典型t pd= 12 ns
5. 5V下驱动电流为±6 mA
.
6.低输入电流，最大1μA
(4)LED灯的选择，出于外观和整体的形状美观，我们放弃
我们经常用的草帽型LED，采用的是方形高亮的LED灯由于草帽的光发散比较厉害容易影响视角效果，从而使用方形的，同时方形的也比较聚光，如下图所示：
六、芯片管脚图
STC12C5A60S2
~
《
SN74HC245DW
）
（
MBI5026
六、焊接
1、PCB板的焊接
由于用的元器件基本是贴片的，所以焊接难度还是比较大的，焊接好后先测试各个芯片是否短路，完成后下载程序，程序下
载成功，证明焊接无误，完成后如下图：
2、显示电路
首先按照板上阴极孔的尺寸，在一块硬纸板上打方洞，进行LED 的焊接，焊好一列后如下图：
将焊好的每一列连成一个面，然后将面连成体。
最后和底板焊在一起。
七、电路调试
在测试过程中发现其中有两列不亮，首先检测LED全部正常，然后从原理入手，分析到可能5026的某两个管脚虚焊，从PCB板上找到相连的路径，然后用万用表检测，是虚焊，然后再焊接，问题得到了解决。