基于单片机的光立方电路设计
2驱动电路
主要部件74HC573锁存器，74HC573包含八进制3态非反转透明锁存器，是一种高性能硅门CMOS器件。它的数据锁存功能，在输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持。真值表如下.
图1-3 真值表 图1-4 显示电路
3.显示电路
显示电路所有的灯的负端都是接在一起的，每一组都是控制光立方的一个面，控制的是光立方的竖起来的面，而横着的面由图2的ULN2803达林顿管驱动器控置。
4.音频电路
音频电路是本设计的特色，单片机的P1.0和P1.1分别连接音频输入口端口的两个引脚，用单片机内部AD采样音频信号。经过快速傅里叶变换，在光立方上显示出来音乐的频谱。
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二、 功能需求分析
2.1课题的背景和发展状况
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，3D 电影给人们带来了更加震撼的视觉体验，于是设计出一种 3D 显示屏。
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。
2.2 光立方的介绍
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，大概的体积是17cm*17cm*17cm（长.宽.高），主要分为四个模块：主控模块驱动模块显示模块和音频模块；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STC12C5A60S2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。
LED光立方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。
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三、具体设计
3.1 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.超强抗干扰；2.内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用；3.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达林顿管驱动器。
3）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，因为光立方主体骨架是由LED灯脚架接而成，且距离不小，所以应该选用长脚LED，由于高亮灯散射现象不明显，发光比较集中，所以选用效果较好的雾状灯。综上，最终选择的是长脚蓝色雾状灯。
图 3-1 雾状LED灯
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3.2 显示模块
我首先完成的是LED光立方的搭接，为了保持整体的通透性、立体感，3D8光立方没有设计额外的LED支架，所有的搭建全部使用LED的自身的管脚。 1）水平弯折：基本徒手就可以保证焊接的整齐性和保持角度的统一。
2）垂直弯折：可借助尖嘴钳，目的是让阴极摆出发光体一部，使其可以与其上下的LED进行搭接。 （1）由点到线
准备一块水平板，在上面打上8*8的64个孔，分布均匀,孔径以配合LED为准。将弯折好的LED插入一排插孔后，其阴极正好可以搭接在一起，进行焊接，实现线行内共阴的操作。 （2）由线到面
将焊接好的一条一条LED平躺在平面上，实现水平方向阴极的焊接，左方LED与右方LED阴极搭接的位置，可用LED自身根部的突起作为标志，控制层与层间距。 (3)由面到体
将水平各面依次插到面板上面，以后将上下层直接的阳极进行焊接，实现各8*8平面的层共阳，实现层共阳以后，我们就得到了共计8条对阴极引线，通过漆包铜线，实现各层的阴极线与主板的连接。见图3-2 (4)静态测试
进行LED的静态测试，对内部常亮点、常暗点进行更换。由于LED还是比较娇贵的元件，焊接过程中，应避免静电造成LED的损伤。对面内各点进行测试，从面避免在各层都实现共阴连接以后再从中拆出个别坏点。就原理图来说，3D8的LED搭接结果相对简单，512个LED，分别为64束，8层，束内共阳，层内共阴。见图3-3 (5)线路板背部焊接
在线路板上均匀分布焊接64个针脚，并把针脚引到一条水平线上，等待下面与驱动电路焊接。见图3-4
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图3-2
图
3-3
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