光立方项目设计说明书

8*8*8光立方摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。

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，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STC15W4K58S4单片机为核心控制器，74HC595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STC15W4K58S4单片机； ULN2803驱动管；74HC595。

目录8*8*8光立方 (1)1、设计要求与方案 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计思路 (1)2、工作原理 (1)2.1模块的简介 (1)2.2 8*8*8光立方工作原理 (1)3、方案选择 (2)3.1电源的选择 (2)3.23D显示核心控制芯片 (3)3.3I/O口扩展芯片的选择 (3)3.4LED发光显示二级管 (3)4、硬件整体设计概述及功能分析 (3)4.1系统概述 (4)4.2系列单片机简介 (5)4.3时钟电路设计 (5)4.4 复位电路设计 (5)4.5 74HC5795芯片连接电路图与介绍 (6)5、主程序设计思路 (7)5.1显示程序的设计 (7)6、硬件电路设计 (8)6.1焊接准备 (8)6.2 焊接步骤 (8)6.3 焊接技巧 (8)7、收获总结 (9)1、设计要求与方案1.1 设计目的在当今的信息化社会中，为追求逼真、清晰的3D视频显示，平面的二位显示早已不在是主流，为此制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。

该设计方案将打破了传统的平面显示视频的方法，该方案设计的LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，可以广泛应用于各种工场合的多种用途。

01学期项目设计报告-光立方学期项目设计报告完成日期：2013年12月17日名目1 摘要42 绪论43 光立方项目方案53.1 硬件：53.2 光立方的点阵部分，步骤：63.3 焊接注意事项：6焊好的led点阵插到PCB板上用上位机led全亮指令，测试。

6 3.4 软件：63.5 整体框图64 系统硬件74.1 C PU：74.2 L ED灯： 74.3 P CB板： 74.4 A rduion板：84.5 A rduino uno R3板：84.6 缩小版uno操纵模块：错误!未定义书签。

4.7 通信协议模块：85 系统软件设计95.2 l ed edit 操纵软件: 95.3 l ed gameserver 游戏操纵软件: 95.4 a rduino 编程软件：96 整体性测试及所遇咨询题106.1 整体搭建完成以后的测试106.2 调试中遇到的咨询题107 设计总结118 致谢129 参考文献1210 附录1310.1 设计实物图成效图13 10.2 程序清单1310.3 电路图14摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的lED光立方。

本产品不仅能够像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还能够显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。

同时又增加了显示的花样和立体图案显示成效，能够广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为今后显示技术的进步和进展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉成效，而且画面图案更加丰富多彩。

本设计是用采为核心操纵器，ATMga32PU扩展I/O口，完成硬件电路设计。

通过软件编程操纵数据下载到单片机完成设计图案的显示。

软件采纳自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向进展，增强系统的可扩展性和运行的稳固性。

我们的光立方要紧功能是在整体上实现画面立体的显示，实现动态的实时3D显示成效，同时能够按照要求改变程序的数组部分就可实现画面的自主定义，也可自己写更多美轮美奂的图形。

第二届光立方设计制作竞赛作品说明书8*8*8光立方一、作品名称8*8*8光立方二、作品简介8*8*8光立方是由512个蓝色LED发光二极管采用层共阴束共阳的方案按照立方体的方式焊接搭建起来的，每一层有8*8个二极管，共有8层。

它由单片机、锁存器等电气原件驱动，利用视觉暂留现象，通过c语言编译单片机程序可以实现自定义的立体动画效果。

编程设计的方案通过光立方实现后，效果华丽绚烂、震撼唯美。

三、作品功能1.设计简洁，动画炫酷，浑然一体，一气呵成，具有一定的艺术观赏性，给人带来3D技术的科技体验，可以用来烘托气氛、放松心情。

2.独家的“I LOVE YOU”动画方案，可以用来表白、感恩，适合向恋人、亲友表达自己的心意，让爱通过知识进行传播。

四、设计原理1.视觉暂留现象物体在快速运动时, 当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。

这是人眼具有的一种性质，当人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视觉神经输入人脑，感觉到物体的像。

但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。

因此，只要电路脉冲的时间低于上述时间，由于视觉暂留效应，人就无法分辨LED灯的闪烁而以为一直处于发光的状态，这为动画的实现提供了可能。

2.设计原理图3.材料清单名称数量注释白发蓝高亮LED灯512 建议购买600个，焊接时容易烧坏stc12c5a60s2单片机 1 单片机控制芯片上拉排阻10k 1 P0口拉伸排线若干跳线导线若干排针排母若干接出芯片引脚470Ω电阻64 限流74hc573锁存器8 控制每一面的芯片uln2803 1 控制层的芯片轻触开关 4 复位和外部中断10k电阻 124兆赫晶振 1 震荡时钟1k电阻 2 限流10微法电解电容 1 复位电路电容100微法电解电容 1 复位电路电容104瓷片电容 1 滤波稳压发光二极管 1dc公母头 1万用板（15*18） 1杜邦线40P（20cm) 2开关 1 总开关铜立柱2cm 8 支撑电路板五、制作步骤1.弯管脚。

3D光立方说明书摘要光立方是一个长、宽、高由8×8×8 个LED 灯组成的真实3D 立方体显示器。

其最大的特点，就是带给观赏者立体的超酷的3D视觉体验。

因此各大网站也充斥着各种各样的光立方版本。

但是这各种版本的光立方的制作方法都很复杂，而且成本也很高，而本设计与之相比则制作简单精美，成本低廉。

为保证光立方精美的外形，本设计还提供了一种光立方的制作模板，以确保将动手能力导致的美观差异降到最低。

为降低其成本，本设计采用了STC12C5A60S2单片机，这种单片机自带有A/D转换模块；使用的锁存器是常用的SN74HC573。

这样可以保证在降低制作成本的情况下，毫不影响作品的美观；再加上显示效果极佳的高亮雾面的蓝色方形LED，硬件电路无需添加额外的驱动和上拉电阻，即可实现其强大的功能：除了能显示3D 图形，还可以支持多级亮度和速度调整，允许用户自拓展音频显示功能，就像音乐显示器一样。

用户还可以在不改动硬件电路的情况下设计出自己喜欢的的自定义图形。

这些充分体现了制作成本低、显示效果好、功能完善的特点。

最后，经过软硬件调试，解决了一些硬件电路短路，程序报错的问题，完美地实现了多种图形动态显示，流畅的图形变换和音频显示的多种功能。

关键词：光立方制作模板音频显示 A/D转换ABSTRACTLight-cube is a long, wide, high is posed of 8 x 8 x 8 leds true 3 d volumetric display. Its biggest characteristic, is to bring the viewer stereo cool 3 d visual experience. So each big web site is filled with all kinds of cubic light version.But all versions of this light cubic method is very plex, and the cost is also high, and pared with this design is beautifully simple and low cost.In order to ensure the exquisite cubic shape, this design also provides a light cube production template, to ensure that the ability to appearance difference to a minimum.To reduce its cost, this design USES STC12C5A60S2 MCU, the MCU built-in A/D conversion module; Use the latch is SN74HC573 in mon use. So that in the case of lower production costs, not effect the beauty of the works; Plus showed excellent results highlighted square LED fog below in blue, don't need to add additional hardware circuit drive pull up resistance, and its powerful functions can be realized: in addition to display 3 d graphics, can support multiple levels of brightness and speed adjustment, allows the user to expand the audio display function, like music display. Users can also in the case of do not change the hardware circuit design their own custom graphics. These fully reflect the production of low cost, good effect of display, the characteristics of the function is perfect.Finally, after the hardware and software debugging, solve some of the short circuit hardware circuit, program error, perfect the dynamic variety of graphic display, smooth graphics transform and audio display a variety of functions.Key words: light-cube making stencil audio-display A/D conversion目录1、引言1.1研究意义LED射灯是指发出的光线是方向性的(directional)的LED灯泡, 主要类型有MR16,GU10, PAR series.LED球泡灯是指发出的光线为发散性的LED灯泡, 主要类型为:E27 base.按照功率来分, LED灯泡可分为: 小功率(主要为5mm LED生产的)和大功率(主要1 W, 3 W ,甚至5 W LED生产的)。

光立方制作手册（YFRobot Cube8LedDisp）编著：产品部2013年10月10日目录1绪论 (1)2灯的搭建 (2)2.1点 (4)2.2线 (4)2.3面 (5)2.4体 (6)2.5搭建方法二 (7)2.6层控制线 (8)3光立方驱动板 (9)3.1坐标系 (9)3.2控制方式 (10)4程序例解 (11)4.1层填充函数 (11)4.2帧函数 (12)4.3动画 (12)1绪论我们设计了一种全新的焊接方式，不需要额外的模版，只是利用我们的驱动板，和几个单排针，就可以焊接出四方四正的一个面，看完第二章，一定会给你耳目一新的感觉。

设计驱动板的同时，我们还考虑了板子的通用性，可以使不同的控制器来驱动光立方，同时减少控制端口，现在是8个端口，在今后的升级中我们会再次减少控制端口。

驱动板上从左往右依次有3.5mm音频插座，5.5*2.1mmDC插座，电源开关，电源指示灯，红外接收头，两个按键，8个数据控制端，2个按键信号输出端，红外信号输出端，音频模拟信号采集端。

具体的焊接方式、控制方式、程序，会在下面几个章节中详细讲解。

套件清单：1、驱动板；2、一包灯珠（530个）；3、15根杜邦线（两头母）；4、8mm螺丝，8mm、30mm铜柱各4个；5、20针直排针；6、灰色细导线（80cm）。

（送：1、音频线、一分二音频头，各一个；2、列子。

）2灯的搭建这一章节中我们介绍了两种方法来焊接体，总体的思想是一样的，只是在弯引脚方式中有所不同，建议把这一整章看完后，选择合适方式，再开始灯的搭建。

把搭建的过程分为四个过程，点、线、面、体。

图2.1完整的光立方图2.2右视图（层与驱动板平行）图2.3俯视图（面与驱动板垂直）2.1点“点”就是灯，我们选择的灯是2*3*4高亮蓝色长脚雾灯，参数：VF：3.0~3.2；IV：550~650。

引脚的弯曲非常的重要，它将直接影响线是否直，面是否方正水平。

图2.1.1弯灯引脚（Ⅰ型）弯灯的方式如图2.2.1所示，当你拿起灯看的时候，你看到的只有90度和180度，这是焊接出一个完美光立方的前提。

微控制器的应用实训学期项目设计报告完成日期：2013年12月17日目录1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，而且画面图案更加丰富多彩。

本设计是用采为核心控制器，ATMga32PU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。

我们的光立方主要功能是在整体上实现画面立体的显示，实现动态的实时3D显示效果，同时可以根据要求改变程序的数组部分就可实现画面的自主定义，也可自己写更多美轮美奂的图形。

即可显示出我们想要的3维立体图形，字母，数字，也可实现图形字母数字的来回变换，移动和交替的变换，达到不间断的变换效果。

2绪论中国LED等从上个世纪90年代初开始起步，之后都处于快速发展中，2007、2008年为发展最快的两年。

时至今日，LED显示屏已应用于各行各业中，现在就让我们来说说中国LED显示屏行业风风雨雨走过的20载。

目前中国LED显示屏的产能远远大于市场需求，产能过剩明显。

增长放缓也造成了目前LED显示屏行业僧多粥少的局面。

价格将成为推动LED显示屏市场快速发展的第一要素。

目前LED显示屏行业大打价格战，毛利率进一步下降的同时也削弱了厂商自身的盈利能力。

目前LED显示屏产业的细分化程度非常高，不仅配件材料供应格局稳定，同时各项配件材料毛利率也大幅降低。

LED显示屏是由多种配件材料组装而成，主要的技术集中在LED灯珠、控制系统、驱动IC、驱动电源四个方面。

对绝大多数LED显示屏厂商而言，并不拥有绝大部分核心技术以及专利。

《单片机技术》课程设计说明书光立方学院：电气与信息工程学院学生姓名：***指导教师：贾雅琼职称副教授专业：电气工程及其自动化班级：1202学号：**********完成时间：2015年7月湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。

成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。

设计采用4*4*4的光立方模式，硬件主要分为七个模块：主控模块、驱动模块、显示模块、键盘模块、电源模块、复位模块、下载模块。

采用的主控芯片为AT89S52 芯片，驱动电路是采用了常用74HC573数字芯片,设计采用C语言编程，通过单片机I/O口控制LED的亮灭，采用延时控制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。

关键词：光立方；AT89S52；74LS573锁存器目录1 绪论 (1)1.1 光立方的背景 (1)1.2 研究的意义 (1)2 设计要求和方案介绍 (2)2.1 设计要求 (2)2.2 方案介绍 (2)2.2.1 系统整体框图 (2)2.2.2 光立方发光原理 (3)3 系统硬件电路设计 (4)3.1 主要元器件的介绍 (4)3.1.1 AT89S52芯片介绍 (4)3.1.2 74HC573芯片介绍 (5)3.1.3 四位一体数码管介绍 (5)3.2 硬件电路模块介绍 (7)3.2.1 最小系统模块介绍 (7)3.2.2 驱动模块介绍 (9)3.2.3 键盘模块介绍 (10)3.2.4 显示模块介绍 (10)4 软件系统说明 (12)4.1 软件系统模块 (12)4.2 软件系统模块的程序流程框图 (12)5 光立方系统测试 (15)5.1 操作说明 (15)5.2 测试结果 (15)5.3 结果分析 (17)5.4 设计结论 (17)5.5 设计体会 (17)结束语 (18)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)附录A 原理图 (21)附录B 实物图 (23)附录C 元件清单 (24)附录D 程序清单 (25)1 绪论1.1 光立方的背景光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的,在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世,这是新中国成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首,自从国庆60周年联欢晚会开始演练后,一个全新的名词“光立方”,吸引了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。

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2、驱动模块图2 行驱动电路可以用一个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。

3、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。

四、元器件选择（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，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。

led_光立方课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解光立方的基本原理，掌握LED的发光特性及电路连接方式。

2. 学生能够运用数学知识，设计出符合要求的光立方结构。

3. 学生了解光立方在现实生活中的应用，如照明、装饰等领域。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，动手搭建一个简易的光立方模型。

2. 学生能够通过编程控制光立方的亮灭、颜色变化等，提高动手实践能力。

3. 学生能够运用团队协作、沟通技巧，共同完成光立方的设计与制作。

情感态度价值观目标：1. 学生对科学探究产生兴趣，培养创新精神和实践能力。

2. 学生认识到科技与生活的紧密联系，增强环保意识，关注可持续发展。

3. 学生在团队协作中学会互相尊重、互相帮助，培养良好的合作精神。

本课程针对中学生设计，结合学生年龄特点，注重实践性与创新性。

课程内容紧密联系课本知识，旨在帮助学生将理论知识运用到实际中，提高学生的动手能力和解决问题的能力。

通过课程学习，使学生达到以上所述的具体学习成果，为后续的教学设计和评估提供明确方向。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 光立方原理与设计- 介绍LED的基本原理、发光特性和应用。

- 学习光立方的基本结构、设计方法及制作步骤。

- 结合数学知识，分析光立方的几何形状、尺寸及光学效果。

2. 光立方制作与编程- 学习光立方电路的连接方法，掌握电子元件的使用。

- 动手搭建光立方模型，熟悉工具和材料的使用。

- 学习编程知识，掌握光立方的控制原理，实现亮灭、颜色变化等功能。

3. 光立方应用与拓展- 了解光立方在现实生活中的应用，如照明、装饰等。

- 探讨光立方在节能、环保方面的优势，关注可持续发展。

- 拓展学生思维，激发创新意识，尝试对光立方进行改进和创新。

教学内容参考教材相关章节，结合课程目标，制定以下教学进度：第一课时：光立方原理与设计第二课时：光立方制作与编程（上）第三课时：光立方制作与编程（下）第四课时：光立方应用与拓展三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，向学生传授光立方的基本原理、设计方法等理论知识。

4*4*4 LED光立方1.1 设计课题任务要求1合理控制64个LED灯的亮和灭.2编程实现不同的图案的转变3采用按键切换LED的转换速度.1.2设计课题主要原理光立方就是LED的立体阵列..我们把它拆成4个面,每个面为16个灯.我们控制这64个灯让他自由的变换,然后控制每个层依次点亮.如果控制4*4*4需要20个引脚..所以我们只要把16个LED阴极连在一起.用单片机控制每个I/O口的输出.1.3 LED灯制作过程1.3.1LED的选择1.3.2LED制作为了保持整体的通透性,立体感,所有的搭接用LED的管脚.(1)水平折弯:用镊子把64个LED灯的阴极多弯成90度,为了焊接的统一性,折弯尽量保持角度.,还要注意区分LED的正负极.我们这里是采用是共阴.(2)(2)自备一个盒子,在上面打4*4的16个孔,每个孔根据led的大小确定.将折好的LED插入,其阴极正好搭在一起,进行焊接,实现led共阴.因为led很脆弱,很容易高温烧坏.所以焊好一个面进行检测一下.1.4硬件设计:按键按键电路：K1~K2接单片机P1.0~P1.3。

数码管电路：数码管电路采用供阴动态串口显示。

TXD接P3.0，RXD接P3.1。

数码管选择口LED1接P1.4，LED2接P1.5 。

笔形码：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9B7H 14H D3H D6H 74H E6H E7H 94H F7H F6H面焊接视频：/v_show/id_XNTY4NTYxMDUy.html整体制作教学视频：/v_show/id_XNTY4NTU0Nzky.html。

led光立方创业计划书一、创业项目介绍LED光立方项目是一个以LED技术为核心的创新型企业，致力于研发、生产和销售LED光立方产品。

LED光立方是一种利用LED灯珠组成的立方体，通过控制LED灯珠的颜色变化和亮度变化，可以呈现出不同的色彩和图形效果。

LED光立方具有节能、环保、耐用等优点，适用于商业展示、市政工程、文化演艺等各种场合。

二、市场分析1. 行业发展趋势随着LED技术的不断进步和应用领域的不断拓展，LED光立方在商业展示、文化演艺、景观设计等领域有广阔的市场需求。

同时，LED光立方具有独特的视觉效果，可以给人们带来视觉冲击和享受，受到越来越多消费者的青睐。

2. 市场需求目前，LED光立方在商业展示、文化演艺等领域的应用较为广泛，但市场上还存在一定的产品缺口和市场需求未得到充分满足的情况。

随着LED技术的不断发展和进步，LED光立方产品的功能和性能也将不断提升，未来市场需求潜力巨大。

3. 竞争分析在LED光立方市场上，目前存在着一些知名的品牌和企业，它们拥有先进的技术和强大的研发团队，具有一定的市场竞争力。

但在中小型企业方面，由于技术实力和资金实力的限制，市场竞争力较弱。

三、产品优势1. 技术先进：LED光立方采用最新的LED技术，具有高亮度、高对比度和低功耗等特点，保证产品的高质量和长寿命。

2. 多功能性：LED光立方产品可以根据客户需求定制不同的色彩和图形效果，适用于各种场合的商业展示和文化演艺。

3. 节能环保：LED光立方产品采用LED灯珠作为光源，比传统灯具节能80%以上，具有节能环保的优点。

四、市场定位LED光立方产品主要面向商业展示、文化演艺、景观设计等领域，为客户提供个性化定制服务，满足客户对不同场合的灯光效果需求。

同时，LED光立方产品也可以作为礼品销售，为消费者带来独特的视觉享受。

五、营销策略1. 宣传推广：通过互联网、展会、合作推广等方式，提高LED光立方产品的知名度和影响力。

电子课程设计——光立方学院：电子信息工程学院专业、班级：姓名：学号：指导教师：李小松2013年12月目录一、设计任务与要求 (3)二、总体框图 (4)三、选择器件 (5)四、功能模块 (8)五、总体设计电路图 (12)光立方一、设计任务与要求本设计要求制作出一个8x8x8的三维发光二极管显示方阵，能够通过编程来控制每个发光二极管的亮灭，利用人眼的视觉暂留效果，从而显示出不同的静态或动态画面。

硬件部分由主控电路，驱动电路，显示电路.其中各电路部分的具体要求如下：1.1主控电路：尽量使用内存量大的控制芯片作为主控模块，因为光立方的程序量较大，普通的8051单片机的内存是不够用的。

另外尽量使用处理速度快的主控芯片，为了产生所谓的动画效果，光立方每层LED灯的亮灭要求刷新速度很快，因此单片机的处理速度越快越好。

2.2驱动电路要求使用驱动能力高的并且集成度高的芯片作为驱动模块，8*8*8光立方要求的LED灯多达512个，如果这些灯全部点亮的话，会需要很大的电流，所以所选择的的驱动芯片一定要有足够的驱动能力，另外集成度高的芯片往往能为硬件的搭接提供方便。

2.3显示电路显示部分对LED灯的要求是LED自身的管脚长度尽量要长，这样在灯与灯之间焊接的时候就可以完全靠它们自身的管脚来搭接，而不需要再外接其他的支架，使光立方整体电路的焊接变得简单容易，并且整洁美观。

其次对LED灯的发光亮度要求是不能太亮，否则灯与灯之间会相互影响，从而影响整体的动画效果。

本设计的难度主要在512个LED灯的搭建上，焊接的时候必须要有耐心，如果在整个光立方都已搭接完成的时候才发现某个地方出现虚焊、漏焊等现象，那么后果是不堪设想的，所以最好是焊了一小部分电路后对其进行测试，一边搭建电路，一边测试电路，这样会在发现问题的情况下及时进行修改，切不可一次性将光立方搭建成型，而后再测试，那时要再修改可要大费周章了。

其次是软件的编写，在写程序的时候一定将原理搞清楚，这样写起来会得心应手，尽量在有能力的情况下多编写一些静态或者动态画面，增强自己的3D编程能力。

8*8*8光立方作品说明书摘要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，由于3D电影给人们带来了更加震撼的视觉体验。

于是想设计出一种3D显示屏。

通过向指导员的学习了解，知道LED显示分静态显示和动态显示，以及两种显示的控制方法：LED共阴和共阳接法不同的驱动方法。

在网站上查找相关的文献时，我们了解LED显示技术的特色之处：一是节能(直接功耗，间接耗能)高空间利用率，二是基本无电离辐射。

LED点阵显示屏的特点还有比数码管具有实用、便宜、亮度高等优点，而且做出来的LED显示很耐用。

LED显示屏还具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。

LED点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度，更高耐气候性，更高的发光密度，形状的多样性，更高的发光均匀性、可靠性、多色化方向发展。

另外在电子工程师之家看到过不少网上朋友发帖子，晒自己制作的3D光立方显示，5*5*5的、有8*8*8的、甚至还有一个16*16*16的。

在爱折腾网站也曾看过有用蓝色LED和白色LDE制作的光立方。

在运动会的开幕式上，物理与电子信息学院展示了光立方，经过搜集资料看了视频了解后，我们被光立方的立体感吸引了，我们向物理与电子信息学院的同学学习制作一个光立方，一方面满足自己的兴趣爱好之心，另一面也锻炼我们的动手能力。

于是我最终确定也制作一个蓝色LED 显示8*8*8的光立方。

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17cm*17cm*17cm(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12C5A60S2芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片。

本设计采用C语言编程实现不同图案的转变，利用单片机控制512个LED灯的亮灭，采用延时控制LED亮灭时间使LED灯图案转变的速度不同，最终使得整个立体呈现不同的造型和图案，使其变得美轮美奂、绚丽多彩。

中州大学机电与汽车工程术学院单片机课程设计报告书题目： 4X4 光立方姓名：阮成龙班级： 14电气自动化对口一班学号： 8指导教师：建延同组：时间： 2016.01.03目录一、摘要----------------- 错误!未定义书签。

二、设计目的与要求 ---------------------- 42.1设计目的 ------------------------- 42.2设计要求-------------------------- 4三、硬件方案设计------------------------ 43.1单片机资源分配情况------------------- 5 3.2复位电路 ------------------------- 5 3.3时钟电路 ------------------------- 5 3.4系统的工作原理图-------------------- 63.5焊接实物图----------------------- 10四、软件设计-------------------------- 114.1系统框图 ------------------------ 11 4.2程序流程图----------------------- 114.3程序--------------------------- 13五、心得体会------------------------- 17六、参考文献------------------------- 17摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机凭借着其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用广泛，发展迅猛。

单片机体积小，质量小，抗干扰能力强，对环境要就不高，价格低廉，灵活性好，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。

成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。

对于大三的我们来说，学习单片机也好久了，对单片机有了大体的了解，此次单片机课程设计，我们采用的是STC89C52RC系列的单片机，利用此单片机来控制一个“光立方”。

光立方设计说明书光立方设计说明书章节一、设计背景和目标1.1 设计背景根据市场需求和技术发展趋势，我们开展了光立方设计项目。

随着人们对高质量光学产品和创新设计的需求增加，我们旨在开发一种具有卓越性能和独特外观的光立方产品。

1.2 设计目标我们的设计目标是开发出一款具有以下特点的光立方产品：- 高质量光学性能：确保光学元件的精确度和光传输效率。

- 创新外观设计：在传统的光立方设计基础上，加入新颖元素，提升产品的美观性和独特性。

- 可靠性和稳定性：保证产品在各种环境条件下都能正常工作，并具有较长的使用寿命。

- 成本效益：在保证产品性能的同时，尽量控制生产成本，以提供具有竞争力的价格。

章节二、设计原理和细节2.1 光立方构造光立方由光学元件组成，包括镜面、棱镜、透镜和滤波器等。

我们将采用先进的光学制造技术，确保各个元件的精确度和质量稳定性。

2.2 光学性能优化通过优化光立方的元件、密封方式和光学参数等方面的设计，我们将实现高质量的光学性能。

具体的优化措施包括减少反射、消除晕圈效应、提高透射率等。

2.3 外观设计光立方的外观设计将结合传统和现代元素，打造出独特的外观风格。

我们将考虑产品的可定制性，以满足不同客户的需求。

章节三、材料和制造工艺3.1 材料选择在光立方的设计中，我们将选择具有优良光学性能和稳定性的材料，如光学玻璃和高精度塑料等。

3.2 制造工艺光立方的制造过程将采用精密的加工工艺和先进的设备。

我们将确保每个步骤的准确度和一致性，以保证最终产品的质量。

章节四、测试和验证4.1 光学性能测试我们将使用专业测试仪器对光立方进行各项性能测试，包括透射率、反射率、波前畸变等。

测试结果将用于优化设计和生产过程。

4.2 外观检验每一件光立方产品都将经过严格的外观检验，以确保产品的外观质量符合设计要求。

章节五、附件本文档涉及的附件包括：- 光立方设计图纸- 光立方元件材料清单注：附件内容请参阅实际附件文件。

电子课程设计——光立方学院：电子信息工程学院专业、班级：姓名：学号：指导教师：李小松2013年12月一：设计任务和要求 (2)二：总体框图和所用到的器件 (9)三：器件选择 (11)四：功能模块 (13)五：总体pcb图： (15)六：实物图及心得体会 (16)一：设计任务和要求光立方顾名思义是一个立方体，我采用的是8*8*8的模式，主要分为三个都是纯手工焊接。

采用的主控芯片STC15F2K60S2芯片，驱动电路是采用我们常用的74HC573数字芯片。

利用512个LED组成的8x8x8的立方体结构，每层共64个LED采用共阴的接法，一共8层，利用锁存器74HC573与驱动器ULN2803的硬件组合而成。

用控制器控制焊接好的8*8*8光立方是之显示不同的图案，具体步骤如下：1.将8*8*8个发光二极管焊接好。

焊接方法如下：1.先将二极管弯曲成如图1-1-1所示形状阳极，先弯曲90度，在弯曲90度。

这样做是为了和上面的二极管连接时做到无缝隙。

阴极，直接弯曲90度。

这样做为了和横排的二极管相连接。

进行八次上诉焊接后接下来就是将8束的LED焊接起来。

在从点到线时是将所有LED的阴极连在一起，而这次则是将所有LED阳极弯折并依次连接，焊接好的二极管示意图如图1-1-1所示。

注意：由于焊接过程中将产生静电容易将LED烧坏，因此本项工作完成后请认真检查每个灯的好坏，可以用万用笔等工具检测。

图1-1-1 二极管的弯曲示意图2.将八个一组的二极管阴极连到一起，依次焊接。

焊接时最好放在模板上。

这样可以保证灯之间的距离。

否则在进行搭焊时，容易不匹配进行八次上诉焊接后接下来就是将8束的LED焊接起来。

在从点到线时是将所有LED的阴极连在一起，而这次则是将所有LED 阳极弯折并依次连接，连接好的二极管如图1-1-2所示，注意：由于焊接过程中将产生静电容易将LED烧坏，因此本项工作完成后请认真检查每个灯的好坏，可以用万用笔等工具检测。

L E D光立方设计方案(详细)09年还在念书的时候做的，真怀念大学时光，看到很多朋友都在搞这个。

无意发现这个文档还没有删，把这个东西就贡献出来。

---原创 MIKE—WU《LED光立方设计方案》项目设计方案项目名称：《LED光立方景观灯》项目负责人：一总体设计光立方一个立方体，采用的是8*8*8的模式，主要分为三个模块：主控模块，驱动模块，LED模块，外壳设计。

1．LED立方体模块，采用引脚式蓝色LED灯，一共八层，每层八行八列。

2．驱动电路采用ULN2008，74HC573作为驱动芯片。

端口需要配合LED立方体的引脚设计。

3．主控模块采用STC单片机为核心，采用最小系统配有外围基本电路。

40个端口资源和内部资源已经完全够使用。

4．电源电路采用7805芯片稳压后提供5V电源给系统供电。

5．整体形状为一个密封方形体，LED模块与系统电路都置于这个方形体中。

二具体方案设计1）LED立方体模块LED灯珠选用蓝色插针式灯珠，额定工作电压在2.7---4v。

采用8*8*8方式排列。

每一层的阳极串联在一起，曾与层之间各个对应灯珠的阴极连接在一起.结构图如下：图12）驱动模块设计由于LED立方体一共有64+8个引脚需要控制和驱动，所以选择了ULN2803，74HC573作为驱动芯片。

2.1 ULN2803芯片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，10脚接负载电源5V+。

输入低电平时，输出达林顿管截止。

输入为高电平时，输出达林顿饱和。

ULN2803作为每一层的开关控制。

为了防止损坏LED灯，在输出端接入100欧电阻。

2.2 74HC573芯片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。

工程技术综合实践项目设计报告（电类）8x8x8光立方点阵西安理工大学工程训练中心2014年 10月 27 日指导教师（签字）：1概述二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代。

基础材料的产业化，使LED 显示产品成本下降，应用加快发展。

LED 产品性能的提高，使LED 灯的显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果。

但是考虑到此次光立方显示的效果问题，我们还是决定选用5mm 的蓝色雾灯。

本次设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管立方显示体，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。

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 总体设计2.1 系统功能及技术指标本作品是由512只LED 组成的长宽高均为8个LED 的正方体点阵，主要实现文字，图形的显示，显示效果立体感强，能够成为一件科技感十足的艺术品。

系统控制采用51单片机，通过输出高低电平控制LED 的状态，74hc595扩展单片机IO 口，使单片机具有64路输出。

通过74HC245D 控制层，最终实现对512只LED 中的任意一个的控制。

2.2 系统构成2.3 主要设备及元器件选型（１）STC12C5A60S2系列单片机是单时钟/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,但速度快8-12倍。

内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D 转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合, 能够满足快速驱动多只LED 的需求。

（２）74HC595 是一款漏极开路输出的CMOS 移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。

其特点是高速移位时钟频率Fmax>25MHz，标准串行（SPI）接口，CMOS 串行输出，可用于多个设备的级联，低功耗：TA =25℃时，Icc=4μA（MAX），可满足驱动多只LED的需求。