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1、3D8光立方制作目录一、摘要1二、关键字1三、弓丨言2四、正文2（一）、主要元件介绍 31、STC12C5A60S232、 74HC57333、 ULN28034（二）、工作原理51、驱动模块原理6（三）、元器件选择7（四）、制作、调试81、 制作92、 调试11五、结束语13六、 参考文献12七、 附录（程序）131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STC12C5A60S芯片，驱动电路是采用我们常用74HC573 数字芯片。数组OUT0代表光立方从第一层 D0到第八层D0的数据，以此类推 数 组0UT1代表光立方
2、从第一层D1到第八层D1的数据。本设计采用 C语言 编程，利用单片机控制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。二、关键字LED光立方，74HC573 STC12C5A60S2ULN2803三、引言：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。国庆联欢晚会三样法宝，光立方为最，“光立方”在气势和 整体感觉上，融合了北京奥运会
3、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。“光立方”可以根据爱国歌曲的不同内容，展示不同的造型和图案，具有丰富的视觉效果。四、正文（一）主要元件介绍：1、 STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PW系列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,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。1）增强型8051 CPU，1T,单时钟/机
4、器周期，指令代码完全兼容传统 80512）工作电压：STC12C5A60S系列工作电压：5.5 V- 3.3V（ 5V单片机）3）工作频率范围：0 - 35MHz，相当于普通8051的0420MHz4）应用程序空间 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字节5）片上集成1280字节RAM6）外部中断I/O 口 7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增支持上升沿 中断的 PCA模块，Power Down模式可 由 外部中 断唤醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,RxD/P3.0,CCP0/P
5、1.3(也可通过寄存器设置到P4.2 ）, CCP1/P1.4 （ 也可通过寄存器设置到 P4.3）。7）A/D转换，10位精度ADC共8路，转换速度可达250K/S（每秒钟25万次）8）通用全双工异步串行口（UART）,由于STC12系列是高速的8051,可再用定时器 或PCA软件实现多串口9）STC12C5A60S系列有双串口，后缀有 S2标志的才有双串口， RxD2/P1.2（可通 过寄存器设置到P4.2），TxD2/P1.3（可通过寄存器设置到P4.3）10）工作温度范围：-40 - +85 C （工业级）/ 0 - 75 C （商业级）2、74HC573Y3D*-CM-LEAi.74
6、573引紳图#74HC573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3、ULN2803阳1管WttMPIducnEnrlIdEkJULN2803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。驱 动能力为500MA 50V。应用时9脚接地
7、,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，该电路为反向输出型， 即输入低电平电压，输出端才能导通工作。（二）工作原理有8个8*8点阵，再用8个引脚来当充当各个8*8点阵的“开关”。只要将64 个灯阳极连在一起，在连到这个引脚上。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，573的64个输出引脚控制 前面所述每一个面的64个灯；而每层灯的阴极全连接在一起接入 uln2803，由 uln2803控制的每一个层灯。通过单
8、片机主控芯片STC12C5A60S来控制所有灯的亮灭，从而控制PO、P1、P2实现控制X、Y、Z空间立体控制来显示我们所需要显示o的现象 图1 8层面图2 64个灯孔整个设计主要分为三个模块分别是主控模块、驱动模块、显示模块1、驱动模块原理#FOIa I:=JH:si74HC573置勞-IHIH尉 A1A2FF 疋 FA7A8-1 U n_0U2亍DZD4_曙ND爱益盔瓷益SJ.OK sV74HC573 驱动C4C：GND|5104WD611040IjHD|U3U41U5col s 4567ft cQ.q-qqqqu VGOUTvccDOQ(JDIQlD3QlD3Q3D4Q+D5D6谜D7GH
9、DLA74HC573Bl T)051bT卫B5B6刖 ESD455OUTvccDOQ0DIQLD-2Q2D3qeD4申D505D(XD7GKDLA_vc Cl 世 mD2 kJ74HC573匹DTC6 55B D774HC573QgGKD 11104U6I 戸 pHi P 户 Q J- (M n 曰严H lD2I2r4D5琬凶两P6(xLgs寸 mrfliOUTvccDOQODIQlD2卩1)3D4Q+D5Q5D6QGD7Q 丁GMDLAFlJ)0F2J1F3D2Fi常F5：D4阳D5F7时F3莎ND00 L MSI 研EdP7iE 甘 L H q 工 JL, Ll.P-.LlhLm XiC0
10、L9g 寸 EEiPllF?s留盛OUTvccDOQ0DIQlD2Q2D3eD4Q4D5Q5D6址D7Q?GNJDLA74HC5735T帀D5T)6D7D874HC573IDccQLee 卩 eweLAVoppBpSppiP12丽fjMD-a- -T J + 二 1J12 1I1JC0U2U3u+USU6i.LIFEDODlD2D3D4J5DJ7IJ2Ti理T5J6T?JBP20P21亘P33P24MSP26而12IS173164IS514613712B11OMDvccU10 2SO3卫卫j4b卫#图4原理图uln2803的18脚接主控芯片的 P1 口（ 18脚），数据由主控芯片 P2 口输入
11、经过uln2803 从1118脚输出，实现通过 uln2803来驱动每一层。每个 573的29脚（数据输入）都连接在 一起连接到主控芯片的 P0 口（ 3239脚），数据从主控芯片 P0 口输送到573, 573的1脚是3 态输出使能输入（低电平）一般都与地相接，573的11脚（锁存使能输入）都连接在一起连接到主控芯片的P2 口（2128脚）作为锁存控制。当 573的11脚为高电平和29脚为高电平时， 573的1219脚（3态锁存输出）为高电平，驱动一竖面的灯亮，当11脚为高低平、29脚为低电平时，573的1219脚则就为低电平，从而灯灭，当11脚为低电平时，29脚不管高低电平，1219脚的输
12、出不变。主控芯片通过573+uln2803来驱动控制哪竖面的哪一层的哪个灯的亮灭。R1R16是限流电阻。（三）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ULN28033） 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
13、；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，采用的是雾状蓝光的LED灯，由于高亮灯比雾状灯刺眼，所以选择雾状灯。图5 雾状LED灯（四）制作、调试1）制作: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，由八个74HC573组成的，如下图：图6573 驱动连接反面图7573驱动连接正面2、主控电路主控电路是最简单的电路，主要是最小系统，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8最小系统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，间距为2mm然后把灯按统一形状掰好
