電子信息專業(yè)畢業(yè)設計3D光立方

1、 . PAGE58 / NUMPAGES62摘要光立方是一個長、寬、高由888 個LED 燈組成的真實3D 立方體顯示器。其最大的特點，就是帶給觀賞者立體的超酷的3D視覺體驗。因此各大也充斥著各種各樣的光立方版本。但是這各種版本的光立方的制作方法都很復雜，而且成本也很高，而本設計與之相比則制作簡單精美，成本低廉。為保證光立方精美的外形，本設計還提供了一種光立方的制作模板，以確保將動手能力導致的美觀差異降到最低。為降低其成本，本設計采用了STC12C5A60S2單片機，這種單片機自帶有A/D轉換模塊；使用的鎖存器是常用的SN74HC573。這樣可以保證在降低制作成本的情況下，毫不影響作品的美觀；

2、再加上顯示效果極佳的高亮霧面的藍色方形LED，硬件電路無需添加額外的驅動和上拉電阻，即可實現(xiàn)其強大的功能：除了能顯示3D 圖形，還可以支持多級亮度和速度調整，允許用戶自拓展音頻顯示功能，就像音樂顯示器一樣。用戶還可以在不改動硬件電路的情況下設計出自己喜歡的的自定義圖形。這些充分體現(xiàn)了制作成本低、顯示效果好、功能完善的特點。最后，經(jīng)過軟硬件調試，解決了一些硬件電路短路，程序報錯的問題，完美地實現(xiàn)了多種圖形動態(tài)顯示，流暢的圖形變換和音頻顯示的多種功能。關鍵詞： 光立方 制作模板 音頻顯示 A/D轉換ABSTRACTLight-cube is a long, wide, high is compos

3、ed 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 com

4、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

5、 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, dont need to add additional hardware circuit drive pull up resistance, and its

6、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

7、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

8、 graphics transform and audio display a variety of functions.Key words: light-cube making stencil audio-display A/D conversion目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc1678 1、引言 PAGEREF _Toc1678 1 HYPERLINK l _Toc24163 1.1研究意義 PAGEREF _Toc24163 1 HYPERLINK l _Toc28597 1.2研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc28597 2 HYPERLINK l _

9、Toc21367 1.3該論文的容安排 PAGEREF _Toc21367 2 HYPERLINK l _Toc31355 2、光立方的設計方案 PAGEREF _Toc31355 3 HYPERLINK l _Toc580 2.1本設計基本功能和特點 PAGEREF _Toc580 3 HYPERLINK l _Toc22876 2.2拓展功能 PAGEREF _Toc22876 3 HYPERLINK l _Toc6637 2.3總體設計方案 PAGEREF _Toc6637 3 HYPERLINK l _Toc4895 3、硬件設計 PAGEREF _Toc4895 4 HYPERLIN

10、K l _Toc4486 3.1 單片機控制電路設計 PAGEREF _Toc4486 4 HYPERLINK l _Toc18511 3.1.1單片機選型 PAGEREF _Toc18511 4 HYPERLINK l _Toc32296 3.1.2單片機控制電路 PAGEREF _Toc32296 7 HYPERLINK l _Toc15726 3.2 驅動電路設計 PAGEREF _Toc15726 7 HYPERLINK l _Toc20185 3.2.1 負極驅動芯片 PAGEREF _Toc20185 8 HYPERLINK l _Toc6095 3.2.2 正極驅動芯片 PAGE

11、REF _Toc6095 10 HYPERLINK l _Toc17532 3.3顯示電路設計 PAGEREF _Toc17532 11 HYPERLINK l _Toc27194 3.3.1各層電路設計 PAGEREF _Toc27194 11 HYPERLINK l _Toc28253 3.3.2 LED地址對照表 PAGEREF _Toc28253 11 HYPERLINK l _Toc22477 3.4實物效果圖 PAGEREF _Toc22477 12 HYPERLINK l _Toc30751 4、軟件設計 PAGEREF _Toc30751 14 HYPERLINK l _Toc

12、1714 4.1 自定義頭文件 PAGEREF _Toc1714 14 HYPERLINK l _Toc15379 4.2電腦端的ISP控制軟件 PAGEREF _Toc15379 17 HYPERLINK l _Toc10648 4.3程序流程圖 PAGEREF _Toc10648 18 HYPERLINK l _Toc25916 4.4 LED顯示核心思想 PAGEREF _Toc25916 19 HYPERLINK l _Toc24104 4.5顯示部分測試結果 PAGEREF _Toc24104 21 HYPERLINK l _Toc1682 5、硬件焊接與調試 PAGEREF _To

13、c1682 21 HYPERLINK l _Toc20409 5.1 本設計所需材料 PAGEREF _Toc20409 21 HYPERLINK l _Toc31042 5.1.1LED燈 PAGEREF _Toc31042 21 HYPERLINK l _Toc18711 5.1.2 74HC573芯片 PAGEREF _Toc18711 22 HYPERLINK l _Toc8699 5.1.3自制雙聲道音頻插頭 PAGEREF _Toc8699 22 HYPERLINK l _Toc29979 5.1.4 其他材料 PAGEREF _Toc29979 23 HYPERLINK l _T

14、oc32130 5.2光立方LED燈焊接方法與步驟 PAGEREF _Toc32130 24 HYPERLINK l _Toc19812 5.3調試中的問題和解決方法 PAGEREF _Toc19812 27 HYPERLINK l _Toc5934 5.4調試結果 PAGEREF _Toc5934 27 HYPERLINK l _Toc28528 6、 總結 PAGEREF _Toc28528 29 HYPERLINK l _Toc24569 致 PAGEREF _Toc24569 30 HYPERLINK l _Toc5092 參考文獻 PAGEREF _Toc5092 31 HYPERL

15、INK l _Toc21310 附錄 PAGEREF _Toc21310 321、引言1.1研究意義LED射燈是指發(fā)出的光線是方向性的(directional)的LED燈泡,主要類型有MR16,GU10,PARseries.LED球泡燈是指發(fā)出的光線為發(fā)散性的LED燈泡,主要類型為:E27base.按照功率來分,LED燈泡可分為:小功率(主要為5mmLED生產(chǎn)的)和大功率(主要1 W,3 W ,甚至5 W LED生產(chǎn)的)。同時,市場上也存在超大功率(比如,50W的LED射),但是這種未經(jīng)過市場檢驗,也未見得有很大市場。其中,小功率的LED射燈,球燈為最早設計和生產(chǎn)的LED燈泡,已經(jīng)大規(guī)模采用,

16、但是質量良莠不齊。這燈泡主要是在國外的零售上進行銷售,比如heledlight.,wiedamark.,ledwaves.。而大功率的LED射燈,球泡燈為最近2-3年才大規(guī)模使用和推廣的,總體來說要比小功率的LED燈泡穩(wěn)定許多;隨著大功率LED的價格下降,大功率LED燈泡將會為市場主流?？傮w來說,目前LED燈的市場上,不論是生產(chǎn)商,采購商還是終端客戶,都不專業(yè),大多數(shù)還只是憑經(jīng)驗或者外觀等主觀臆斷來判斷產(chǎn)品質量的好壞。在產(chǎn)品外觀雷同的情況下,讓人可以接受的價格和良好的銷售策略起主導作用。另一方面，從電子愛好者，無線電雜志等一些媒體可以看出，國越來越的的人正在加入電子愛好者的行列。伴隨著這樣的趨

17、勢，作為常用的電子器件之一的LED，其使用量將會越來越大，普與速度也會越來越快。而作為一個忠實的電子愛好者，美觀時尚應當是我們的不懈追求，引領更多的初學者走上電子愛好者之路更是值得我們努力的。而3D光立方所能帶來的震撼力和吸引力是其他電子設計所不能動搖的。其實光立方這個名字早已出現(xiàn)過，也有人嘗試制作過，每個制作過的人都會被其超酷的3D 顯示效果所震撼，我就是其中之一。然而在網(wǎng)上搜索了大量相關資料后，我發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)上各種版本的光立方的制作方法都很復雜，而且成本也很高，所以我想找出一種相對成本較低，制作方法簡單，便于廣大電子愛好者學習制作的方法。這種方法如果實現(xiàn)，不僅會為LED市場帶去不少的盈利，同樣

18、也能引領更多的人加入電子愛好者的隊伍中，可謂一舉兩得。1.2研究現(xiàn)狀其實，對于許多電子愛好者來說，光立方并不陌生。它的功能也在許多人的開發(fā)下越來越強大。每一個見過光立方效果的，都會被其超酷的3D顯示效果所震撼，我就是其中之一。但是，在搜索了大量相關資料后，我卻發(fā)現(xiàn)，各種版本的光立方的制作方法都很復雜，不僅需要很強的動手能力來組裝512個排列整齊的LED和金屬支架，還需要有足夠的耐心設計一大堆單片機和驅動芯片，最后還要為硬件成品設計顯示程序，好讓光立方動起來。雖然市場上流通著的光立方中，有一種整機只有一個芯片的光立方，但是價格不菲。到目前為止，尚未出現(xiàn)過一套既制作簡單、價格低廉又功能強大的光立方

19、完整設計方案。1.3該論文的容安排開篇引言主要介紹研究的意義和目前光立方的研究現(xiàn)狀。提出了光立方的基本功能和總體設計方案，使得讀者對整體設計有一個總體的了解。之后第三章開始仔細介紹設計的各個部分。第三章先從硬件設計入手，可以給讀者對設計有一個具體的了解。硬件設計主要包括包括控制電路，驅動電路和顯示部分。第四章是本設計的軟件設計部分，在熟悉硬件部分之后，軟件設計的具體闡述便于讀者深入理解該設計的核心思想，從而開發(fā)出自己的程序。第五章主要對設計的材料選取和硬件焊接做了詳細的說明，便于廣大電子愛好者自己動手制作。最后，該論文對整體設計的軟硬件測試過程做出詳細的總結，以便讀者在遇到相似的問題時，能夠更

20、快的找到合適的解決方案。2、光立方的設計方案2.1本設計基本功能和特點1、8*8*8LED陣列3D光立方體顯示器，設計方案精簡，電路簡潔，采用的材料是高亮藍色霧面LED燈，可以達到光立方最佳視覺效果。連貫圖形顯示效果，渾然一體，一氣呵成。能給用戶帶來立體的可視的震撼視覺效果。程序置壞點檢測部分，以與多種圖形顯示模塊。4、創(chuàng)新設計的LED 陣列制作模板，讓LED 陣列制作簡單快速。套件制作因此變得簡單。初學者也可以制作出規(guī)、美觀的成品。2.2拓展功能1、具有音頻顯示模式，可隨音頻同步顯示，給用戶和制作者超炫酷體驗。2、全開放式用戶自定義操控，用戶可根據(jù)自己的喜好自行編寫對應的程序。3、光立方置三

21、個模式：圖形顯示模式、音頻顯示模式、夜燈模式。2.3總體設計方案該光立方設計方案，其核心分為三個部分：控制系統(tǒng)，驅動電路和顯示部分?？傮w設計圖如下頁圖（圖2.1）：圖2.1本設計是用STC125A60S2單片機做控制芯片的，由單片機上的P2口來控制8個鎖存器的鎖存端，以此決定數(shù)據(jù)的輸入和鎖存。其中這8個鎖存器每個鎖存器都各控制一層LED面（含64個LED）。P0口8個額引腳則對應鎖存器上的8路輸入。這樣64個陽極控制就設計完成了，P3口的8各引腳則負責8層LED的負極控制。這樣512個LED每一個都有單獨的位置編碼，燈的亮滅可以由自由控制。P4口的4,5,6引腳則用來接三個按鍵，分別控制：圖形

22、顯示、音頻輸出、夜燈模式，這三個模式的選擇。P1.0和P1.1管腳分別接音頻插頭的左右聲道，當選擇音頻顯示模式時，因為單片機自帶A/D轉換所以只需要在程序里做FFT變換即可?？偟膩碚f，本設計是以單片機為核心的集3D顯示，音頻顯示和用戶自定義功能為一體的強大光立方設計方案。3、硬件設計3.1 單片機控制電路設計3.1.1單片機選型制作光立方使用的單片機開發(fā)板采用了宏晶科技新推出的1T 增強型51 單片機中功能較為強大的一款STC12C5A60S2。此芯片集成了各種高性能工業(yè)標準接口，并且與傳統(tǒng)51 在資源布局上有完全的兼容性，大部分傳統(tǒng)51 的程序可以直接拿過來使用無需做修改。與傳統(tǒng)51 不同的

23、是，STC12C5A60S2 是1T 核，速度是傳統(tǒng)51 單片機的12 倍，遇到對延時有要求的地方，延時時間會變成傳統(tǒng)51 的1/12。STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉換(250K/S，即25萬次/秒),針對電機控制，強干擾場合。以下是單片機管腳圖與功能介紹。單片機管腳圖，如下圖（圖3.1）：其圖3.1單片機簡介：1. 增強型 8051 CPU，1T，單時鐘/機器

24、周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓：STC12C5A60S2 系列工作電壓： 5.5V - 3.5V（5V單片機）STC12LE5A60S2 系列工作電壓： 3.6V - 2.2V（3V單片機）3. 工作頻率圍：035MHz，相當于普通8051的 0420MHz4. 用戶應用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 64K 字節(jié)5. 片上集成1280字節(jié) RAM6. 通用I/O口（36/40/44個），復位后為：準雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口）可設置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻

25、，開漏每個I/O口驅動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/ IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8. 有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無部EEPROM)9. 看門狗10.部集成MAX810專用復位電路（外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地）11. 外部掉電檢測電路: 在P4.6口有一個低壓門檻比較器5V單片機為1.33V，誤差為5%,3.3V 單片機為1.31V，誤差為3%12. 時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，部R/C振蕩器(溫

26、漂為5% 到10% 以)用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用部R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時鐘常溫下部R/C振蕩器頻率為：5.0V 單片機為： 11MHz 17MHz3.3V 單片機為： 8MHz 12MHz精度要求不高時，可選擇使用部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準13. 共4個16位定時器，兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器14. 3個時鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘,獨立波特率發(fā)生器可以

27、在P1.0口輸出時鐘外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通過寄存器設置到P4.2), CCP1/P1.4(也可通過寄存器設置到P4.3)其中選用STC12C5A16S2最主要的原因是，它自帶A/D轉換功能，無需外設A/D轉換模塊，可以精簡電路，降低成本。而且儲存空間足夠大，能夠存儲足夠多的圖形程序。3.1.2單片機控制電路圖3.23.2 驅動電路設計為節(jié)約成本，該設計沒有選擇硬件電路

28、集成設計，把驅動電路與控制電路合為一體。而是選擇用常用的芯片做為光立方的驅動。驅動部分分為兩部分，如下圖：圖3.3 LED正極驅動電路圖 3.4 LED負極驅動電路3.2.1 負極驅動芯片ULN2803 達林頓管IC，一般都是用來驅動功率稍微大一點的被動器件的，而驅動的被動器件里，有很大一部分是感性的，如繼電器、馬達、電磁閥等，這些感性器件在關斷瞬間會產(chǎn)生很高的自感電動勢（自感電壓），低的10 多伏，高的幾十伏，甚至幾百伏，這么高的電壓很容易把ULN2803 達林頓管打壞，甚至打壞電路中的其它元器件，所以需要在感性器件上并聯(lián)一個二極管，用來續(xù)流（就是把那個自感高壓放掉），保護IC 和其它器件不

29、受破壞，此續(xù)流二極管正極接2803 輸出端(即電感器件的一端），負極接驅動電源（在2803 上是10 腳，也就是電感器件的另一端）。2803 在部設計了二極管以后，用戶在使用的時候不需要外接二極管，在同時驅動多路器件的時候可以節(jié)省PCB 空間，節(jié)約成本、方便走線。ULN28038 個NPN 達林頓晶體管，連接在陣列非常適合邏輯接口電平數(shù)字電路（例如TTL，CMOS 或PMOS 上/ NMOS）和較高的電流/電壓，如電燈，電磁閥，繼電器，打印錘或其他類似的負載。該ULN2803 是專為符合標準TTL，而制造ULN2804 適合6 至15V 的高級別CMOS 或PMOS 上。該電路為反向輸出型，即

30、輸入低電平電壓，輸出端才能導通工作。管腳圖如下頁圖（圖3.5）：圖3.5 引腳圖說明：1-8 引腳：輸入端11-18 引腳：輸出端9 引腳：地端10(COM)引腳：電源+COM 腳的作用是當你使用ULN2803(2003)來驅動繼電器時，可以將COM 腳接到繼電器的VCC 端，利用ULN2803(2003)部的反向二極管作保護繼電器，消除繼電器閉合時產(chǎn)生的感應電壓。COM 端主要有兩種用途：(可懸空)1 試驗用接地：假如它的輸出端都接發(fā)光二極管，那么，只要將COM 端接地，則所有的發(fā)光二極管都將亮起，否則，可能是二極管壞或其它什么地方壞了。這對檢修是很有利的。2 保護用接電源正：假如這個器件是

31、接繼電器或針式打印頭，因為電感的作用，會在開關過程中產(chǎn)生低于地電位和高于電源電位的反電動勢，這樣，很容易擊穿器件。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可將COM 端接到電源正，來削減沖擊電壓低到二極管壓降加電源電壓的幅度可以使得部的三極管受到最小的正電壓沖擊。至于達林頓關斷時產(chǎn)生的負電壓我們不必管，因為器件部就有二極管并接到地的.專門用來削減沖擊電壓至電源地減去一個二極管正向壓降可以使得部的三極管受到最小的反偏電壓沖擊。UNL2803部電路圖如下圖（圖3.6）：圖3.6 3.2.2 正極驅動芯片圖3.7八進制3 態(tài)非反轉透明鎖存器74HC573 高性能硅門COM 器件SL74HC573 跟LS/AL573

32、的管腳一樣。器件的SL74HC573 跟LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標準CMOS 輸出兼容的，加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL 輸出兼容。上面的這個是74HC573 的封裝圖，讓芯片的那個半圓形缺口朝上，從左上角開始逆時針數(shù)，分別為1到20 號引腳。其中1 號和10 號引腳接5V 直流電源（以下簡稱DC）的負極，就是圖中的GND（表示接地端，接負極就行）；11 號引腳接到STC 單片機的P2 口，一共8 個573芯片，對應接到P2 的0-7 口（這個在買的單片機最小系統(tǒng)上有標識）；20 號引腳接到5VDC 的正極；2 號引腳到9 號引腳接到單片機的P01-P07;12 號

33、引腳到19 號引腳接到一排8個LED 的束。3.3顯示電路設計3.3.1各層電路設計圖3.8顯示電路部分是有8層88的LED面組成的，每一層都是由一個鎖存器鎖存端控制，每一層的其他地方連接基本一樣，上圖（圖3.8）給出的是一層的顯示電路設計圖。其中LED上的標識代表的是所要連接的鎖存器，和對應的引腳連接。LED負極的標識代表的是所要連接的ULN2803對應引腳。3.3.2 LED地址對照表該設計的LED地址表示方法示例：“P0.0P2.0”表示“第1列第1行”，“P0.1P2.1”表示“第2列第2行”，依此類推。具體如下頁表（表3.1，表3.2）：表3.1：列1面列2面列3面列4面列5面列6面

34、列7面列8面前行1P0.0P2.0P0.1P2.0P0.2P2.0P0.3P2.0P0.4P2.0P0.5P2.0P0.6P2.0P0.7P2.0行2P0.0P2.1P0.1P2.1P0.2P2.1P0.3P2.1P0.4P2.1P0.5P2.1P0.6P2.1P0.7P2.1行3P0.0P2.2P0.1P2.2P0.2P2.2P0.3P2.2P0.4P2.2P0.5P2.2P0.6P2.2P0.7P2.2行4P0.0P2.3P0.1P2.3P0.2P2.3P0.3P2.3P0.4P2.3P0.5P2.3P0.6P2.3P0.7P2.3行5P0.0P2.4P0.1P2.4P0.2P2.4P0.

35、3P2.4P0.4P2.4P0.5P2.4P0.6P2.4P0.7P2.4行6P0.0P2.5P0.1P2.5P0.2P2.5P0.3P2.5P0.4P2.5P0.5P2.5P0.6P2.5P0.7P2.5行7P0.0P2.6P0.1P2.6P0.2P2.6P0.3P2.6P0.4P2.6P0.5P2.6P0.6P2.6P0.7P2.6后行8P0.0P2.7P0.1P2.7P0.2P2.7P0.3P2.7P0.4P2.7P0.5P2.7P0.6P2.7P0.7P2.7表3.2 層地址：層縱向8層高位在下低電平有效P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7視角說明，如下圖圖

36、3.9：圖3.9按照上圖視角，垂直紙面向里依次是行1，行2，行3，行4，行5，行6，行7，行8。3.4實物效果圖硬件焊接的最終實物效果圖如下，控制部分（圖3.10），顯示部分（圖3.11）：圖3.10圖3.114、軟件設計4.1 自定義頭文件Keil 軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境( uVision)將這些部份組合在一起。運行Keil 軟件需要Pentium 或以上的CPU，16MB 或更多RAM

37、、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51 系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C 語言編程，那么Keil 幾乎就是你的不二之選。但是Keil里沒有STC12C5A60S2的芯片頭文件，需要在編寫程序時自己添加頭文件，實例如下：/頭文件名字可自行命名 sfr ACC = 0 xE0; /Accumulator 0000,0000sfr B = 0 xF0; /B Register 0000,0000sfr PSW = 0 xD0; /Program Status Word CY AC F0 RS1 RS0 OV

38、 F1 P 0000,0000/sbit CY = PSW7;sbit AC = PSW6;sbit F0 = PSW5;sbit RS1 = PSW4;sbit RS0 = PSW3;sbit OV = PSW2;sbit P = PSW0;/sfr SP = 0 x81; /Stack Pointer 0000,0111sfr DPL = 0 x82; /Data Pointer Low Byte 0000,0000sfr DPH = 0 x83; /Data Pointer High Byte /新一代 1T 8051系列 單片機中斷特殊功能寄存器/有的中斷控制、中斷標志位散布在其它特殊

39、功能寄存器中，這些位在位地址中定義/新一代 1T 8051系列 單片機I/O 口特殊功能寄存器sfr P2M0 = 0 x96; sfr P2M1 = 0 x95;sfr P3 = 0 xB0; /8 bitPort3 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 1111,1111sfr P3M0 = 0 xB2; sfr P3M1 = 0 xB1;sfr P4 = 0 xC0; /8 bitPort4 P4.7 P4.6 P4.5 P4.4 P4.3 P4.2 P4.1 P4.0 1111,1111sfr P4M0 = 0 xB4; sfrP4M1 = 0

40、 xB3; sfr P4SW = 0 xBB; /Port-4 switch/新一代 1T 8051系列 單片機定時器特殊功能寄存器sfr TCON = 0 x88; /T0/T1 Control TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 0000,0000/sbit TF1 = TCON7;sbit TR1 = TCON6;sbit TF0 = TCON5;sbit TR0 = TCON4;sbit IE1 = TCON3;sbit IT1 = TCON2;sbit IE0 = TCON1;sbit IT0 = TCON0;/sfr TMOD = 0 x89; /T0/

41、T1 Modes GATE1 C/T1 M1_1 M1_0 GATE0 C/T0 M0_1 M0_0 0000,0000sfr TL0 = 0 x8A; /T0 Low Byte 0000,0000sfr TH0 = 0 x8C; sfr TL1 = 0 x8B; /T1 Low Byte sfr TH1 = 0 x8D; /T1 High Byte 還要注意的一點是：在程序編譯的時候一定要記得輸出.hex文件，因為STCISP.exe只有.hex文件才能下進單片機里去。生成.hex文件的界面說明：圖4.1按照上圖中所示的步驟，先在“Project”中選擇“Options for Target

42、 “Target 1”,在之后出現(xiàn)的界面中，點擊“Output”選項，就會出現(xiàn)上圖有半部分的界面。選中“Create HEX File”選項，點擊“OK”，之后再編譯一下程序，在工程里就會自動生成.hex文件了。4.2電腦端的ISP控制軟件圖4.2Step1/步驟1：選擇你所使用的單片機型號，如STC12C5A60X等Step2/步驟2：打開文件，要燒錄用戶程序，必須調入用戶的程序代碼（*.bin, *.hex）Step3/步驟3：選擇串行口，你所使用的電腦串口，如串行口1-COM1,串行口2-COM2,.有些新式筆記本電腦沒有RS-232串行口,可買一條USB-RS232轉接器，人民幣50元

43、左右。有些USB-RS232轉接器，不能兼容，可讓宏晶幫你購買經(jīng)過測試的轉換器。Step4/步驟4：選擇下次冷啟動后，時鐘源為“部R/C振蕩器”還是“外部晶體或時鐘”（STC12系列單片機只有部R/C振蕩時鐘)Step5/步驟5：選擇“Download/下載”按鈕下載用戶的程序進單片機部，可重復執(zhí)行Step5/步驟5， 也可選擇“Re-Download/重復下載”按鈕下載時注意看提示，主要看是否要給單片機上電或復位, 下載速度比一般通用編程器快。一定要先選擇“Download/下載”按鈕，然后再給單片機上電復位(先徹底斷電)，而不要先上電，先上電，檢測不到合法的下載命令流，單片機就直接跑用戶程

44、序了。4.3程序流程圖我們所做的光立方，如圖2.2,有三個獨立按鍵，分別是P4.4，P4.5，P4.6，其中P4.4是控制音頻顯示，P4.5控制動畫顯示，P4.6控制夜燈模式。3個按鍵分別控制三種不同的圖像顯示模式。動畫顯示部分支持用戶自定義圖形。當工作的單片機檢測到P4.4按鍵按下時，可以同步音頻顯示；當檢測到P4.5按鍵按下時，可以顯示置的動畫；當檢測到P4.6按鍵按下時，顯示夜燈模式。程序流程圖如下頁（圖4.3）：圖4.34.4LED顯示核心思想該設計光立方的LED顯示最關鍵的就是定時器初值的設定。定時器一旦啟動，它便會在原來的數(shù)值上加1計數(shù)，若在程序開始時，我們沒有設置TH0和TL0，

45、他們默認值都是0，假設時鐘頻率是12MHz，12個時鐘周期為一個機器周期，那么此時機器周期就是1us，計滿TH0和TL0就需要-1個數(shù),再來一個脈沖計數(shù)器溢出，隨即向CPU申請中斷。因此溢出一次共需65535us，約等于65.5ms如果我們要定時50ms的話，那么需要先給TH0和TL0裝一個初值，在這個初值的基礎上計50000個數(shù)后，定時器溢出，此時剛好就是50ms中斷一次，當需定時1s時，我們寫程序是當產(chǎn)生20次20ms的定時器中斷后便認為是1s，這樣便可精確控制時間了。一般延時程序分為兩種寫法：粗略延時和精確延時。如果想用不太嚴格的延時的話，程序一般可這樣書寫：#include#defin

46、e uint unsigned intvoid delay(uint z) int a,i,j;for(a=z;a0;a-)for (i=1000;i0;i-)for(b=110;b0;b-) ; 其中z代表你想延長的時間，單位為秒。精確的延時程序一般需要用到中斷，模塊話書寫如下：#includeunsigned char num;Void T0_time() interrupt 1TH0=(65535-45872)/256;/重裝初值TL0=(65535-45872)%256;num+;/num每加1次判斷一次是否到20次If( num = =20)/如果到了20次，說明1秒時間到num=0

47、;/然后把num清零重新再計20次led1= led1;/讓發(fā)光二極管狀態(tài)取反其中，在定時器初始化時需要先選擇工作方式，之后才能賦初值。針對晶振為11.0592定時50ms的初值是45872。使用哪一種延時可根據(jù)需要而定，本設計中兩種延時程序均有應用到。4.5顯示部分測試結果由于Proteus軟件里沒有該設計所用的單片機，且測試程序大于51單片機的8K存。所以本設計在測試時，是用已有的單片機上的8位數(shù)碼管進行測試的。由于測試硬件的限制，只能仿真一層的部分。結果如下圖（圖4.5）：圖4.55、硬件焊接與調試5.1 本設計所需材料5.1.1LED燈LED 燈珠，最好選擇長腳5mm，霧狀（乳狀）藍色

48、的燈珠（如下頁圖2.1），效果更好。記住，長腳的，不要短腳的3mm 的也可以，當然也能自己換喜歡的顏色，個人推薦藍色。制作光立方至少需要512個，建議買550 個，價格在70-90 元一包（含郵費），店家一般不會散賣的。這樣的燈我是在淘寶網(wǎng)上購買的。圖5.15.1.2 74HC573芯片74HC573鎖存器，至少8 個，記得要1-2 元左右的，太便宜的可能是用過返新的，IC 芯片都 TOC o 1-3 h z u 是一分錢一分貨，便宜的全是舊的，別老想著貪便宜。（建議最好買十個，多買兩個以備特殊情況。）5.1.3自制雙聲道音頻插頭一般的耳機都分左聲道和右聲道，從外面看來是兩根接線，分別接右耳機

49、和左耳機?？梢哉乙粋€廢舊的耳機，把耳機線剝開，你會看到每條黑線中都有兩條線，其中有一條是地線。下面是找到地線的方法：把撥開的耳機線先用火燒掉線上面的絕緣漆，然后選任一聲道，把兩條線分別接一個LED的正負極，如果LED亮了，接LED的負極的那根線就是地線。最后把兩個聲道的負極街道一起，與三根杜邦線相連接，自制的雙聲道音頻插頭就做好了。如下頁圖（圖5.2）：圖5.25.1.4 其他材料由于以上兩中材料選材好壞對最終成品影響較大，所以特別提醒注意，以下是其他材料清單：材料名稱數(shù)量備注ULN28032至少1個IC座（20P）12至少9個焊接線1卷推薦WIRE WRAPPING WIRE排阻（8J）1也

50、可以不用單排針（20P）1040P的也可雙排彎排針（40P）2接排線和固定面板需要杜邦線（40根）2組最好要質量好的單片機（STC12C5A60S2）1單片機最小系統(tǒng)1最好支持USB下載程序的萬能板（12*18）2最好用質量好的綠油板萬能板（18*30）2制作LED焊接模板焊錫1卷最好選優(yōu)質錫萬用表（數(shù)字式）1不是必購品，可借用電烙鐵1非必購品，可借用尖嘴鉗1非必購品，可借用鑷子1非必購品，可借用插針（軍品鍍金）200固定LED使用下載線（USB轉串口）1依最小系統(tǒng)版而定電源線（USB轉ISP口）1依最小系統(tǒng)版而定普通按鍵4耳機轉接口1單口轉雙口的5.2光立方LED燈焊接方法與步驟LED 應是

51、折成下面圖的樣子然后檢測LED 燈是否是壞的，壞的就不要啦。LED燈的長腳的是正極，用萬用表的負極，短一點的是負的引腳。用萬用表的正極，再把萬用表打在測二極管通斷的檔上，如果燈亮了就說明是好的。用18*30的萬用板制作光立方焊接模板，以便達到最好的焊接效果。制作方法如下圖5.3所示。圖5.3 焊接模板這個模板整體應該是8*8的排針矩陣，便于固定LED。這就是我們使用方形LED的原因。當然LED的引腳折線方法也以此圖為模板。排針的距離以5到7個孔為宜。依照該模板焊接焊接依次8層8*8LED立方體面。焊接結果如下頁圖（圖5.4） ：圖5.4接下來用502膠水，把兩塊兒18*12的萬用板貼在一起，依

52、照LED模板的引腳焊接距離在組合好的萬用板上焊上64個插針陣列，如下頁局部圖（圖5.5）：圖5.5之所以要兩個板子連在一起是因為網(wǎng)上各個店家都沒有賣18*30的優(yōu)質綠油板。不過插針焊接比較麻煩，每焊一個插針都需要調整一次。有網(wǎng)友有一個比較簡單但是略微影響美觀的方法，用長的排座代替插針。個人建議，如果想美觀一些的話，還是麻煩一點使用插針。當然側面也需要有同樣的插針焊接以便是最終效果較好。如圖（圖2.8）是最終光立方效果圖(圖5.6)：圖5.6這樣，復雜的電路藏于萬用板底側，使得用戶從正面觀看時，美感十足。背面電路圖如下頁圖（圖5.7）：圖5.75.3調試中的問題和解決方法問題一：最初測試不成功，

53、LED燈亮的時候有串亮現(xiàn)象（即本應該亮的LED沒有亮，不應該亮的卻亮了）。解決辦法：用萬用表測試了一下串亮的LED，發(fā)現(xiàn)有一個LED燒壞了造成部分電路短路。換好LED之后再次測試，LED工作順利，問題解決。問題二：換上一個使LED全亮的程序，發(fā)現(xiàn)只有個別的燈亮，其他的都不亮。解決辦法：最初以為是程序的問題，仔細檢查一下程序還是沒錯。后來試了試換了一個單片機最小系統(tǒng)，連好接線，發(fā)現(xiàn)光立方可以正常工作了。原來是單片機最小系統(tǒng)的P3口有問題。之后只好換一個單片機最小系統(tǒng)。問題三：圖形變換程序寫入單片機之后，有一排本該亮的燈沒有亮。解決辦法：再次查看程序，沒有錯誤。仔細檢查后發(fā)現(xiàn)有一個焊點斷開了。焊接

54、好以后再次測試，一切順利。然后又仔細檢查了其他層的LED，把虛焊的點都銜接好了。問題四：最終程序寫入單片機以后，本應8層都亮的，卻發(fā)現(xiàn)光立方只有一層會亮。解決辦法：全面檢測了一下其他燈珠，發(fā)現(xiàn)沒有問題，調整了一下每層的接線順序，還是只有一層亮。最后不小心把ULN2803的接地端拔掉了，重新接上后發(fā)現(xiàn)8層都可以亮了。5.4調試結果下頁是調試結果：圖形變換的靜態(tài)圖（圖5.8）：圖5.8總結其實在很早之前就知道光立方著中東西，只是在許多地方找到的資料不是制作方式太復雜，就是電路設計難懂，制作精美的光立方也往往價格不菲。而本設計旨在設計出一種制作簡單、低花費、高質量的光立方。經(jīng)過查閱大量的相關資料，最

55、終設計出了以STC125A60S2單片機為核心的控制電路，并用常用鎖存器74HC573和8路非門ULN2803設計了光立方驅動電路。最初焊接光立方88的面時，每個LED引腳的連接都是很困難的。在這個過程中，我想到了一個制作模板，并最終加快了顯示部分的焊接速度和焊接質量。每焊好一層LED，都要仔細測試是否有虛焊或者短接，花了三天時間才把8層LED焊好。之后在焊接128個（地面和側面各64個）插針時，由于每個插針在焊接前難以固定，所以一手拿鑷子一手拿烙鐵，先用焊錫固定插針，然后再把插針調整得筆直。每一排，每一列還要最終調整得排列整齊。這個過程也很辛苦。有網(wǎng)友用的是排插，但是那樣會影響到最終的美觀。

56、所以，為了保證最終的效果，還是選擇努力焊好了插針。在焊接驅動電路時，底板的每個插針又要重新動一次以便與控制引腳連接。很慶幸自己在焊接驅動電路時，使用了IC插座。在后來的電路檢測中，避免了硬件的拆卸和重裝，省去了不少麻煩。最后，為了是圖形變換豐滿美觀，編寫了上千行的程序，置11種圖形變換模塊。完美的完成了既經(jīng)濟又美觀，功能強大的光立方設計！致在此論文撰寫過程中，要特別感我的導師端老師的指導與督促，同時感她的諒解與包容。沒有老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。通過大量閱讀資料，我拓寬了自己的知識面，并懂得將所學知識融會貫通到實踐中去。在獲得知識的同時，我也認識到了自己

57、還需要學習的東西很多，理論需要很好的結合實踐，全面分析并解決問題的能力有待提高。另外，此次畢業(yè)設計還獲得了各位同學和老師的大力支持。在此，我衷心感各位老師和同學。在未來的工作和學習中，我將以更好的成績來回報各位同學和老師，同時，在畢業(yè)設計過程中，同宿舍的舍友和同組的同學給了我很多的幫助，我非常的感他們給我的幫助。你們！還要感我的輔導員王老師，他在這四年的時間中為我們全班所做的一切，他不求回報，無私奉獻的精神很讓我感動，再次向他表示由衷的感。在這四年的時光中結識的各位生活和學習上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。在此，也對他們表示衷心感。本文參考了大量的文獻資料，并且也得到了眾多網(wǎng)友的熱心幫助

58、，在此，向各學術界的前輩們致敬，向網(wǎng)絡上那些無私分享資料的朋友表示衷心的感！參考文獻1郭天祥，新概念51單片機C語言教程M，電子工業(yè)，2009.46-792徐平，官微宏， 3D8 LED搭接指南 M，wenku.baidu./view/8ba47c85bceb19e8b8f6ba70.html3aGuegu，官微宏，3D8串口數(shù)據(jù)通訊協(xié)議v1.5M，wenku.baidu./view/548b12e3551810a6f524868b.html4阮永松，打造音樂頻譜時鐘，無線電J，2012-6（總第597期），44-475興釗，數(shù)字信號處理M，電子工業(yè)，2010.53-1276永平等，STC12

59、C5A60S2系列單片機器件手冊M，.STCMCU.7Ivor Horton，C語言入門經(jīng)典（,浩 譯）M，清華，2008.64-1158毅剛,基于Proteus的單片機課程的基礎實驗與課程設計M,HYPERLINK :/ 2012.32-999江世明,基于Proteus的單片機應用技術M,HYPERLINK :/ :/ 2007.34-8611永平 等，STC單片機編譯/仿真工具說明書M,.STCMCU.12孝虎，51單片機DIY音樂頻譜顯示M， 8051 C編譯器(金奎煥, 允俊, 任正權譯),HYPERLINK :/ 2002.31-10514王為青, 程國鋼,單片機Keil Cx51應

60、用開發(fā)技術,HYPERLINK :/ 2007.56-98附錄#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar display88;/*rank:A,1,2,3,4,I,心,U*/uchar codetable_cha88=0 x51,0 x51,0 x51,0 x4a,0 x4a,0 x4a,0 x44,0 x44,0 x18,0 x1c,0 x18,0 x18,0 x18,0 x18,0 x18,0 x3c,0 x3c,0 x66,0 x66,0 x30,0 x18,0 xc,0 x6,0