光立方设计报告
目录
一．摘要
二．目的与要求
三．电路的设计与元件的选择
四．模块电路的组装与焊接
五．电路的调试和调试出现的问题
六、项目的完成情况
七、结论
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一．摘要
在前一段时间，在网上看了一些关于光立方的资料和它的视频，看到了一些光立方的演示视频，被它那些立体感吸引了。
光立方顾名思义就是一个立方体，我们采用的是8*8*8的模式， 大概的距离是14cm*14cm*20cm（长.宽.高），主要分为三个模块：主控模块 驱动模块 显示模块；我们所做的光立方驱动电路，主控电路等都是纯手工焊接。采用的主控芯片60K STC12C5A60S2芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片。
关键字：光立方 74HC573 STC12C5A60S2 ULN2803
二．目的与要求
（1）目的：回顾我们学习的单片机知识和提高我们的焊接和其他的动手实操能力（包括了数字电路和模拟电路的知识）。
（2）要求：要有自主创新,其中我们的开关是采用触摸型开关，只要由一个I/O口和VCC组成。
三．电路的设计与元件的选择
1.电路设计
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主要分为三个模块分别是主控模块 驱动模块 显示模块
(1) 主控模块
图1主控电路
其中P1位一个触摸型的开关，C3为去耦电容防止高频干扰
(2) 驱动电路
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图2驱动电路
在驱动电路上，每个锁存芯片的电源端都加了一个瓷片电容，主要的作用是防止高频干扰
（3）显示电路 所有的灯的负端都是接在一起的，下面的每一组都是控制光立方的一个面，控制的是光立方的竖起来的面，而横着的面由图3的U10控制
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图3 显示电路
2.元件的选择
（1）由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此经过考虑之后我们决定用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，比8051快8-12倍；
（2）由于灯的个数比较多，因此所需要的电流相对也比较大，所以选择ULN2803，ULN2803是八重达林顿，1 至 8脚为8路输入，18 到 11脚为8路输出。驱动能力 500MA \50V。应用时9脚接地，要是驱动感性负载，10脚接负载电源V+。输入的电平信号为0，或5V。输入0是，输出达林顿管截止。输入为5V电平时，输出达林顿饱和。输出负载加在电源V+和输出口上，当输入为高电平时，输出负载工作；
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（3）由于在刚刚接触锁存器的时候，就接触了74HC573，对它的使用也比较成熟，因此在驱动部分使用了熟悉的74HC573，其优点有
1.高阻态;就是输出既不是高电平,也不是低电平,而是高阻抗的状态;在这种状态下,可以多个芯片并联输出
2.数据锁存;当输入的数据消失时,在芯片的输出端,数据仍然保持
3.数据缓冲; 加强驱动能力
(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：
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图4
四．模块电路的组装与焊接
1.我们首先完成的是驱动电路
驱动电路由于线比较多，电路比较复杂，所以我们有比较多的跳线，到焊接完成用时半天，焊接完成下载测试程序基本上没有问题，如下图所示：
背面
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图5
正面：
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图6
由于飞线太多，容易断开，所以我们有溶胶把线路固定好，防止电路断开
（2）主控电路
主控电路时最简单的电路，主要把晶振焊接对，其他的就没有什么大问题了，其中还有一个控制层的驱动芯片焊接在主控板上
如图所示：
图7
（3）显示模块
首先我们用一块比较大万能板，在上面做了8*8个点的标志，然后把灯按统一形状搞好。然后放在万能板上焊接，如下图： 9
图8
焊好的如图：
每次焊完以后都要去检查测试每个灯是否会亮，很重要的步骤
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图9
接下来的是把8个图9这样的组成8*8的一个面如下图所示： 同样的每次焊完以后都要去检查测试每个灯是否会亮
图10
把八个面做好以后就是把八个面一层一层的叠起来，在这里要注意的是必须用尺子量好各个角度的高度，必须使每一个面在同一的平面上，如下图所示：
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图10
完工后的作品 如图所示：
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五．电路的调试和调试出现的问题
完工以后编写了调试的程序，主要是检查全部的灯是否会亮，但是单把程序烧写进去之后，发现有两列没有点亮，还好两列的都在边上，进而如果换灯也相对容易，我们用排除法来检查电路，首先是检查灯的线路是否虚焊，断路，果真有一列的是断路了，把它接上后这一列也亮了，还剩下另外一列，我们用同样的方法来做，从驱动电路到显示的都没有问题，而且在输入那一列的电压也正常，我们就想不通了，是什么原因呢？我们怀疑是不是有灯坏了，我们又一个一个的检查了这一列灯，但是全部都会亮，经过很细心的检查，发现有一个灯的亮度和其他的灯亮度完全不同，相对比较暗，于是我们把它换了下来，接上另外一个，果然是哪个灯的问题，原来是由于灯的阻抗很大，把那一列的电平都拉低了，使灯无法亮起来 ，在电路的调试中就出现了这些的问题，相对来说还是不错的。
六、项目的完成情况
本项目完成速度比较快，在整体的电路上可以完成一下基本的演示，由于电路的限制，花样不是很多，还有待提高。值得注意的是我们的作品有待机模式，就像电脑一样有待机模式，不过我吗只要一种待机模式，待机模式是呼吸灯。由中间到整体呼吸非常有节奏感，主要用手触摸一下开关，就可以进入演示模式，再按一下显示下一个显示模式，在按就到了待机模式。
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七、结论
历时差不多一个月的时间，本项目终于顺利完成了。 14
第二篇：光立方报告
基于 的
光立方设计
布鲁斯队 陈兴民
杨彦琦 段琛璐
89C52
一、 摘要 目录
二、 设计任务与要求
三、 使用元器件
四、 电路的设计、制作及工作原理介绍
2.1电路图设计
2.2电路器件及工作原理介绍
五、验证与测试
4.1测试过程
4.2测试结果
4.3测试结果分析
4.4测试结论
六、 总结
七、参考文献
八、附件（源程序）
一、摘要
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，我们采用的是4*4*4的模式，主要介绍基于单片机统硬件组成的光立方，利用单片机控制LED的亮灭，并利用延时控制LED亮灭时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂，绚丽多彩！
二、 设计任务与要求
利用所提供的元器件使其能显示0-9数字以及DLMU字符并 有其他丰富的效果。
三、 使用元器件
四、 电路的设计、制作及工作原理介绍
2.1电路图设计
2.2电路器件及工作原理介绍
89C52：
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，
当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 ULN2803：
ULN2803，采用AP=DIP18,AFW=SOL18封装方式。
八路NPN达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平数字电路（诸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS）和较高的电流/电压要求之间的接口，
五、验证与测试
4.1测试过程
（1）测试前不加电源的检查
不加电源的检查对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接，少接，多接等：用万用电表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路；连接处有无接触不良；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用电表测量电阻）。
（2）静态检测与测试
断开输入信号，把经过准确测量的电源接入电路，用万用电表电压档测量电源电压，观察有无异常现象。如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等。如发现异常情况，立即切断电源，排除故障；如无异常情况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点，数字电路各输入端和输出端的高、低点平值及逻辑关系，放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元件参数、更换元器件等，是电路最终工作在合适的工作状态；对于放大电路还
要用示波器观察是否有自激发生。
（3）动态检测与测试
动态测试是在静态测试的基础上进行的，测试的方法在电路输入端加上所需的信号，观察现象。
4.2测试结果
LED灯能显示0-9数字以及DLMU，出现预期效果
4.3测试结果分析
测试过程中符合电路原理，测试结果符合实验要求
4.4测试结论
所设计的电路图及源程序符合实验要求结果
六、 总结
实验显示屏各点亮度均匀、充足，可显示要求的数字与字母，而且数字与字母显示稳定、清晰无串扰。由于我们对编程和焊接没有太好的基础，所以本次设计中，也存在一些问题：没有小心LED的焊接中损坏问题，以及在焊接过程中有用力过度，使得焊接完成后有形状的变形。经过这次动手操作，我们初步掌握了焊接的要求，但是技术还不够纯熟，但是经过此次活动我们锻炼了动手能力。总体来说，此次设计很成功，达到了预期设计要求。不仅学到了许多课本上学不到的知识，提高了自己动手动脑的能力，丰富了创新和创造的思维。有点缺憾的是时间有限，不能进一步深入和扩散学习研究。
虽然有些许不足之处，希望学长学姐们多多批评指正。设计结束了，
单学习仍在继续。从这次的设计中，我们真正的意识到，在以后的学习中，在理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，实践是检验真理的唯一标准。理论知识的学习还不够应用，所以动手能力的提高是必备的。在今后的人生中，不断对自己所学的知识进行更新，进行补充。
七、参考文献
百度论坛
邱光源电路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006
八、 附件（源程序）
#include <STC12C5A60S2.h>
#include<intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
unsigned int scale; //占空比控制变量
unsigned char code tabP0[38][8]={0x00,0x60,0x60,0x00,0x00,0x60,0x60,0x00};
unsigned char code tabP2[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F}; //扫描
unsigned char code
PWMsz[8]={0x00,0x60,0x60,0x00,0x00,0x60,0x60,0x00}; //中间四个
void ys(uchar i)//1ms延时
{
}
void any10() //显示数字
{
unsigned char code tabP0[10][8]={
{0xDB,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*9*/
{0xDF,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},
{0x3F,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xDB,0xBB,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF},
{0x99,0xFB,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xBD,0xFD,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},
{0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF,0xBF,0xFF},
{0x9F,0x0F,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*0*/ uchar x,j; for(j=0;j<i;j++) for(x=0;x<=148;x++);
};
int j,k,i;
for(j=0;j<10;j++)
{
for(k=0;k<8;k++)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
P0=0;
P2=tabP2[i];
P0=tabP0[j][i];
ys(10);
}
}
}
}
void any11() //显示字母
{
unsigned char code tabP0[4][8]={
{0x9F,0x06,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*D*/ {0x1F,0x08,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*L*/ {0xCF,0xF2,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*M*/
{0x17,0xE8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00},/*U*/ };
int j,k,i;
for(j=0;j<4;j++)
{
for(k=0;k<15;k++)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
P0=0;
P2=tabP2[i];
P0=tabP0[j][i];
ys(10);
}
}
}
}
void main()
{
P0M0 = 0xff; P0M1 = 0x00; while(1)
} { any10(); ys(10); any11(); }