DIY_3D8光立方

3D8光立方制作目录一、摘要。

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1二、关键字。

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1三、引言。

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.2四、正文.。

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.2 （一）、主要元件介绍.。

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..31、STC12C5A60S2。

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32、74HC573..。

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33、ULN2803.。

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(4)（二）、工作原理。

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..5 1、驱动模块原理.。

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6（三)、元器件选择..。

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7(四）、制作、调试..。

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. (8)1、制作.。

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１92、调试..。

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11五、结束语。

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13六、参考文献....。

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12七、附录（程序）。

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13２光立方一、摘要:本设计采用8＊8*8 的模式，硬件主要分为三个模块：主控模块、驱动模块、显示模块。

采用的主控芯片为STC12C5A60S2 芯片,驱动电路是采用我们常用74HC573数字芯片。

数组 OUT［0］代表光立方从第一层 D0 到第八层 D0 的数据，以此类推数组 OUT［1] 代表光立方从第一层 D1 到第八层 D1 的数据。

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。

单片机采用stc90c516，最小系统部分电路板已经省略，相应的，单片机的P0口，接电路图中标示为“P2”的插头上，而单片机上P2口接到电路图中标示为“P1”的接口上有坛友说杜阳的东西，有点专业的都知道，硬件构架不同，至于动画，我使用另一套原理实现了和他相同的动画，至于动画这部分，看得懂代码的人，都知道如何去改动画，很随意。

我也承认，我以前见过杜阳的作品。

大家有兴趣先制作，如果制作好了，我再继续写如何编写属于自己的动画。

最近我要去定制电路板，如果有兴趣，可以以成本价给大家出几块原理部分很早以前，就有相关的视频资料，在国内各大视频网站出现，样式绚丽，也一直有很多玩家想放置，对于这个东西来说，本身技术不是很复杂，也不是很简单，更多的是需要耐心。

下面我就来详解一下如何打造一个属于自己的光立方。

拿8*8*8的光立方来说：我们可以拆分为8个面每个面64个灯；我只要控制这64个灯使其能够自由变换，然后再通过控制每个层依次点亮即可，由于我们眼睛的视觉暂留，使我们感觉看到的东西是一起再亮的。

这样我们就看到了一个完整的个体。

理解了原理；我们来设计电路；大家都知道，如果要控制8*8点阵，需要16个引脚，那么有8个8*8点阵，我再用8个引脚来当充当各个8*8点阵的“开关”即可。

那么我们的电路设计的基本原理知道了。

如何让一个引脚来当64个灯的“总开关”呢？只要将64个灯阳极或阴极连在一起，在连到这个引脚上即可。

那么如何用16个引脚来控制这64个灯的另外64个引脚呢？我采用了hc573暂存的方法，来分别把64个灯的亮灭信息存到这个上面，然后再一起输出到灯上，这样我们通过查询相应芯片的型号可以确定基本电路。

电路部分573的64个输出引脚控制前面所述每一个面的64个灯；而uln2008控制的每一个层。

同时要注意每个573输出的引脚对应的按顺序的x轴的8个引脚。

这样做完全了后期编写程序方便。

因为我们的动画是实时运算的，而且我所采用的紧紧是stc89c52系列单片机，它本身的运算速度有限。

先上效果图首先，准备材料和工具。

材料：1， 雾面蓝色（喜欢其他色的随意）LED （3MM 或者5MM 都行），最好是雾面LED ，不懂得购买的时候跟老板说清楚就ok~2，STC12C5A60S2单片机一片3，DIP-40的插座一个4，22.1184MHZ晶振一个5，单排圆孔插针座20个（建议多准备些）6，单排插针4个7，USB母座一个8，0.3--0.8镀锡铜线一米左右，没有的也行，根据自己的焊接习惯。

个人比较喜欢镀锡铜线。

工具1，剪线钳2，尖嘴钳3，电烙铁4，焊丝5，松香6，镊子7，其他（总之就是焊接用的那些了，根据个人情况。

）———————————分割线———————————首先，电路图很简单了电路图很简单，稍微有点单片机基础都可以做。

然后呢，开动你灵活的小左和小右吧~准备绘制焊接图纸。

首先，确定你要做多大尺寸的光立方，4*4*4也就是64个灯，个人感觉做成7厘米见方左右就差不多了。

根据个人喜好调节吧~大小具体怎样确定呢，二少在这里简单说明一下，每一边是4个灯，也就是三个灯距，灯距的三倍加两个灯宽就是边长了。

灯距的确定，不是随便确定的，必须是2.54毫米的整数倍，为什么呢，因为洞洞板的孔距就是2.54，最后的灯是插在洞洞板上的。

本教程所定的灯距是4倍的孔距，也就是10毫米挂点，小误差这里就可以忽略了。

OK~根据灯的情况，确定洞洞板的大小，最少得是20孔，因为单片机用的是DIP40的，所以至少要保证单片机可以安装，当然高手还可以立式安装单片机，二少在这里就不多介绍了。

确定以上参数后，好了，开始制作吧~我这边手头有的洞洞板是19*23孔的，所以嘛~单片机就有俩引脚是悬空的，不过不影响。

焊接电路，（绘制软件，layout）然后，确定单片机和LED灯体的安装位置。

并做简单标注。

用尖嘴钳把插针掰成一个一个的，直接焊接于绿色的焊盘位置，4*4+4个。

如下图效果单片机最好安装在座子上，直接焊接死亡率较高。

3D光立方的设计与制作【摘要】本文主要介绍了3D光立方的设计思路和制作流程，3D光立方采用了8X8X8共计512个LED组成的阵列，本次设计制作一个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LED亮和灭的控制，从而可以显示多种多样的图案，具有很高的观赏性，通过制作3D光立方，能提高动手设计能力和对电路的分析能力。

【关键词】3D光立方;电路制作;LED1.背景与意义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。

3D技术已进应用于教学，医学，地下采矿，空中导航等领域。

但就目前的发展，3D还不能够普及到人们的生活中，这也就萌发了人们对于3D的设计。

本次设计制作一个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LED亮和灭的控制，从而可以显示多种多样的图案。

因此，对发光二极管进行控制，使其显示出不同的花样，带给未来3D技术的科技体验。

2.系统电路设计本电路设计大体上可以分电源、处理系统、输出显示、输入控制四部分组成。

其结构框图如图1所示。

图1 3D光立方电路设计框图电源供电部分采用一块集成稳压器CW7805，把市电经变压器降压输入电路，而后整流送到稳压器稳压输出作为工作电压。

不仅功率上可以满足系统需要，不需要更换电源，并且比较轻便，使用更加安全可靠。

输入控制部分采用按键开关，主要用于切换不同的显示模式。

单片机控制电路是该系统的核心部分，主要控制着LED灯的显示间隔、方式、变换等。

输出控制采用74HC573芯片作为控制光立方的I＼O口扩展芯片，以拓展单片机的输出口，采用动态显示模式，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。

可以通过一定的算法从原来的显示数据直接生成，再结合输出控制电路，这样程序书写就不会过于繁琐和重复，而且对核心控制器的内存空间要求不高。

LED显示阵列是由8X8X8共计512个LED组成光立方显示屏。

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)。

光立方的制作——8*8*8，2803+573层共阴,束共阳方案经过近两个月断断续续的整理与制作，自己第一个比较满意的光立方终于出炉了。

回想起这两个月，尽是蛋疼与蛋碎。

闲话少说，直接步入正题。

①【材料准备】首先便是材料的准备，建议去淘宝网上购买（至少我是在淘宝上买的），材料直接影响到光立方的硬件制作，因此一定要细心耐心进行选材。

以下是材料清单：01、LED灯珠，最好选择长脚5mm，雾状（乳状）蓝色的灯珠，效果更好。

记住，长脚的，不要短脚的，3mm的也可以，当然也能自己换喜欢的颜色，仅仅是推荐蓝色。

（话说我就是短脚的，结果效果很不好。

）价格在70-90元一包，一包1000个，店家不会散卖的。

02、74HC573，8个，记得要1-2元左右的，太便宜的可能是用过返新的，IC芯片都是一分钱一分货，便宜的全是旧的，别老想着贪便宜。

（建议买十个，多买两个以备特殊情况。

）03、UNL2803，1个，这个便宜，要0.5-1.5元的就行，同样建议买俩。

04、IC座，9个，不过一般商家不会单卖，一卖就得卖10或15个，这个可以多买点，记得买20P的。

一般0.2-0.6元一个。

05、焊接飞线，自己有导线也行，一定要结实耐用，准备10米，一定要多准备，我仅仅焊接一个9cm*12cm 的驱动板就用了6米的飞线。

06、电阻，基本上100-500欧都可以，我用的是220欧的，用来接在UNL2803上，给LED分压。

不过最好是100欧的，其实2803不加电阻也完全可以。

一般都是卖一包，很稍有单卖的，一包12-18元，买精度低的就行，精度低的便宜，12-15左右。

07、排针，用来焊接，这个就不多说了。

0.5元一排，40个。

08、杜邦线，8p的4个，2p的1个，建议多买点，以备不时之需。

0.25元一根，记得买30cm的，短的不好使，8p的一般0.8-1.2元。

09、3节一体的电池盒，用于装3节5号南孚电池。

1.2-2元。

10、南孚电池，一板，5号的。

手把手教你光立方取模软件的使用
（以字符R为例）
1、3D8光立方取模软件的视图分为：正视图，侧视图和俯视图，取模时只需要在你想要的视图上操作即可，不必管其他视图的变化
代表光立方的三视图分别是：正视图，侧视图和俯视图
2、用鼠标点击8*8的小方格，白色代表点亮，灰色代表熄灭，数据会显示在下面的hex显示区内
3、将R顺时针旋转180度，将旋转后的图形以白点的形式绘制在正视图的第一个8*8方框内（旋转是为了使图形数据与程序一致）
在正视图中点亮一个“R”的字符
4、找到hex文本框里第八行的第三到六的数据，这四个数据即为有效数据。

（图形不同获得的数据大小不同，总之除零以外的数据都是有效的）
”R”的数据显示在hex数据区内
5、用keil打开程序，找到名为ZIMO.H的文件。

在ZIMO.H里定义了一个名为table_id的数组，用hex文本框里的四个数据替换其中一组，点击保存并编译。

6、打开stc下载软件，如stc-isp-15xx-v6.61。

单片机型号选择stc12c5a60s2，点击“打开程序文件”到你程序文件夹得hex文件里添加后缀为.hex的文件。

7、将下载线一端插在电脑上一端用杜邦线插在spi下载口上（注意：上有标号不要差错）打开电源，点击下载软件的“下载”然后再重启一次电源，当提示操作成功时程序就下载完成了，。

光立方教程今天，给大家带来光立方的制作教程，基于本人制作的经验，给各位想要做的朋友分享制作过程。

对于第一次制作的朋友，我们要先制作好一个日程表，如下图：我们要弄好一个计划，就好像单片机运行程序一样。

当然，废话少说。

接下来，我们需要一份购买材料的清单如上图所示，我们需要购买的万能板需要购买18*30的规格。

这样子才有足够的空间去安装我们的电子元件。

首先，我们需要用万能板作为骨架，每2cm*2cm就要焊接一个排针，上下左右间隔一样。

不过对于初学者来说，一次性焊接64颗排针有点困难，所以我们需要用胶布把每一颗排针固定好，然后上焊，当然这是一个快捷的方法，也适合所有的初学者当我们把排针固定好后，我们只需要把板子翻过来焊接就可以了。

接下来，我们要把每一颗led灯折弯后侧着放置在排针中。

从左到右，从上至下的安放，安放好后，我们只需要把他们的脚焊接即可。

折弯时记住使用镊子折弯。

效果图如下图所示显而易见，这是非常需要考焊功的活，各位制作时候要注意节点与节点之间的间距，并且注意焊点不要点太多的锡，会影响做出来的效果与美观。

接下来，我们把弄好的8排led插在万能板上，注意：我们要注意每排之间的间隔。

下一步，我们需要在把每排led的共阴极连接在一起，一共8层，每层都要连接好，当我们把每层连接好后，我们要在每层的末端或者初始端接一条输出线，作为共阴极连接UNL2803。

当然，我们连接UNL2803的前提是先把芯片接好。

小编我直接把芯片焊接在板子上，这种方法对于初学者来说不可取，需要弄芯片底座，不然芯片烧掉了就很难拆下来了。

接下来我们要按照电路图接线路了(是不是很开心，终于可以接线路了，好戏在后头)，下面是74HC573集成电路的接法：首先我们先分析一下原理图：74HC573的1D~8D都连接在一起，然后再接到单片机的P0.0~P0.7端口；1Q~8Q分别连接每排的共阳里，就是焊接在电路板上的光立方引脚；至于LE要分别接到单片机的P2.0~P2.7。

组装部分一，灯珠焊接最开始的金字塔，我给大家的方案是泡沫板，现在我把焊接灯珠的方式改进了，焊接速度更快、质量更好，方法如图：就是这个，用一张18X30CM的万能板，上面焊接上间距2.54的排针，用法如下图：横向的孔数是7个，纵向孔数是8个，这样焊接出来的灯珠间距就都是8个了一目了然，这样就把灯珠固定好了，如果管脚的弯折方法和我图片一样的话（朝下的是正极），那么最优的方法是从右到左，从上到下排放。

焊接我就不多说了，这个是最讲究的，虽然有这个模板焊接起来很方便，但焊锡一定要上好，否则开焊后还是很难搞的。

温度要适当，免得烧毁灯珠，一般情况下，能把焊锡刚好溶化时的温度即可。

用这种方法焊接出的点阵，要比用泡沫做模板的点阵质量更好，很少有开焊点，取下的点阵横平竖直，效率上也有了极大的提高。

焊接好的平面如图：二，灯珠组装在组装之前，先准备2张18X30cm的万能板，喷上黑色的喷漆，比较常用的那种，价格不贵，如图：再拿出个8×8的点阵，比划一下，量好裁剪的尺寸，用斜口钳剪切还是很方便的。

然后就需要给底板和侧板焊接弯排针，间距都是8个孔，朝向请自己把握，下面是我做的图：我想看了图后，大家都应该明白了，除了弯排针，还要给每个面的管脚都焊接上2.54的冷压端子，很容易的，东西也很便宜。

这样做的好处就是非常容易拆装，第一次的时候我用的是直排针，结果就很难组装，弯排针不会影响美观。

在组装之前，先要焊接底板和侧板焊接上连接线，如图：每个面都是有64根线，我用的是以前零散、没了头子的杜邦线，长度刚刚好够的，读者可以自己做线或者买成品，买成品我觉得也不贵，成品线的好处是，一端是8P的插座，另一端是裸线，直接焊接就好。

这个过程还是相当漫长的，我焊接512个灯珠用了三个下午，底板的焊接和接线同样是三个下午，可以说，老老实实的焊接的话，还是需要一周的时间的，我希望喜欢DIY的朋友们要有耐心，过程肯定是枯燥乏味的，但成功的喜悦也是难以言喻的。

基于单片机的3D8光立方设计中图分类号：G688.2文献标识码：A文章编号：ISSN1672-2051 （2020）10-017-01一、设计背景自从国庆60周年联欢晚会开始演练后，一个全新的名词“光立方”吸引了大家的关注。

光立方表演作为国庆联欢晚会最具新意的亮点之一贯穿整个晚会，它凝聚了主创者与表演者的智慧与汗水，融合了北京奥运会开幕式“击缶而歌”和“活字印刷”的风格，而各种图案则与贯穿奥运会开幕式的“画卷”有异曲同工之妙。

为喜庆的节日奉上了视觉盛宴。

二、设计意义与创新21世纪新光源，使得它越来越多地用在彩灯装饰和照明领域。

未来LED发光二极管的市场规模与应用将无限宽广，并将进入一般家庭，取代各种传统的室内外照明灯具。

LED最大的特点在于无须暖灯时间、开关次数对寿命无影响、反应速度快(约在10^-9秒)、安全而且光源控制成本低，使频繁开关成为可能，及运用于动画效果灯上的最佳光源。

LED具有体积小、发热量低、寿命长、耗电量小、反应速度快等众多优点，却无白炽钨丝灯泡高耗电、发热量大，光效能低，易碎及萤光粉灯废弃物含汞污染环境等缺点，因此十分被灯饰业者看好。

因此，半导体节能声光控照明灯在各个领域的新系统设计、研究等方面显示出了强有力的推广和应用前景。

本设计采用三种不同的灯光，添加了更动感、跟立体的动画效果，让光立方整体更能呈现出炫丽多彩美轮美奂的动画造型和图案。

三、设计结构说明光立方顾名思义是一个立方体，采用的是8*8*8的模式，主要分为主控模块、驱动模块、显示模块三大模块。

光立方驱动电路，主控电路LED灯等都是纯手工焊接。

采用的主控芯片STC12C5A60S2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8*8*8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，有三个控制按钮，用来切换不同的显示模式。

LED光立方DIY设计思路技术资料编者Q坐标0点图 1每层的LED 排序如上图D0,D1,D2,D3…D62,D63分别为64个LED 阵列实际排序方式,也就是光立方的俯视图，对应下图分别是其数据信号,,O __,,U __,,T __0，,,O __,,U __,,T __1，,,O __,,U __,,T __2，,,O __,,U __,,T __3…,,O __,,U __,,T __62，,,O __,,U __,,T __63;Y 轴X 轴图 2上图表达的是所有LED 的接法，原图查看对应图纸1. “光立方”是由8层这样布局的LED 组成，每层位置排列全部一致2. 每层LED 的所有正极全部接到一起，然后连接138的行扫描驱动电路，通过138译码确定使能哪一层3. 各层同一位置LED 的负极连接都一起，例如第一层的D0和第二、三、四…等层的D0的负极都连接一起，然后再把它们接到,,O __,,U __,,T __0上面。

Z 轴Z 轴，8层 Z 轴，7层 Z 轴，6层 Z 轴，5层Z 轴，4层 Z 轴，3层 Z 轴，2层Z 轴，1层图 3图 48,8 8,78,2 7,8 8,1 7,87,17,26,8 6,76,2 5,8 6,1 5,85,15,22,8 2,7 2,2 1,8 2,1 1,8 1,11,2………………………………A B CENDATA图 5硬件设计思路：本电路设计采用成熟的LED驱动电路，并稍作改动，串行移位芯片采用SM16126，代换芯片：5020，5026。

它还有亮度调整功能，通过调节R_EXT端的电阻大小或者PWM，就可轻松做到亮度可控。

4片SM16126构成了64位的静态显示，可显示一层的图像也就是一个二维画面。

层切换是通过3-8线译码器74HC138可代换芯片：74138系列。

对控制器输出的层信号译码，然后通过P沟道MOS管4953放大后驱动LED光立方一层的二极管阳极，此时对应SM16126移位后的并行数据就被显示出来了。

制作CUBE8光立方（3D立方体LED显示器）作者杜洋来源《无线电》杂志浏览2270发布时间2012-04-12何为CUBE8光立方没错，CUBE8光立方，与北京奥运会无关。

如本文题图所示，CUBE8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，就是带给你未来3D技术的科技体验。

光立方并非我的首创，在网上早有光立方的视频。

许多电子爱好者，看过这些视频之后，都会被其超酷的3D显示效果所震撼，我就是其中之一，于是我也想仿制一个玩玩。

在网上搜索了大量相关资料后，我却发现，网上各种版本的光立方的制作方法都很复杂，不仅需要很强的动手能力来组装512个排列整齐的LED和金属支架，还需要有足够的耐心设计一大堆单片机和驱动芯片，最后还要为硬件成品设计显示程序，好让光立方动起来。

这样看来，不是高级焊接技师兼资深单片机工程师的“小菜”们，想制作出一个拿得出手的光立方，还不如直接购买我精简设计的光立方套件。

对，我要为电子制作爱好者设计一款只许极少元器件、制作简单、能让初学者也可以制作出来的规范、美观的光立方套件。

当我这么想的时候，我那天马行空的大脑开始运转，在想像力的世界里设计着前所未有的光立方。

首先这个光立方必须制作简单，简单到整机只有一个芯片。

然后要保证制作美观，将动手能力导致的美观差异降到最低。

在保证以上两点的情况下，如果还可以让它的功能强大，且有爱好者自由发挥的空间，那么我的光立方将会是一个完美的设计——至少我自己这样认为。

功能方面，它除了要能显示3D图形，还需要有多级亮度和速度调整，最好可以有音频显示功能，像DIS.MUSIC21音乐显示器一样。

当然，还要为单片机爱好者设计一个用户自定义图形功能，连接普通的单片机就可以显示出爱好者自己编写的图形。

这样，不仅让光立方的显示更丰富，而且从中又锻炼了爱好者的3D编程能力。

最后，还要用高质量的设计、材料和生产工艺，让品质对得起硬件的精简设计。

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 composed 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 complex, and the cost is also high, and compared 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 common 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01.1研究意义 01.2研究现状 (1)1.3该论文的容安排 (1)2、光立方的设计方案 (1)2.1本设计基本功能和特点 (1)2.2拓展功能 (2)2.3总体设计方案 (2)3、硬件设计 (4)3.1 单片机控制电路设计 (4)3.1.1单片机选型 (4)3.1.2单片机控制电路 (5)3.2 驱动电路设计 (6)3.2.1 负极驱动芯片 (7)3.2.2 正极驱动芯片 (9)3.3显示电路设计 (10)3.3.1各层电路设计 (10)3.3.2 LED地址对照表 (11)3.4实物效果图 (13)4、软件设计 (15)4.1 自定义头文件 (15)4.2电脑端的ISP控制软件 (18)4.3程序流程图 (19)4.4 LED显示核心思想 (20)4.5显示部分测试结果 (22)5、硬件焊接与调试 (23)5.1 本设计所需材料 (23)5.1.1LED灯 (23)5.1.2 74HC573芯片 (23)5.1.3自制双声道音频插头 (23)5.1.4 其他材料 (24)5.2光立方LED灯焊接方法与步骤 (25)5.3调试中的问题和解决方法 (27)5.4调试结果 (28)6、总结 (30)致 (30)参考文献 (31)附录 (32)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)。

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。

光立方制作全过程前言：在大家奋笔疾书做英语四级时，我却在这里写日志，所以不必赞叹，每个人都有自己的长处的！制作摇摇棒时我认为耐心是成功的关键！但做完光立方，才发现原来是小巫见大巫，所以想制作不想要清楚自己的工作量哟！1、工欲善其事必先利其器工具：优质电烙铁（对焊接速度有很大影响）、尖嘴钳（512个灯1024个脚都需要认真处理）、镊子、剥线钳；2、材料512个灯，但是你不能保证自己的焊接技术时应该多买点，买一包1000个一包也挺便宜的，以后还能留着用。

优质锡优质锡丝我用来两卷导线一卷大洞洞板一个（看想要制作成多大的，太大要两个）开始制先将512个灯的脚弯好，成下图的形状，负极是横着，正极折个弯竖着，因为我们要把一列的正极连着，一层的负极连着，所以只能这样弯引脚。

还需要64个排孔用来插最后和洞洞板相连的灯脚了还有排座（用来插面包板线的）形状估计你看不清，没办法只好来个三视图，画的不好见谅！这个弯灯脚我要说一说，我当时是每天晚上回寝室后就开始弯，每天弯到灯熄，然后拿台灯照着，继续弯，直到打瞌睡才停，所以又部分弯的不好，造成最终不是非常美观，大家吸取教训吧！一个花了三四天晚上，所以前期工作已经很折磨人耐心了，但想想做出来的效果，相信你又有坚持的信心了！然后就是把点排成线，线排成面，面排成体了！如果想制作快有美观，必须使用8*8的模板这样可以使点成功的摆成线，线摆成面线是8个灯的负极连的，还有每连完一条线，就用电池测一测也没有连错或灯烧坏的，等连成面就不好拆了，我就要一个灯的正负极连反了，还好检查及时，没有花多大功夫解决。

用正极把线连成面就成了8*8的面了把每一面的正极引脚都插在排孔中，如下图，每一面然后用每一面灯脚的负极引脚把面连起来，没有点亮效果已经很震撼了！主体弄好之后就是连线了！最好是先用面包板线连起来，看达到预期的效果没有，因为线是在是太多了，如果直接连有问题都不好找，看看下面用面包板做的吧！这还是没有和主体相连呢！其中用来一个好单片机STC12C5A60S2（用来整体控制）和八个74HC573（每一个控制八个灯的正极）还有1个ULN2803(用来控制每一层，最后有八层，每一层都引出来一条细线和2803相连)，电路图如下洞洞板背面焊接这就是为什么需要两卷锡丝的原因连接好后程序代码太长，需要直接问我要吧！。

8阶光立方的制作摘要光立方是一个电子工程方面DIY的绝好实例，不管国内国外都有非常多的爱好者。

它同时要求制作者具有软硬件设计及手工制作等多方面的能力，目前youtube上最大的DIY光立方是32阶全彩光立光，引脚数多达131,072个，这对于个人来说绝对算是个大型的工程了。

要制作出一个漂亮的光立方，除了电路设计与程序设计，辅助工具设计也很重要，缺少它甚至是无法完成整个制作的。

另一方面，很多验证性工作也属于辅助设计，理论往往与实际会有很大的出入，这时就需要一步步去验证原始设计。

网络上大多参考资料都只是一个制作记录，并没有详细分析为什么要这么做，是否还有其它的实现方法等等。

因此，在遇到不同的实际环境的时候，出了问题却往往找不到原因在哪里，这就造成很多的困惑。

本文试着从设计原理的角度来分析如何做一个8阶单色光立方，以及记录在制作过程当中遇到的各种问题与解决办法。

控制芯片采用STC MCU，输出为串口转并口，驱动芯片选用东芝16位移位寄存器，3个级联达48位并口输出，512个LED使用16*32矩阵接法。

目录1 准备篇1．1设计框架1．2 主芯片选型1．3 所需工具材料2设计篇2．1 电路设计2．2 程序设计2．3辅助工具设计3 完善篇3．1 迭代3．2 功能扩展1 准备篇光立方，由若干个LED以立方体的形式搭建而成。

最常见的为8*8*8（512个LED），8阶光立方，也叫cube8。

当灯按照一定的规则依次变换点亮的时候，可以产生十分唯美的灯光效果图，现在大多随着动感的音乐节奏一起变化，声色交错，让人赏心悦目。

1-1光立方（蓝光）——cube8效果图1.1 设计框架第一个需要思考的问题是：如何连接这512个灯？有个前提条件需要满足：每个灯都必须可以单独点亮。

那么，任何两个灯都不可以串联。

最直接的办法是并联这512个灯，共阳或者共阴，然后提供512个输出。

但这样做至少有两个非常大的缺点：首先，一般情况下无论是MCU、ARM、FPGA都无法提供这么多输出位，即使是使用多个16位移位寄存器，那么也需要32个，这无论在成本还是在实际焊接都十分不划算；其次，就算512个输出位不是问题，因为是立方体形式，线路之间会存在互相遮挡，所以，必须要求连接线路最少，显然，直接并联是最傻的情况。