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基于单片机的光立方系统设计虞沧【摘要】This paper mainly describes a by leds and 8 * 8 * 8 glow 3 d cube.Cube by the underlying hardware to control state of destroy the light of leds,so that the cube shows rich and colorful patterns.This cube selection STC12C5A60S2 MCU as the core controller of the underlying hardware,choose the extension 74 hc573 chip microcontroller I/Oport,choose ULN2803 as drive chip set drive circuit.Programming by PC and download the data to the microcontroller to control state ofleds,which shows the corresponding design.%本文主要描述一种由发光二极管制作而成的8*8*8三维发光立方体。
立方体通过底层硬件对发光二级管的亮灭状态进行控制，从而使立方体显示丰富多彩的图案。
本立方体选择STC12C5A60S2单片机作为底层硬件的核心控制器，选择74HC573芯片扩展单片机的I/O口，选择ULN2803作为驱动芯片搭建驱动电路。
通过PC机进行程序编程并将数据下载到单片机实现对发光二级管状态进行控制，从而显示相应的图案。
【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】3页(P28-30)【关键词】STC12C5A60S2;74HC573;ULN2803;光立方【作者】虞沧【作者单位】武汉职业技术学院，湖北武汉【正文语种】中文0 引言随着科学技术的日益进步和发展，LED点阵已经广泛使用于日常生活中。
51单片机控制的红外遥控光立方的设计与制作作者：吴特威来源：《世纪之星·交流版》2016年第05期一、引言现代信息化社会高速发展，大屏幕向消费类多媒体应用渗透。
数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，大屏幕显示设备将代替传统的显示设备成为中心。
伴着电子行业的飞速发展，越来越多的电子爱好者，对于光立方产生了很浓厚的兴趣。
有绝大部分的人把光立方研究作为一种职业，光立方的技术也在不断的成熟，不仅具有了学习价值同时也具备了商业价值。
光立方最早在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世，是一种基于LED 发展基础上所衍生的产物。
目前国内成功案例有很多效果也各有千秋，例如有显示图形图案的，有显示动态图案的，还有的具有音频AD效果等。
一般都是主控采用STC12C5A60S2，驱动采用74HC573以及ULN2803达林顿管。
光立方主要是引用了LED外发光技术，我国LED 经过这几年的发展，主要在华东，华北，华南区域形成了一批具有一定规模的企业，LED在规模发展的同时，技术推陈出新，目前约20余家研究机构和企业在进行LED的研究和开发，但与国外的差距还是比较大的。
主要原因是目前在投入资金、设备和人才均无法和国外相比，而且研究机构也相对的分散。
但一些科研所如中国科学院物理所和长春光机与物理所、北京大学、石家庄十三所等单位也相继展开了这方面的研究，并取得了可喜的进步，不断缩减与国外的差距。
1.设计的总体要求和方案选择本次设计制作一个8*8*8的光立方，能通过编写程序来实现对每个发光二极管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案。
同时在这个基础上加以创新，添加了红外遥控模式。
借鉴单片机控制LED点阵显示的原理，通过系统分析，确定该系统具有哪些功能，哪些模块，各个模块之间是怎样连接的，以及怎样组合电路是最合理的，即硬件方案设计。
编写硬件电路的相应软件程序部分，利用仿真软件对程序进行测试修改。
电路系统焊接完毕后，测试整个系统模块的功能，看各个功能是否能正常运行，并依据测试结果找出错误加以调整至测试成功达到毕业设计要求。
题目基于单片机的光立方系统设计目录摘要 (I)英文摘要 (II)前言 (III)1绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2我国LED光立方研究现状及发展趋势 (1)1.3论文主要内容 (2)2 光立方系统硬件总体设计 (3)2.1设计要求 (3)2.2光立方系统硬件方案 (3)2.2.1 3D显示核心控制器 (3)2.2.2 电源电路 (4)2.2.3 I/O口扩展芯片 (4)2.2.4 层面控制驱动电路 (4)2.2.6 LED发光显示二极管 (4)2.3硬件整体设计概述及功能分析 (5)3 系统硬件设计 (7)3.1最小系统电路设计 (7)3.2电源供电系统设计 (7)3.3时钟电路设计 (8)3.4复位电路设计 (9)3.5驱动电路设计 (10)3.5.1 层驱动电路设计 (10)3.5.2 列驱动电路设计 (11)3.6光立方的工作原理介绍及制作 (13)3.6.1 3D LED光立方工作原理 (13)3.6.2 3D LED光立方搭接 (15)4 光立方电路和程序设计 (18)4.1电路设计仿真 (18)4.1.1 绘制电路原理图并仿真测试 (18)4.1.2 规划电路板并设置相关参数 (18)4.1.3 元件布局及调整 (19)4.1.4 元件布线及调整 (20)4.2主程序设计 (21)4.3显示程序的设计 (22)4.3.1 LED显示屏的数据传送 (22)4.3.2 LED显示程序的设计 (23)5 系统测试及仿真 (25)5.1硬件系统测试 (25)5.1.1不加电源前的检测 (26)5.1.2静态检测与测试 (26)5.1.3动态检测与测试 (27)5.1.4 测试注意事项 (27)5.1.5 小结 (27)5.2软件系统测试 (27)5.3系统总体测试 (28)5.4系统测试结果 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1实物图 (32)附录2光立方测试程序 (32)基于单片机的光立方系统设计摘要本设计制作完成了一个8*8*8三维立体显示的LED光立方。
摘要之前在网上看了一些光立方的演示视频，被它那些立体感吸引了。
想到自己学单片机也这么久了，于是乎就想做一个玩玩，同时可以复习一学期以来自己的编程能力和动手的能力，一举两得是一件很不错的事情。
向朋友要了一些资料，就开工了。
光立方顾名思义就是一个立方体，采用的是8*8*8的模式，整个立方大概是16cm*16cm*18cm（长.宽.高）的样子，主要分为三个模块：主控模块、驱动模块、显示模块；我所做的光立方，主控电路采用的主控芯片是STC12C5A60S2芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片，以及ULN2803达林顿管。
关键字：光立方 74HC573 STC12C5A60S2 ULN2803电路原理图：图1.电路原理图元件的选择：（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；（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，个人推荐雾面蓝光方型LED。
基于单片机的光立方系统设计【摘要】随着人们生活水平的不断提高，3D效果的欣赏已经成了人们的追求，美轮美奂的观赏让人醉心不已，给人带来无比宽松舒适的美感。
本文主要研究基于STC12C5A60S2单片机对立体发光二极管LED灯进行控制，使其显示出不同的花样，带给未来3D技术的科技体验与视觉盛宴。
【关键词】3D；光立方；STC12C5A60S2；LED显示1.引言本次设计制作一个三维的发光二极管LED灯立方显示体，能够通过编写程序来实现对每一个发光二级管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案。
为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。
最简单的显示模式是静态显示。
与静态显示模式相对应，就有各种动态显示模式，它们所显示的图文都是能够变化的。
按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。
2.主要元器件介绍2.1 STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PWM单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，但速度比传统8051单片机快8-12倍。
内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM输出口，8路高速10位A/D转换，特别是针对电机控制，强干扰场合比传统8051单片机优势明显。
2.2 74HC57374HC573是八进制3态非反转透明锁存器。
器件的输入是和标准CMOS 输出兼容的，加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL输出兼容。
当锁存使能端为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。
当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
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，当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持。
因此芯片非常适合用于大规模立体LED 灯的控制。
2.3 ULN2803ULN2803是八重达林顿管，1至8脚为8路输入，18到11脚为8路输出。
基于单片机的光立方设计方案摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。
本产品不仅可以像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还可以显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。
同锁存器/8*8*8/LED显示时又增加了显示的花样和立体图案显示效果，可以广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为将来显示技术的进步和发展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉效果，而且画面图案更加非富多彩。
本设计是采用AT89S52单片机为核心控制器，八D边沿触发器（三态）74LS574扩展I/O口，完成硬件电路设计。
通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。
软件采用自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。
关键词51单片机/74LS574目录摘要 (I)1 绪论 (1)1.1国内外LED显示屏的发展概况 (1)1.2我国LED显示屏研究现状及发展趋势 (1)1.3设计的总体要求及方案选择 (2)1.4设计说明书的结构安排 (2)2 系统总体方案设计 (4)2.1系统总体硬件方案选择 (4)2.1.1 3D显示屏核心控制器 (4)2.1.2 电源电路 (5)2.1.3 I\O口扩展芯片 (5)2.1.4 层面控制驱动电路 (6)2.1.5 串口通讯芯片的选择 (6)2.1.6 LED发光显示二级管 (6)2.1.7 硬件电路绘图软件 (7)2.2系统总体软件方案选择 (8)2.2.1 单片机编程语言 (8)2.2.2 系统软件编译器WA VE介绍 (9)3 系统硬件方案设计 (10)3.1硬件整体设计概述及功能分析 (10)3.2电源供电系统设计 (10)3.351系列单片机简介 (11)3.3.1 时钟电路设计 (11)3.3.2 复位电路设计 (13)3.4驱动电路设计 (13)3.4.1 层驱动电路设计 (13)3.4.2 列驱动电路设计 (15)3.5通信系统硬件设计 (16)3.6光立方的制作及工作原理介绍 (17)3.6.1 3D LED光立方搭接 (17)3.6.2 3D LED光立方工作原理 (19)4 系统软件方案设计 (21)4.1概述 (21)4.2主程序设计 (21)4.3显示程序的设计 (22)4.3.1 LED显示屏的数据传送 (22)4.3.2 显示程序的设计 (22)4.4软件中防止程序出错ERR处理 (23)4.5ISP软件程序下载 (24)5 光立方PCB版制作 (25)5.1 PROTUES制作PCB版图 (25)5.1.1 绘制电路原理图并仿真测试 (25)5.1.2 加载网络表及元件封装 (26)5.1.3 规划电路板并设置相关参数 (27)5.1.4 元件布局及调整 (28)5.1.5 元件布线及调整 (29)5.1.6 输出及制作PCB (30)5.2PCB版的制作过程 (30)5.2.1 热转印版图 (31)5.2.2 蚀刻去铜 (31)5.2.3 去墨打孔 (31)6 系统测试及仿真 (32)6.1硬件系统测试 (32)6.2软件系统测试 (33)6.3系统总体测试 (33)6.4系统测试结果与结论 (34)6.4.1 测试结果分析 (34)6.4.2 测试结论 (34)总结 (35)参考文献 (37)附录1 总体电路原理图 (38)附录2 电路PCB版图 (39)附录3 电路3D仿真图 (40)附录4 元器件清单 (41)附录5 电路实物图 (43)附录6 源程序 (44)1 绪论1.1 国内外LED显示屏的发展概况在当今信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。
目录第一章绪论 (3)1.1国内外LED显示屏的发展概况 (3)1.2我国光立方体研究现状及发展趋势 (3)1.3设计的总体要求及方案选择 (4)1.4光立方体设计的结构安排 (4)第二章系统总体方案设计 (4)2.1系统总体硬件方案选择 (5)2.1.1 3D显示屏核心控制器 (5)2.1.2 电源电路 (6)2.1.3 I\O口扩展芯片 (6)2.1.4 层面控制驱动电路 (6)2.1.5 串口通讯芯片的选择 (6)2.2系统总体软件方案选择 (7)2.2.1 单片机编程语言 (7)2.2.2 系统软件编译器WAVE介绍 (7)第三章系统硬件方案设计 (8)3.1硬件整体设计概述及功能分析 (8)3.251系列单片机简介 (8)3.2.1 时钟电路设计 (8)3.2.2 复位电路设计 (9)3.3光立方的制作及工作原理介绍 (10)3.3.1 3D LED光立方搭接 (10)3.3.2 3D LED光立方工作原理 (10)第四章系统软件方案设计 (12)4.1概述 (12)4.2主程序设计 (12)4.3显示程序的设计 (13)4.3.1 LED显示屏的数据传送 (13)4.3.2 显示程序的设计 (13)4.4软件中防止程序出错ERR处理 (14)4.5ISP软件程序下载 (15)第五章光立方PCB版制作 (15)5.1 PROTUES制作PCB版图 (15)5.1.1 绘制电路原理图并仿真测试 (15)5.1.2 规划电路板并设置相关参数 (15)5.1.3 元件布局及调整 (16)第六章系统测试及仿真 (17)6.1硬件系统测试 (17)6.2软件系统测试 (18)总结 (18)参考文献 (19)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
元器件清单. (19)附录1 系统总电路图......................................... 错误!未定义书签。
毕业论文（设计）题目：基于STC51单片机的光立方设计与实现**：**学号：**********层次：本科专业：软件工程班级： 12级（13）班指导教师：***独创性声明一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。
承诺人（签名）：年月日摘要本设计使用51系列的单片机STC15F2K60S2作为整个设计的控制，每层的64个LED通过层共阴的形式连接起来。
每束的8个LED通过共阳的形式连接起来。
使用74HC593控制各束LED的阳极，使用ULN2803控制各层的阴极。
组成一个由512个LED、规格为8*8*8的立方体。
同时介绍了STC15F2K60S2、74HC573、ULN2803的使用方法及选用原因。
同时介绍了在调试过程中，遇到的软、硬件方面的问题以及解决方法。
对光立方的原理进行了详细的阐述，并详细的介绍了光立方在应用方面的意义。
关键词光立方；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803；LEDSummary This design uses 51 series microcontrollers STC15F2K60S2 as the control of the entire design, form each of 64 LED by connecting the common cathode layer. Each bundle of eight LED connected through common anode form. Use 74HC593 control each beam LED anode, cathode layers using ULN2803 control. Composition consisting 512 LED, specifications for the cube 8 * 8 * 8. Also introduced STC15F2K60S2,74HC573, ULN2803 to use and selection reasons. Also introduced the problem in the debugging process, encountered software and hardware and solutions. Light cube principle set forth in detail, and describes in detail the significance of light cube applications.Keywords light cube；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803;LED目录1 前言 (1)1.1研究的背景 (1)1.2研究的意义 (1)1.3研究内容和结构 (1)2 总体设计 (2)2.1 系统的设计方案及工作原理 (2)2.2 各模块元件选择 (3)2.2.1 控制模块元件的选择 (3)2.2.2 驱动模块元件的选择 (3)2.2.3 显示模块元件的选择 (4)3 硬件电路设计与实现 (4)3.1 硬件电路布局 (4)3.2 控制模块电路的设计 (5)3.2.1 单片机的说明及引脚规划 (5)3.2.2 电源电路的设计 (6)3.2.3 串口选择电路的设计 (6)3.2.4 程序下载及串口通信电路的设计 (7)3.3 驱动模块电路的设计 (7)3.3.1 ULN2803的说明及引脚规划 (7)3.3.2 74HC573的说明及引脚规划 (8)3.4 显示模块电路的设计 (9)3.5 光立方搭建方法 (9)3.5.1 弯折LED的引脚 (9)3.5.2 光立方的焊接 (11)3.5.3 元器件的焊接 (13)4 软件设计 (13)4.1显示程序的设计 (14)4.2 光立方的显示数据 (15)4.2.1 内置显示数据 (15)4.2.2 串口接收显示数据 (17)4.2.3 显示数据来源的选择 (18)4.3 显示数据的获取 (19)5 测试和问题分析 (20)6结论 (20)附录 (21)参考文献 (23)致谢语 (24)1 前言1.1研究的背景在高速的信息、商业发展过程中，LED点阵广告显示器得到了广泛的应用，LED 点阵显示屏已逐步取代传统的大尺寸纸质广告，在大街小巷常见的LED点阵显示屏都得益于LED灯的发明。
毕业论文（设计）题目：基于STC51单片机的光立方设计与实现**：**学号：**********层次：本科专业：软件工程班级： 12级（13）班指导教师：***独创性声明一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。
承诺人（签名）：年月日摘要本设计使用51系列的单片机STC15F2K60S2作为整个设计的控制，每层的64个LED通过层共阴的形式连接起来。
每束的8个LED通过共阳的形式连接起来。
使用74HC593控制各束LED的阳极，使用ULN2803控制各层的阴极。
组成一个由512个LED、规格为8*8*8的立方体。
同时介绍了STC15F2K60S2、74HC573、ULN2803的使用方法及选用原因。
同时介绍了在调试过程中，遇到的软、硬件方面的问题以及解决方法。
对光立方的原理进行了详细的阐述，并详细的介绍了光立方在应用方面的意义。
关键词光立方；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803；LEDSummary This design uses 51 series microcontrollers STC15F2K60S2 as the control of the entire design, form each of 64 LED by connecting the common cathode layer. Each bundle of eight LED connected through common anode form. Use 74HC593 control each beam LED anode, cathode layers using ULN2803 control. Composition consisting 512 LED, specifications for the cube 8 * 8 * 8. Also introduced STC15F2K60S2,74HC573, ULN2803 to use and selection reasons. Also introduced the problem in the debugging process, encountered software and hardware and solutions. Light cube principle set forth in detail, and describes in detail the significance of light cube applications.Keywords light cube；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803;LED目录1 前言 (1)1.1研究的背景 (1)1.2研究的意义 (1)1.3研究内容和结构 (1)2 总体设计 (2)2.1 系统的设计方案及工作原理 (2)2.2 各模块元件选择 (3)2.2.1 控制模块元件的选择 (3)2.2.2 驱动模块元件的选择 (3)2.2.3 显示模块元件的选择 (4)3 硬件电路设计与实现 (4)3.1 硬件电路布局 (4)3.2 控制模块电路的设计 (5)3.2.1 单片机的说明及引脚规划 (5)3.2.2 电源电路的设计 (6)3.2.3 串口选择电路的设计 (6)3.2.4 程序下载及串口通信电路的设计 (7)3.3 驱动模块电路的设计 (7)3.3.1 ULN2803的说明及引脚规划 (7)3.3.2 74HC573的说明及引脚规划 (8)3.4 显示模块电路的设计 (9)3.5 光立方搭建方法 (9)3.5.1 弯折LED的引脚 (9)3.5.2 光立方的焊接 (11)3.5.3 元器件的焊接 (13)4 软件设计 (13)4.1显示程序的设计 (14)4.2 光立方的显示数据 (15)4.2.1 内置显示数据 (15)4.2.2 串口接收显示数据 (17)4.2.3 显示数据来源的选择 (18)4.3 显示数据的获取 (19)5 测试和问题分析 (20)6结论 (20)附录 (21)参考文献 (23)致谢语 (24)1 前言1.1研究的背景在高速的信息、商业发展过程中，LED点阵广告显示器得到了广泛的应用，LED 点阵显示屏已逐步取代传统的大尺寸纸质广告，在大街小巷常见的LED点阵显示屏都得益于LED灯的发明。
通过学习《模拟电路》了解到我们常说的LED就是发光二极管，发光二极管必须在一定的电压和电流区间才能点亮，而且不同的发光二极管所需电压和电流也不相同。
通过对《单片机》、《数字电路》的学习，懂得了单片机的拥有处理功能强、速度快、低电压、低功耗等优点。
在点阵显示课程的学习中，懂得把LED灯通过共阴或共阴的接法，再通过动态扫描、静态扫描就可以把LED灯点亮，且使用动态扫描的方式，有节省I/O口的优点。
在学习过程中得知动态扫描是常用的LED显示方法。
使用动态扫描，需要有驱动器对LED灯进行控制，而LED 灯有需要在特定的电压、电流区间才能点亮。
LED灯有着高亮度、低功耗的有点。
由LED点阵组成的显示屏可以显示各种想要的文字、图案。
但常见的LED点阵显示屏都是平面显示屏，平面显示屏有一个明显的不足：无立体感。
1.2研究的意义本设计提出使用LED灯构成8*8*8光立方显示屏。
本设不仅拥有显示文字、图案的功能，增加了立体显示的功能。
本光立方的设计克服了平面LED点阵显示屏的缺点，及立体和动态于一体，动态、立体的显示方式更能吸引眼球，本设计应用于商业广告时，可以得到更好的宣传效果。
特别是厂商在产品推广的时候，需要使用多张图片对一个产品的结构进行展示，然而这种展示方式，不仅耗费版面，而且只展示了特定的部位。
使用光立方显示屏，可以把产品以立体的方式展现给消费者，消费者可从不同的角度对产品进行观察，使得消费者对产品外形有具体的认识。
1.3研究内容和结构本设计主要研究基于STC51单片机的光立方设计与实现。
主要研究内容如下：根据自己的要求提出并做出总体设计方案。
研究三维点阵Led的硬件电路设计，包括：电源电路、串口电路、8*8*8 LED光立方驱动电路、显示模块电路等设计。
研究光立方显示的软件设计，包括：显示程序、延时程序、串口通信等设计。
对硬件电路、软件程序进行调试，并解决出现的问题。
控制模块的设计：控制电路部分包括STC单片机和电源电路，串口电路等。
STC 单片机具数据处理功能强，运算速度快的有点，适合运行光立方控制程序。
通过RXD、TXD口与PC机通信，即可下载控制程序。
本文的结构安排如下：第2章：详细叙述本系统的工作原理以及结构特点，对不同方案的分析和选择，详细介绍各个模块。
第3章：对硬件电路的布局进行设计，并说明各部分的主要作用。
详细叙述所选用芯片的引脚分布、引脚功能、以及对引脚的使用进行规划。
叙述整个光立方系统焊接搭建的过程以及过程中应该注意的问题。
第4章：主要介绍了软件设计的思路，以及软件所要实现的功能。
第5章：主要叙述整个光立方在后期调试中遇到的软、硬件问题，以及寻找问题、解决问题的方法。
第6章：主要叙述在本次毕业设计中的收获。
2 总体设计2.1 系统的设计方案及工作原理光立方的总体设计方案包括了硬件设计和程序设计。
硬件主要分为三个模块：控制模块，驱动模块，显示模块。
其中，控制模块使用单片机作为控制核心。
借鉴点阵显示的原理，使用层驱动、行驱动，控制光立方的各个发光二极管的亮灭亮灭。
显示模块由512个发光二极管组成。
通过控制模块控制驱动模块，驱动模块控制显示模块，显示模块动态扫描显示的方式达到控制显示的目的。
系统结构图如图2-1所示。
图2-12.2 各模块元件选择对控制模块、驱动模块、显示模块元件进行分析和选。
2.2.1 控制模块元件的选择控制模块的元件有两个选择方案。
方案一：选用ATMEL公司的AT89S52单片机，其片内有8 KB Flash储存器，为12T单片机。
方案二：选用STC公司的STC15F2K60S2，拥有60 KB Flash 程序储存器，内部集成高精度R/C时钟，为1T单片机。
方立方显示程序的数据量大，8KB的储存空间将对显示图案的样式带来限制，且光立方采用动态扫描的方式显示，对单片机的数据处理速度有较高要求。
因此本设计选择采用STC15F2K60S2单片机作为控制模块的核心元件。
选用此单片机可以免去外部时钟电路，可达到精简电路、节省成本的目的。
2.2.2 驱动模块元件的选择由于本设计采用分别控制LED阴极、阳极的方法达到控制LED的目的。
此次需对阳极驱动模块以及阴极驱动模块使用的元件进行选择。
其中阴极的驱动模块选用的元件有两个方案：方案一：选用8个8050 NPN三极管，该三极管集电极所能承受的最大电流为500(mA)。
方案二：选用1片ULN2803。
由8个NPN达林顿晶体管构成，输出电流为500(mA)。
若选用8个NPN三极管将造成零件的增加，使电路变得复杂，基于电路简洁的考虑，本设计选用1个UNL2803作为阴极的驱动模块。
阳极的驱动模块选8片拥有8路3态输出的74HC573。
2.2.3 显示模块元件的选择显示模块元件有两个选择方案：方案一：选用蓝色圆头LED，规格为5（mm）。
方案二：选用方形雾状蓝色LED，规格为2*5*7（mm）。
由LED灯构成的显示模块，需要考虑亮度、聚光性、视觉效果等方面的因素。
方形雾状蓝色LED具有高亮度，聚光的优点。
因此，本方案选用方案二作为显示模块的元件。
3 硬件电路设计与实现3.1 硬件电路布局设计使用的元件确定以后，需对元件的布局进行设计。
在确定布局后，通过焊接的方式把相关线路焊接起来。
硬件布局如图3-1所示。
图3-13.2 控制模块电路的设计本设计使用的STC15F2K60S2单片机，内置高精度的R/C时钟和复位电路。
因此控制模块的不需要外部时钟电路和外部复位电路，只需电源电路、串口选择电路。
其中电源电路为整个设计提供电源。
串口选择电路为系统运行时，是否能通过串口控制光立方提供选择。
在控制模块电路的设计中，需对单片机引脚的使用进行规划，并对电源电路、串口选择电路进行规划。
3.2.1 单片机的说明及引脚规划在对控制模块进行焊接之前，需对单片机引脚的使用进行规划。
在本设计中使用的STC15F2K60S2单片机可通过设置PxM0、PxM1的值，把任意I/0口的模式设置为强推挽模式或准双向模式或开漏模式或高阻高阻。
本设计中，使用的I/O口模式为准双向，由于各个I/O口的模式都可以设置为准双向模式，因此P0口不需连接上拉电阻。
引脚P0连接驱动模块中74HC573的输入引脚，P2引脚连接各个74HC573的LE 锁存使能引脚。
