基于单片机的光立方的设计毕业设计

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1、基于单片机的光立方的设计毕业设计目　录　第1章　绪论11.1　课题研究的目的意义11.2　国内外研究现状11.3　设计内容及章节安排11.3.1设计主要内容21.3.2　章节安排2第2章　系统总体设计方案32.1　光立方控制原理32.2　系统的总体设计方案32.3　主要元器件介绍3第3章　系统硬件设计73.1　单片机介绍73.2　总控制电路设计93.2.1　复位电路103.2.2　晶振电路103.3　供电系统及电源接口设计113.4　USB转TTL电平设计123.5　层控制电路设计123.6　行列选择电路设计133.7　PCB设计143.8　光立方制作153.8.1　弯折LE

2、D灯153.8.2　制作底层支架153.8.3　搭建光立方16第4章　系统软件设计174.1　软件编译流程174.2　软件设计流程194.2　显示程序设计214.2.1　LED显示的数据传送214.2.2　显示程序的设计21第5章　系统分析与调试23II5.1　硬件调试235.2　软件调试235.3　效果展示23第6章　总结25参考文献26致谢27附录28附录A　外文资料28附录B　电路原理图37附录C程序清单40II石家庄铁道大学四方学院毕业设计第1章　绪　论1.1　课题研究的目的意义所谓“光立方”：就是在平面LED基础上发展起来的新的显示技术，通过复杂的程序控制，在三维空

3、间能够显示具有立体感的图形、动画等。3D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，能减少成本，更节能。在网上可以看到用各种色彩的LED制作出来的各种热卖的光体形状，包括长方体、立方体、不规则形状等，形状和色彩多样，很漂亮。本次采用LED灯制作立方体，也即3D光立方。3D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。光立方的研究极具创意和启发，而且可以低成本、高效益的研究未来的3D技术。1.2　国内外研究现状光立方在北京奥运会以

4、及上海无线电展世博会都有相关应用。光立方在2009年国庆联欢晚会上面世，由四千多棵光艺高科技“发光树”组成。它以精美璀璨、千变万化、动感流畅的表演,成为当晚天安门广场的视觉核心。“光立方”是由4028棵“发光树”组成的方形“地面视频”区域。“光立方”可以根据爱国歌曲的不同内容，展示不同的造型和图案。吸引了众多人的眼球。2011年9月3日，在上海举办的中国无线电展上，CUBE8光立方被摆放在《无线电》杂志的展台上。同时“光立方”手电筒也在在上海世博会主题馆、中国馆得到使用。目前在国内外，人们越来越注重于节能灯的使用，而LED灯已经在欧洲以及德国众多地方的照明行业首屈一指，因此在

5、这个大的背景下使用LED灯作为研究，更是顺应潮流。此外，3D光立方的研究还可应用于未来的3D手机、3D电视机等等屏幕的场合,其研究很有未来市场。1.3　设计内容及章节安排78石家庄铁道大学四方学院毕业设计本设计采用横向为8颗LED,纵向也为8颗，总共8层，组成8*8*8的光立方。硬件主要分为三个模块：控制模块、I/O扩展模块和驱动模块、显示模块等。主控芯片选用STC公司的52系列芯片，扩展和驱动电路主要采用74HC573芯片，显示模块为8*8*8的光立方。采用延时控制的方式，单片机由C51编写的控制程序控制LED的亮灭，使整个3D光立方动态展现多种造型和图案，产生绚丽多彩的显

6、示效果。此外另外增加一个音频控制模块播报显示内容。1.3.1　设计主要内容(1)完成3D光立方总体设计方案。(2)完成控制模块的设计与制作。(3)完成驱动模块的设计与制作。(4)完成3D光立方显示部分的设计与制作。(5)音频模块设计。(6)完成光立方的系统调试。1.3.2　章节安排第1章为绪论部分，简要介绍了3D光立方研究背景和意义、国内外的一些应用和现状以及主要内容的介绍等。第2章为为总体设计部分，主要说明了总体设计思路、光立方控制显示原理和系统的控制方案，主要元器件的介绍说明，各个模块的设计。第3章为硬件部分设计，包括单片机控制电路的设计、主要模块设计等。第4章为软件设计

7、，包括软件设计流程图，软件设计程序等。第5章软硬件调试，包括后期软件调试，以及整体效果调试。第6章内容总结。78石家庄铁道大学四方学院毕业设计第2章　系统总体设计方案2.1　光立方控制原理3D光立方其功能相当于三维显示器，只不过3D光立方是由LED灯组成的三维的立方体。光立方显示的原理简单的说就是用单片机控制512个LED灯，在不同时刻点亮要显示图案位置所在的灯，利用人眼余辉效应，可以看到比较完整的显示图案或动画了。其原理如下：光立方从下到上共8层，每一层64个LED的负极接到一起，第一层64个正极单独