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1、书目O1.1 课题的背景O1.2 探讨目的和意义O1.3 论文探讨内容与结构支配O其次章总体设计O2. 1工作原理12.2各模块方案选择与论证12. 2.1单片机主限制模块13. 2.2驱动模块14. 2.3显示模块1第三章系统硬件电路设计与实现24.1 硬件电路设计24.2 单片机最小系统25. 2.1时钟电路23. 2.2PO外接上拉电阻23.1 驱动模块的设计23.2 光立方整体设计思路83. 4.11.ED灯排序方式设计14. 4.21.ED灯接法方式设计13. 5光立方搭建方法11. 5.1将1.ED从点到线的搭建13. 5.2将1.ED从线到面的搭建14. 5.3将1.ED从而到体
2、的搭建1第四章系统软件设计24. 1主程序设计1第五章系统调试及结果分析95. 1系统调试95.1.1.硬件测试95.1.2.软件测试105.2结果分析10第六章结论H参考文献12英文摘要12致谢语12附录1、实物图152、系统原理图16程序清单16基于单片机的光立方设计刘荣三明学院09级电子信息工程专业福建三明365004摘要本文介绍了一款基于STC12C5A60S2单片机光立方的设计并阐述了整体设计思路，介绍了系统软硬件设计的主要方法。系统采纳的是8*8*8模式构成512个1.ED灯后组成的光立方，距离为14cm*14cm*20cm（长.宽.高）（吗所设计的光立方驱动电路采纳uln2803
3、芯片，呈现出立体动画效果。关键词光立方；74HC573；单片机1绪论1.1 课题探讨的背景：“光立方”一词正渐渐引起了全国人民的关注，并得到了全球的高度确定。由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的基础上不断增加难度，增加变换花样，吸引电子爱好者对其探讨、创新。事实上，“光立方”已经渗透到以下几个方面：照明类1.ED光效一一户外景观照明绽开的视觉装饰活动；信息传播类1.ED光效一一各种类型的大屏幕点缀着人们的生活；光立方制作所需材料较常见，成本低廉、性价比高等优点具有较高的探讨价值。1.2 课题探讨的意义：本次毕业设计一改传统的平面流水灯的风格，而是从平面对立体发展，通过更宽广的三维空间
4、呈现出更加绚丽的效果，干脆冲击着人们审美视觉，不在停留在乏味的平面成像。设计并采纳更优于89C51的STCI2C5A60S2单片机，使系统具有更强大的功能和驱动实力。再者，从平面对立体这符合科技发展的要求，适应主流。3D8光立方主体部分由5121.ED灯组成，在制作过程中熬炼学习动手焊接实力，并以低成本，智能化产品对实现经济利益、商业价值的形成具有主动的推动作用。1.3 论文探讨内容与结构支配本文探讨的内容如下：单片机限制模块：采纳60KSTCI2C5A60S2限制核心，其它相关的外围电路构成本系统的模块；时钟信号电路：采纳一般晶体时钟源，其中晶体用11.0592MHZ的石英晶振；显示模块：通
5、过对单片机编程，利用程序来限制1.ED的亮灭，以达到动画的效果。详细介绍内容支配如下：其次章主要阐述系统方案的选择与论证，将系统分为主控模块、驱动模块、显示模块等，并分别对各模块方案进行了选择与论证。第三章主要介绍了个硬件电路的设计,还对各单元实现的功能以及芯片引脚功能特点进行说明。同时阐述整个系统的设计思路以及搭建方法。第四章主要阐述主程序的编写以及整个软件的框架。第五章阐述的是整个光立方系统的调试过程以及在调试过程中出现的软件、硬件问题。并阐述了解决这些问题的方法。第六章主要对整个毕业设计的设计过程进行总结，并阐述了在制作过程中的收获和心得。2总体设计2.1工作原理本设计以STCI2C5A
6、60S2单片机为限制核心设计一个由512个蓝色1.ED灯组成的光立方。系统主要由主控、驱动、显示等模块构成。系统模块框图如图2-1:U1.N2803芯片显示电路图2-1系统结构框图2.2各模块方案选择与论证2.2.1单片机主限制模块方案一：采纳常用的89c51单片机作为主控芯片，由于89c51只有8K的内存，而光立方须要形成多种动画程序量大，可能会有溢出的状况发生。所以不采纳此方案。方案二：采纳51系列的增加型芯片60KSTCI2C5A60S2单片机作为主控芯片，其主要优点1.无法解密，采纳第六代加密技术；2.超强抗干扰；3.内部集成高牢靠复位电路，外部复位可用可不用;4.速度快，比8051快
7、8-12倍”；因此采纳此方案。2.2.2驱动模块方案一：采纳8个8050NPN三极管驱动，虽能起到反相的作用。但由于须要八个数量较多，对于整体布局效果不佳，影响美观。并且性价比不高，所以不采纳此方案。方案二：采纳八重达林顿uln2803,1至8脚为8路输入，18到11脚为8路输出。驱动实力500MA50Vo因为整个光立方体由512个1.ED灯组成，所需电流也较大，并且一片芯片就能等效8个三极管的作用，大大缩小元器件占用空间。综上所述选择U1.N2803芯片。2.2.3显示模块方案一：由于我们常用的1.ED灯不简单聚光，光发散比较厉害点亮时相互之间将会有影响，简单影响视角效果。方案二：我们放弃我
8、们常常用的草帽型1.ED,采纳的是白发雾状（乳型）蓝灯，工作电压为2.74.2V,工作电流2m10mA0运用雾状的比较聚光，512个灯同时点亮时也同样能够达到动画的效果，如图2-2所示:图2-2雾面乳型1.ED灯3系统硬件电路设计与实现3.1硬件电路设计本电路是由STCI2C5A60S2单片机为限制核心，其和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的具有大容量程序存储器且是F1.ASH工艺的，具有串口烧写编程功能，低功耗；时钟源电路有很多种,比如阻容低速时钟源、一般晶体时钟源、带缓冲放大的晶体时钟源等等，考虑到电路稳定及材料选购等方面，确定采纳一般晶体时钟源，其中晶体用12MHZ的石英晶振12。
9、显示部份由显示部份由512个雾面1.ED灯组成来进行显示3.2单片机最小系统单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必需的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对STCI2C5A60S2单片机来说，最小系统一般应当包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/输出设备等（见图37）。单片机的最小系统如下图所示：图3T单片机最小系统框图PlIOKVCCNP2NfOSIRESETMlSO11bllb22所K0-bMOSIbN11SOb773NDClHF30PFC2HFYlT12M12345678D_l-3_U-D_U_3_12.3_1.1.2_15_316J188H
10、EADER1920SCKbJP5RrSET9PlOPUPl.2Pl3Pl.4P15Pl6P1.7RSTAT89C51P3.0(RXD)P3I(TXD)P3211NTD)P3.3(IKT1)P3.4)P3.5(11)P36(WR)P37(RD)XA1.2XTA1.lGNDPOO(ADO)POl(ADl)P02(AD2)P03(AD3)P0.4g3、系统PCB图:程序清单include#includedefineucharunsignedcharHlgniS.nol23456781Ix111-1*1111vtppppppppaSpO1234567iC33333333dnPpppppppdbbbbb
11、bbbC#Ssssssssu/*rank:A,1,2,3,4,I,心，U*/code18OXX6Xu06hoC8X3IoXX8X3CIoX3XbxOo668，8XleIoX7Xbx0838,CX16IoX6XbxOo,o68,8X16IoX6Xbx06,o68,4X1640X6XbxOChvboC,4X3640X6Xbx06,oifCaX3640X6Xbx06ku，xo，ao364X6XcoXOxbbo,ab0848XlXloXOxbbe，17850XlX3oXOxbhue，1三3C56X3X6oXOXkube，1hoe56X7X6oXOXrooC,=bjfJcXf830XX,o168，83f
12、CXfa3oXhXkuCoo，-fe8XfalloXhbXloCaoC,36*theideasoft*/三Cf89,XoOXOO，09XoOXku9，8fXf,00x9，80XoOXbf，ffXfooxO,OlX8.00xe，71X8OX80;XrOXobof，xf90Xf，OXlooO，x090X8，OXloo1，x890X8，OXfhuffxffOX8，OXlbo1，x800Xo，OXlZJAUO=，x180of4Xo1.nvXdku17,211rXoaloXhbhuCa7Ut29kXoX75oXhuXalo30bbXo，CCaab2CfX63X7XoX95oXOOX8Ku5bXo-88a
13、kuXCfX4fUO9XoX85fXOkuX69o,5kuX2,469XCfX2fKubXoX65*XObX4do,5bX2O4dhvXCfX23bdXoX75XOOX21o5kuX3,C21kuXCeX33hufXoX9C，XObX45o4bX3,8X5huX8o3fUofX,X82x080X59oXbX3409huX43fkufXCX66XOXoX59ohuoX5,ObXoeo5ekufXlX461xOXoX79ob9oX7,OK9kuXCC472hueXlX56，X-，OXoX99JbbX9O9OX8Xa896KueOXlX56，X，OXoXb9o8KubXb，XO.9huX4o8Cb6
14、be9rXlX72，XCOXoXb9oXbhuXdbO9bXo，6Cd6beOX3X9CtxlOXoXa5oXb,oXdbOtokuXo4Cd6huC4X5Xba，XlOXoXaloXhubXdhuO1KuXo2Cd2kua8X7Xba，XlOXoX8doXhvhvXChvOdoXO，Xcceb8C09XaaXl(XoX69oX-O,OxcbKykuXo8CCahueC2bXaaX3rlXoX45oX310kuXCbhthohuXo,caecab4CUddX83X5xec,OxfO,0xf4,0xf8,OXfr樱8XeOX,08，x40e，XCOX盛跳?黄0燃而眺弗。济。XC09(x一一OTJ
15、98C2bI1.Xa2oht，CacUddcode0x040x050x0,0x16,0x26,0x36,0x46,0x56,0x66,0x65,0x64,03OoX42，OoX5OXhuOoX6OXhuOfOlX6OX(o2462Xrroa3,ht3Ca6UdX*3pchar*/uchar1.rrr,codetable3p3181=0xff,0x89,Oxf5,0x93,0x93,Oxf5,0x89,Oxff,0x0e,Oxlf,0x3f,0x7e,0x7e,0x3f,Oxlf,0x0c,0x18,0x3c,bx7e,bxff,bxl8,bxl8,t)xl8,xl8);*initializti
16、onThatistoinitializetheprogram.Itiswritetosetthetimerinc52mcu.Sotheprogramcanrenovatetheled3dcubeinfixedtimeusetheinterruptfunction.*/voidsinter()(IE=0x82;TCON=OxOI;THO=OxcO;T1.O=O;TRO=I:oiddelay5us(void)误差-0.026765046296usSTCIT22.1184Mhzunsignedchara,b;forW=7:b0;b)、for(a=2;a0;a一);voiddelay(uinti)(W
17、hi1(i)deiay5us();12t的mcu注释这个延时即可*Tojudgethenumbit*/ucharjudgebit(ucharnum,ucharb)charn;num=numft(l=5)b+;returnb;*Tofigureouttheabsolutevalue*/ucharabss(chara)if(a(*b)t=(*a);(*a)=(*b);(*b)=t;)*Thefunctionistofigureoutthemaxnumberandreturnit.ucharmaxt(uchara,ucharb,ucharc)(if(ab)a=b;if(ac)a=c;returna;
18、)voidclear(charle)uchari,j;for(j=0;j8;j+)(for(i=0;i=-3;i-)(if(i=0)(for(j=0;j8;j+)displayji=displayji+l;)if(i4)(for(j=0;j8;j+)displayji+4=0;delay(speed);)voidpoint(ucharx,uchary,ucharz,ucharle)ucharchi,ch;chl=lx;ChO=chl;if(Ie)displayzy=displayzychi;elsedisplayzy=displayzy&ch0;)voidtype(ucharcha,uchar
19、y)(ucharxx;for(xx=0;xx8;xx+)(displayxxy=table_chachaxx;)*Thcfirstvariableisthedistancefromthemidpoint.Thesecondisthelayer.thethirdistheflashspeedofthetimebetweeneachtwopoint.Theforthistheenableio,itcontrolsweatherdraworclaen.*/voidcirp(charcpp,uchardir,ucharle)(uchara,b,c,cp;if(cpp=0)(if(dir)cp=127-
20、cpp;elsecp=cpp;a=(datcp5)&0x07;b=(datcp2)&0x07;c=datcp&0x03;if(cpp63)c=7-c;point(a,b,c,le);)voidline(ucharxl,ucharyl,ucharzl,ucharx2,uchary2,ucharz2,ucharle)chart,a,b,c,al,bl,cl,i;al=x2-xl;bl=y2-yl;cl=z2-zl;t=maxt(abss(al),abss(bl),abss(cl);a=xl*10;b=yl*10;c=zl*10;al=al*10t;bl=bl*10t;cl=cl*10t;for(i
21、=O;it;i+)(point(abs（八）,abs(b),abs(c),le);a+=al;b+=bl;c+=cl;)point(x2,y2,z2,le);)voidbox(ucharxl,ucharyl,ucharzl,ucharx2,uchary2,ucharz2,ucharfill,ucharle)(uchari,j,t=0;max(&x1,&x2);max(&yl,&y2);maxzl,&z2);for(i=xl;i=x2;i+)t=li;if(lie)Zt=t;if(fill)(if(Ie)for(i=zl;i=z2;i+)(for(j=yl;j=y2;j+)displayji=t
22、;)elsefor(i=zl;i=z2;i+)(for(j=yl;j=y2;j+)displayji&=t;elseif(Ie)displayylzl=t;displayy2zl=t;displayylz2=t;displayy2z2=t;elsedisplayylzl&=t;displayy2zl&=t;displayylz2fe=t;displayy2z2=t;)t=(0x01xl)I(0x01x2);if(!le)t=t;if(Ie)(for(j=zl;j=z2;j+=(z2-zl)(for(i=ylJ=y2;i+)displayij=t;)for(j=yl;j=y2;j+=(y2-yl)(for(i=zl;i=z2;i+)displayji=t;)else(for(j=zl;j=z2;j+=(z2-zl)(for(i=yl;i=y2;i+)(displayijft=t;)for(j=y1;j=y2;j+=(y2-y1)for(i=zl;i=z2;i+)displayji&=t;voidboxapcakxy(ucharxl,ucharyl,ucharzltucharx2,uchary2,uchar
