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时间:2020-11-24
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1、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1、驱动模块图2行驱动电路可以用一
2、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。1、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。一、元器件选择(1)由于光立方的程序
3、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,
4、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:2.0~6.0V2.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ICC 80μA4.典型tpd =12ns5.5V下驱动电流为±6mA6.低输入电
5、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:一、芯片管脚图STC12C5A60S2APM4953SN74HC245DWMBI5026六、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:1、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
6、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。
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