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 ULN2803

Based on STC12C5A60S2 of the Light Cube Design

【Abstract】:The 8*8*8 LED cube is made of 512 LED lights，named Light Cube

which 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。第五章系统软件设计. (19)

5.1 软件设计总体思路 (19)

5.1.1 程序设计框图 (19)

5.1.2 显示程序设计 (20)

图5-3 伸缩动画流程图 (21)

5.1.3音频信号频谱分析 (22)

第六章系统调试与测试结果 (24)

6.1 软件调试 (24)

6.2 光立方初步调试 (25)

6.2.1检查电源 (25)

6.3 光立方最终调试 (26)

6.4 光立方测试遇到的问题 (26)

结论 (27)

致谢语 (28)

参考文献 (29)

附录 (30)

附录1：实物图 (30)

附录2：系统总原理图 (31)

附录3：呼吸灯PCB (32)

附录4：光立方主程序 (32)

第一章引言

本章简要介绍了光立方的研究意义、发展和现状，以及所设计光立方的功能特点，光立方的优越性，并依此提出了本论文研究的主要内容。

1.1光立方的研究意义

LED点阵显示屏已经应用到了我们生活中的方方面面，科技发展的脚步一直向前，3D电影给人带来了震撼的视觉体验，于是想设计出一种3D显示屏。通过学习《单片机原理与应用（第二版）》一书，知道LED静态显示和动态显示，以及两种显示的控制方法。LED点阵显示屏的特点有比数码管实用、便宜、亮度高等优点，而且做出来的LED显示很耐用。具有亮度高、工作电压低、功耗低、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。LED显示屏发展前景极为广阔，利用LED做成3D显示屏，3D LED显示不仅可以像LED点阵一样显示平面动态或静态图案，同时还可以立体显示动态或静态图案，打破了传统平面显示的方式。更是给人不同视觉盛宴。

1.2发展历程和现状

二十一世纪将是平板显示的时代，基础材料产业化，使LED灯生产工艺更加完善，成本更低，应用加快发展。LED产品性能的提高，使全彩显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到了比较理想的效果，完全可以满足各种相对复杂的坏境条件要求。同时，由于全彩色显示屏价格性能比的优势，预计在未来几年中的发展中，全彩LED 3D显示屏在户外广告媒体中越来越多的代替传统的磁翻板、灯箱、霓虹灯等产品，体育场馆、舞台的显示方面全彩LED 3D显示屏更会成为主流产品1。全彩色LED 3D显示屏的广泛应用会是LED 3D显示产业如发展的一个新的增长点。未来LED 3D显示屏会向着规范化、标准化、产品结构多样化等方向发展。

目前，我国主要的LED广告大屏幕制造厂商主要集中在华北、华东、华南区域，大型制造商的市场范围几乎覆盖了整个中国市场。国产LED大屏幕性价比比较高，以其独有的优势占据了很大一部分市场份额。我国LED显示屏产业的快速发展，逐步形成了一批具有一定规模的骨干企业，而且产品不断推陈出新，使LED显示屏产业成为我国电子信息产业的重要组成部分，也是平板显示领域唯一立足国内形成的民族高科技产业。

1.3 光立方的功能和特点

1、8*8*8的LED阵列立体显示器。

2、连贯图形显示效果，浑然一体，一气呵成，能给观赏者带来立体的可视的震撼视觉效果。

3、超炫的立体动态显示，多种显示样式，如面平移、数字倒计时、方框伸缩、心跳动、雨滴等十多种动画。

4、具有音频频谱显示模式，可随音频同步显示，给观赏者视觉和听觉双重体验。