基于单片机的光立方设计 毕业设计
电气自动化技术毕业设计-基于51单片机的LED立方体显示器设计
云南广播电视大学云南国防工业职业技术学院电子工程学院毕业论文（设计）课题基于51单片机的LED立方体显示器教研室机械电子工程学院教研室专业电气自动化技术班级……………………………学生姓名…………学号…………..导师姓名………职称讲师2012年10月 10 日随着科技的不断发展LED(Lighting Emitting Diode）, 发光二极管)技术在10多年间取得了长足的进步，1990年前LDE以红绿双基色为主运用住处很少而且制造成本高昂。
1990-1995年，这一阶段是LED显示屏迅速发展的时期。
先后研制出蓝色LED、全彩色LED，LED屏的显示技术取得很大的提升。
而今高亮度的三基色LED电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。
它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、色彩鲜艳、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点，被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域。
在上海世博会开幕式上，竖立在黄浦江边的9500平方米的巨型LED显示屏价值高达人民币1亿元，是特别为上海世博会定制的。
“它不仅超大，且非常轻和通透。
”此外，这块屏幕还能抗震和防火。
这块屏幕其实是迄今为止世界上面积最大的LED显示屏，它代表着LED屏发展的技术方向。
现在LED在实际的运用中有了很宽广的范围，而且越来越收到人们的重视。
在举世瞩目的北京奥运会上，在开幕式上出现了一个新名词“光立方”它是北京奥运会开幕式的亮点。
本文所要介绍的LED的另一种应用也叫光立方，运用高亮的LED显示出不同的3D图案、动画和文字，运用51单片机进行控制长、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，就是带给你未来3D技术的科技体验，在夜晚有让人震撼的3D效果给人眼前一亮的感觉。
该光立方在显示3D图片和动画时从立方体的各各面都可以看到立体动画，富有科技感，让人觉得就像是在看3D电影一般而且还是不用3D眼镜的裸眼3D全方位不受视角限制的3D。
基于单片机的光立方课程设计报告
单片机课程设计报告题目基于单片机的4*4*4光立方设计系别计算机科学系专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师日期【摘要】当今社会，随着电子行业的不断开展，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局部。
我们学习单片机也一个学期了，此次单片机课程设计，我采用的是STC12C5A60S2系列的单片机，设计一个4*4*4模式的"光立方〞。
将LED灯分成4层，利用程序来编写各种不同的效果来控制LED的亮灭，最终使得整个立方体展现不同的变换，美轮美奂，绚丽多彩。
【关键词】单片机课程设计光立方1绪论1.1课题研究的背景"光立方〞一词正逐渐引起了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。
所谓"光立方〞：就是在平面LED根底上开展起来的新的显示技术，通过复杂的程序控制，在三维空间能够显示具有立体感的图形、动画等。
由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的根底上不断增加难度，增加变换把戏，吸引电子爱好者对其研究、创新。
光立方是由LED灯组成，由于发光二级管质量比较稳定，使用寿命长，不用频繁地去更换，能减少本钱，更节能。
光立方作为一种特殊的显示资源，已用于一些广告行业、家庭、娱乐厅、会议室、大型演唱会、城市地标广场等场所的布置和装饰，还可以用于更广泛方面，具有广阔的应用前景。
1.2课题研究的意义本次毕业设计一改传统的平面流水灯的风格，而是从平面向立体开展，通过更宽广的三维空间呈现出更加绚丽的效果，直接冲击着人们审美视觉，不在停留在乏味的平面成像。
光立方主体局部由64个LED灯组成，在制作过程中锻炼学习动手焊接能力，并以低本钱，智能化产品对实现经济利益、商业价值的形成具有积极的推动作用。
光立方的研究极具创意和启发，而且可以低本钱、高效益的研究未来的3D技术。
毕业课程设计--光立方
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，而且画面图案更加非富多彩。
本设计是采用AT89S52单片机为核心控制器，八D边沿触发器（三态）74LS573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。
关键词: 52单片机;74HC573锁存器;8*8*8LED显示;ABSTRACTThis design produced a three-dimensional pattern of the LED light cube. This product can not only like a light-emitting diode dot matrix display plane static or dynamic screen can also display three-dimensional static or dynamic images，and to break the traditional program.While increasing the display patterns and three-dimensional effect can be widely used to display and decorative display for future progress and development to guide the direction，light cube display more visual effects than the light-emitting diode dot matrix，and the picture is more rich colorful. With a combination of graphics and characters more perfect display characteristics.The design is AT89S52 MCU core controller,eight D edge flip-flop 74LS574 (tri-state) expansion I/O port completion of the hardware circuit design. Programmed by software to control the data is downloaded to the MCU to complete the designs of the show. This design software is a top-down modular design,the system moving in the direction of distributed，small development,enhance the stability of the system's scalability and running.KEY WORDS: 52single-chip;74HC573latch;8*8*8 3DLED;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 (32)1、设计要求与方案1.1 设计目的在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。
毕业论文- 基于STC12C5A60S2单片机的LED光立方设计
毕业论文- 基于STC12C5A60S2单片机的LED光立方设计基于STC12C5A60S2单片机的LED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 ULN28031Based on STC12C5A60S2 of the Light Cube Design【Abstract】:The 8*8*8 LED cube is made of 512 LED lights，named Light Cube whichused STC12C5A60S2 as main control chip，it has 8 74HC573 latches extended I/O ports,anda 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 loveheart,numbers,rain,cube and so on. animation, cohesion is perfect, stereo sense isdye-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 thedesign requirements.【Keywords】: The Light Cube STC12C5A60S2 74HC573 ULN2803目录【摘要】 ................................................................... (1)【Abstract】 ....................................................... ........................................................................2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)22.2.1主控芯片 ..................................................................... . (3)2.2.2 电源选择...................................................................... (4)2.3 元件选择...................................................................... .......................................... 4 2.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。
基于STC51单片机光立方设计与实现
毕业论文（设计）题目：基于STC51单片机的光立方设计与实现**：**学号：**********层次：本科专业：软件工程班级： 12级（13）班指导教师：***独创性声明一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。
承诺人（签名）：年月日摘要本设计使用51系列的单片机STC15F2K60S2作为整个设计的控制，每层的64个LED通过层共阴的形式连接起来。
每束的8个LED通过共阳的形式连接起来。
使用74HC593控制各束LED的阳极，使用ULN2803控制各层的阴极。
组成一个由512个LED、规格为8*8*8的立方体。
同时介绍了STC15F2K60S2、74HC573、ULN2803的使用方法及选用原因。
同时介绍了在调试过程中，遇到的软、硬件方面的问题以及解决方法。
对光立方的原理进行了详细的阐述，并详细的介绍了光立方在应用方面的意义。
关键词光立方；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803；LEDSummary This design uses 51 series microcontrollers STC15F2K60S2 as the control of the entire design, form each of 64 LED by connecting the common cathode layer. Each bundle of eight LED connected through common anode form. Use 74HC593 control each beam LED anode, cathode layers using ULN2803 control. Composition consisting 512 LED, specifications for the cube 8 * 8 * 8. Also introduced STC15F2K60S2,74HC573, ULN2803 to use and selection reasons. Also introduced the problem in the debugging process, encountered software and hardware and solutions. Light cube principle set forth in detail, and describes in detail the significance of light cube applications.Keywords light cube；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803;LED目录1 前言 (1)1.1研究的背景 (1)1.2研究的意义 (1)1.3研究内容和结构 (1)2 总体设计 (2)2.1 系统的设计方案及工作原理 (2)2.2 各模块元件选择 (3)2.2.1 控制模块元件的选择 (3)2.2.2 驱动模块元件的选择 (3)2.2.3 显示模块元件的选择 (4)3 硬件电路设计与实现 (4)3.1 硬件电路布局 (4)3.2 控制模块电路的设计 (5)3.2.1 单片机的说明及引脚规划 (5)3.2.2 电源电路的设计 (6)3.2.3 串口选择电路的设计 (6)3.2.4 程序下载及串口通信电路的设计 (7)3.3 驱动模块电路的设计 (7)3.3.1 ULN2803的说明及引脚规划 (7)3.3.2 74HC573的说明及引脚规划 (8)3.4 显示模块电路的设计 (9)3.5 光立方搭建方法 (9)3.5.1 弯折LED的引脚 (9)3.5.2 光立方的焊接 (11)3.5.3 元器件的焊接 (13)4 软件设计 (13)4.1显示程序的设计 (14)4.2 光立方的显示数据 (15)4.2.1 内置显示数据 (15)4.2.2 串口接收显示数据 (17)4.2.3 显示数据来源的选择 (18)4.3 显示数据的获取 (19)5 测试和问题分析 (20)6结论 (20)附录 (21)参考文献 (23)致谢语 (24)1 前言1.1研究的背景在高速的信息、商业发展过程中，LED点阵广告显示器得到了广泛的应用，LED 点阵显示屏已逐步取代传统的大尺寸纸质广告，在大街小巷常见的LED点阵显示屏都得益于LED灯的发明。
基于单片机的光立方体设计
目录第一章绪论 (3)1.1国内外LED显示屏的发展概况 (3)1.2我国光立方体研究现状及发展趋势 (3)1.3设计的总体要求及方案选择 (4)1.4光立方体设计的结构安排 (4)第二章系统总体方案设计 (4)2.1系统总体硬件方案选择 (5)2.1.1 3D显示屏核心控制器 (5)2.1.2 电源电路 (6)2.1.3 I\O口扩展芯片 (6)2.1.4 层面控制驱动电路 (6)2.1.5 串口通讯芯片的选择 (6)2.2系统总体软件方案选择 (7)2.2.1 单片机编程语言 (7)2.2.2 系统软件编译器WAVE介绍 (7)第三章系统硬件方案设计 (8)3.1硬件整体设计概述及功能分析 (8)3.251系列单片机简介 (8)3.2.1 时钟电路设计 (8)3.2.2 复位电路设计 (9)3.3光立方的制作及工作原理介绍 (10)3.3.1 3D LED光立方搭接 (10)3.3.2 3D LED光立方工作原理 (10)第四章系统软件方案设计 (12)4.1概述 (12)4.2主程序设计 (12)4.3显示程序的设计 (13)4.3.1 LED显示屏的数据传送 (13)4.3.2 显示程序的设计 (13)4.4软件中防止程序出错ERR处理 (14)4.5ISP软件程序下载 (15)第五章光立方PCB版制作 (15)5.1 PROTUES制作PCB版图 (15)5.1.1 绘制电路原理图并仿真测试 (15)5.1.2 规划电路板并设置相关参数 (15)5.1.3 元件布局及调整 (16)第六章系统测试及仿真 (17)6.1硬件系统测试 (17)6.2软件系统测试 (18)总结 (18)参考文献 (19)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
元器件清单. (19)附录1 系统总电路图......................................... 错误!未定义书签。
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。
电子信息专业毕业设计3D光立方
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01.1研究意义 01.2研究现状 (1)1.3该论文的容安排 (1)2、光立方的设计方案 (1)2.1本设计基本功能和特点 (1)2.2拓展功能 (2)2.3总体设计方案 (2)3、硬件设计 (4)3.1 单片机控制电路设计 (4)3.1.1单片机选型 (4)3.1.2单片机控制电路 (5)3.2 驱动电路设计 (6)3.2.1 负极驱动芯片 (7)3.2.2 正极驱动芯片 (9)3.3显示电路设计 (10)3.3.1各层电路设计 (10)3.3.2 LED地址对照表 (11)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灯焊接方法与步骤 (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 (30)参考文献 (31)附录 (32)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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毕业设计任务书
题目基于单片机的光立方设计
学生姓名学号班级专业电子信息工程
承担指导任务单位导师
姓名
导师
职称
一、主要内容
设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管显示方阵，能实现对每一个发光二极管的控制。
二、基本要求
1．采用stc89系列单片机完成控制功能；
2．控制显示至少5种效果，并采用无线的方式控制光立方的效果切换；
3．研究数据表的规律，并确定算法；
4．提出系统设计框图，提出相应的解决方案；
5．完成系统硬件电路的设计；
6．完成系统各模块源代码编写。
三、主要技术指标（或研究方法）
1．电压直流5V，工作电流小于500mA。
2．完成主要功能
3. 电路原理图
4. 使用说明书撰写
5．论文正文不少于1.5万字，查阅文献资料不少于10篇，其中外文文献1篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。
四、应收集的资料及参考文献
C语言开发
关于STC89系列相关单片机开发文档。
无线模块和显示器件使用手册和接口电路
五、进度计划
第1周—第3周收集材料，完成开题报告；
第4周需求分析，概念分析；
第5周—第7周详细设计；
第8周中期检查；
第9周—第12周写论文；
第13周—第14周论文审核定稿；
第15周—第16周答辩；
教研室主任签字时间年月日。