电子技术综合设计报告3Dcube8设计完整报告.doc

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1、电子技术综合设计总结报告姓 名： 赵1880黄1877邢1879 专业班级： 信电 设计题目： CUBE8光立方 时 间： 2012 2013 学年第（1）学期 指导教师： 成 绩： 日 期： 一：课题任务 3Dcube8（光立方） 是一个由LED组成的3D显示器，是一个集实际型、经济型、性价比高的艺术品， 它不仅仅局限于装饰，更是能够帮助更好的学习 c语言实际应用、满足单片机爱好者对单片机的研究的个好工具。 3Dcube8有多种规格，常见的有单色4*4*4、单色8*8*8、RGB全彩光立方等。其中前者是这之中最简单的，制作难度和成本最高的是采用RGB的全彩光立方，综合成本和自身能力的考虑，选

2、择制作单色8*8*8作为自己的课题。 二：方案比较与选择光立方的显示屏是由8片8*8的led点阵屏组成，通常的搭建方案有两种，层共阳与层共阴。两种方案实际操作没有太大区别，为了后期的成品效果外观美观，在这里我们选择层共阳。Led的选择：市面上有很多种发光二极管，按形状分方形和圆形草帽状、按效果又有高亮雾面等区别。考虑到美观和降低制作难度，我们选择了3mm长脚高亮雾面草帽型发光二级管，长脚的最大优势就是可以作为支架，省时省力。驱动方式利用人眼视觉暂留特性，利用逐层扫描的方式，来达到显示各种图案的目的。常见的coms锁存器（cmos发热低，优先选择）有74hc573和74hc595，前者为并入，后

3、者串入。因为不需要光立方的级联设计，所以采用573锁存器。主控芯片选择较多，有常见的AVR、STC、ARDUINO 等。根据之前学过的课程，我们决定采用stc系列的STC89c5A60S2增强型单片机作为主控芯片。之所以不选89C52等芯片，不是因为他们的运算速度不够，主要原因是它们的片上flash太小，难以满足需求，其次是因为自己有闲置的STC89C5A60S2，片上内存大，运算速度1T，即充分利用资源节省成本，又可以实现所需要的功能需求。最后就是附属配件 usb转ttl串口的stc下载线。，选择采用cp2102作为usb转串口芯片方案，下载STC单片机完胜PL2303方案，最高下载速度可达

4、115200波特率。三：电路设计 实验前准备实验环境：protues7.7，keil4.0，STC-ISPv4.80实验工具：恒温电烙铁，无铅锡丝，尖嘴钳，万用版，万能表等。主要分为三个模块分别是主控模块 驱动模块 显示模块控制模块单片机最小系统图1主控电路（单片机最小系统）2、驱动电路p口接8片573le端图2驱动电路在驱动电路上，图中的电阻都是150r的限流电阻,限流电阻130r为理论值.大于这个小于这个都可以。限流电阻r=(vcc-vf)/i，Vcc电源电压，Vf为led的正向电压降，I为led的工作电流，I大了,就亮,小了,就暗。3、显示电路 led点阵屏的制作图3 显示电路 图4 点

5、阵屏实物图四：程序设计1初始化部分，主要是设置对应的中断，定时工作方式。2 显示部分l 把立方体看作8位数码管，每个面即为一个数码管l 每个面的显示原理是和8X8点阵是完全一样的，保证这段程序正确的，可以直接调用l 查表的方式是自0起递增的，每次加1，每个画面查表64次。当然，实际的情况是要小于65536的，控制程序的代码也会占用rom空间，就会导致了画面次数减少，所以，要想在有限的空间内显示更多的画面，就得尽量把程序写的简短。c语言可以直接定义16位变量。3中断部分，为了达到动画效果切换时间可准确调节性，画面的切换用中断方式。把时间通过一个变量来表示，这样每次只需修改一个变量，就可以设置动画

6、的速度了。每次发送中断后，查表的变量就加64(i=i+64)，然后返回显示程序继续显示，中断程序只做变量的计算，改变的是查表的地址。4循环l 程序循环，循环的条件是i变量不满足动画显示的上限值。比如做八个画面，那么i的的值不满足8X64时，就继续显示，满足就清零从新开始。l 显示循环主题的显示程序，应该是一个死循环，一直在显示一个画面，只有中断产生的时候，改变了查表的变量，才切换一次动画，每个画面都显示后，注意修正变量，能使其显示同一个画面，不管是查表的变量还是Z轴，Y轴的控制变量，都要进行初始化，直到中断的产生才改变查表的变量数值。.五、测试方案1、在8片点阵屏搭建完成之后采用点阵屏整面点亮

7、方式检查每一面LED的通电情况，有过亮、过暗或者完全不亮的及时拆换。2、检查电路板的焊点和飞线是否有虚焊或者漏焊情况，元件正负极有无颠倒情况。3,、电路组装采用整体组装整体测试方式。4、烧录测试程序，检查光立方的全亮状态下有没坏点。六、系统调试光立方测试程序#include#define layer P2#define oe P1#define led P0#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define PWM_MAX 100#define LED P2 /呼吸灯控制uchar PWM = 1;uchar PWM_Mat

8、ch = 0;uint Breath_Speed = 500;uint Breath_Count = 0; uint Breath_Direction = 0;uint oe1, layer1, led1;uchar code t1=0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x0

9、0, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, ;uchar code t0=0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

10、0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

11、;uchar code t2=0x66, 0xE7, 0x99, 0x99, 0x99, 0x99, 0x42, 0x00, ;/3uchar code t3=0x00, 0x3C, 0x42, 0x81, 0x81, 0x81, 0xFF, 0xFF, ;/Duchar code t4=0x00, 0x6E, 0x91, 0x91, 0x91, 0x91, 0x6E, 0x00,;/8uchar code t5=0x00, 0x42, 0x81, 0x81, 0x81, 0x42, 0x3C, 0x00,;/c uchar code t6=0xFC, 0xFE, 0x03, 0x03, 0x

12、03, 0x03, 0xFE, 0xFC,;/uuchar code t7=0x00, 0x66, 0x99, 0x99, 0x99, 0x99, 0xFF, 0xFF,;/buchar code t8=0x00, 0xC3, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xFF,;/euchar code t9=0x38, 0x7C, 0xFE, 0x7F, 0x7F, 0xFE, 0x7C, 0x38,;/心void delay(int t)char i;while(t-)for(i=0;i100;i+)void timerinit(void)TMOD = 0x02; /设

13、置定时器0工作方式为16位定时器TH0 = TL0 = 156; /设定初值ET0 = 1; /使能定时器TR0 = 1; /使能定时器中断EA = 1;void testled(void) int i, speed ;speed = 300;oe1=0x01;/测试oe移动是否正确led=0xff;layer=0xff;for(i=0;i8;i+)oe=oe1 ;delay(speed);oe1=1; oe=0;led=0xff;layer1=0x01;/测试层移动是否正确for(i=0;i8;i+)layer=layer1;delay(speed);layer1=1;layer=0xff;

14、oe=0;led1=0x01;/测试led数据段移动是否正确for(i=0;i8;i+)led=led1;delay(speed);led1=1;void main(void)uchar z;uchar i;timerinit();while(1)if(EA=0) oe=0x80;yidongzi(20,t2);yidongzi(20,t3);yidongzi(20,t4);yidongzi(20,t5);yidongzi(20,t6);yidongzi(20,t7); yidongzi(20,t8);yidongzi(120,t9);yizi(t2);yizi(t3);yizi(t4);yi

15、zi(t5);yizi(t6);yizi(t7);yizi(t8);dot();for(z=0;z200;z+)kuang();for(z=0;z PWM_MAX) PWM_Match = 0;/判断是否超出， if(PWM PWM_Match) LED = 0;/如果PWM大于PWM对比值，则点亮LED else LED=0xff; if(Breath_Count = Breath_Speed) i+; Breath_Count = 0; if(Breath_Direction = 0) PWM+; if(PWM PWM_MAX) Breath_Direction = 1; else PWM

16、-; if(PWM = 0) Breath_Direction = 0; Breath_Count+; if(i=1000) i=0;EA=0; 七、注意事项1搭建LED一定要主要，焊接温度和静电问题！以上情况，会照成LED损坏，和LED微亮的情况。（ 距离LED灯头 3mm左右 电烙铁 放在上面加锡。5-10秒LED就会坏的，尽量焊接一个点在3秒左右，就算一次不成功也没事等他冷却了，在焊接）。静电 处理：电烙铁接地处理里没有地的，在电烙铁头铁壳上绑一根电线，脚才在 水泥地板上 线踩在脚下。2 LED的间距LED间距为20M，就是刚刚好标准洞洞板9个孔间距。3 光立方LED搭建的极性层为阳（+

17、）列为阴(-)八、总结自己总结九：参考文献1.模拟集成电路原理与实用电路，邮电出版社；2.模拟集成电路应用，西北工大出版社3.C程序设计，清华大学出版社。4.新概念51单片机c语言教程，电子工业出版社。附录A:PCB板元件布局图附录B：实物图附录c:完整效果程序#include#define layer P2#define oe P1#define led P0#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#define PWM_MAX 100#define LED P2 /呼吸灯控制uchar PWM = 1;uchar PWM_M

18、atch = 0;uint Breath_Speed = 500;uint Breath_Count = 0; uint Breath_Direction = 0;uint oe1, layer1, led1;uchar code t1=0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0

19、x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, ;uchar code t0=0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00

20、, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00

21、, ;uchar code t2=0x66, 0xE7, 0x99, 0x99, 0x99, 0x99, 0x42, 0x00, ;/3uchar code t3=0x00, 0x3C, 0x42, 0x81, 0x81, 0x81, 0xFF, 0xFF, ;/Duchar code t4=0x00, 0x6E, 0x91, 0x91, 0x91, 0x91, 0x6E, 0x00,;/8uchar code t5=0x00, 0x42, 0x81, 0x81, 0x81, 0x42, 0x3C, 0x00,;/c uchar code t6=0xFC, 0xFE, 0x03, 0x03,

22、0x03, 0x03, 0xFE, 0xFC,;/uuchar code t7=0x00, 0x66, 0x99, 0x99, 0x99, 0x99, 0xFF, 0xFF,;/buchar code t8=0x00, 0xC3, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xDB, 0xFF,;/euchar code t9=0x38, 0x7C, 0xFE, 0x7F, 0x7F, 0xFE, 0x7C, 0x38,;/心void delay(int t)char i;while(t-)for(i=0;i100;i+)void timerinit(void)TMOD = 0x02;

23、/设置定时器0工作方式为16位定时器TH0 = TL0 = 156; /设定初值ET0 = 1; /使能定时器TR0 = 1; /使能定时器中断EA = 1;void testled(void) int i, speed ;speed = 300;oe1=0x01;/测试oe移动是否正确led=0xff;layer=0xff;for(i=0;i8;i+)oe=oe1 ;delay(speed);oe1=1; oe=0;led=0xff;layer1=0x01;/测试层移动是否正确for(i=0;i8;i+)layer=layer1;delay(speed);layer1=1;layer=0xf

24、f;oe=0;led1=0x01;/测试led数据段移动是否正确for(i=0;i8;i+)led=led1;delay(speed);led1=1;/*此函数和下边的函函数连用,达到向上卷起的效果*/void layerup()char i;for(i=0;i8;i+) /一边都亮了,然后向上拉起一面layer=layer1;delay(400);layer1=1;layer1|=1;void dot(void)uchar i;int speed;speed=800;oe1=0x01;led=0x01;layer=0x01;for(i=0;i8;i+) /从里边向外边来,oe左移oe=oe1

25、;delay(speed);oe1=1;oe1|=1;layer1=0x01;layerup();layer=0x01;led1=0x01;oe=0x7f;for(i=0;i8;i+) /从左边向右边,led左移.led=led1;delay(speed);led1=1;led1|=1;layer1=0x01;layerup();layer=0x01;led=0x80;oe1=0x80;for(i=0;i=1;oe1|=0x80;led=0x80;layer1=0x01;oe=0;layerup();layer=0x01;oe=0xfe;led1=0x80;for(i=0;i=1;led1|=

26、0x80;layer1=0x01;layerup();void kuang()char i;i =20;/显示y横条layer =0x81;oe=0x00;led=0x81;delay(i);/显示 x横条layer=0x81;oe=0x7e;led=0xff;delay(i);layer=0xff;oe=0x81;led=0x81;delay(i);/*本函数实现的功能是吧一个字在一个z面显示出来,显示的长短阿时间 j要现实的数据 p */ /*本函数单独是不能用的 因为 没有设置oe的值 */void yidongzi(uint j ,uchar p) /本函数实现一个 把字从里边移动到外

27、边的效果 显示的时间长短为juchar i ,k, z ;while(j-)/每一个字刷新j次k=50;while(k-)/每一个字刷新j次led1=0x80;for(i=0;i=1;layer=0;/消隐 void full(uchar array)uchar i, k, a, z,m ;/time为刷新的次数,即刷新的z面oe1=0x01; for(m=0;m8;m+) /八个面的扫描 oe=oe1;k=100;while(k-)/每一个字刷新j次 /把一个z面刷新3000次led1=0x80;for(i=0;i=1;layer=0;/消隐 a+=8; oe1=1; /*/本函数实现 把一

28、个字 从0按照y轴移动 /*/void yizi(uchar array)uchar i; oe1=0x01;oe=oe1; yidongzi(20,array);for(i=0;i7;i+)oe=oe1;yidongzi(1,array);oe1=1;oe=0x80;yidongzi(20,array);void main(void)uchar z;uchar i;timerinit();while(1)if(EA=0) oe=0x80;yidongzi(20,t2);yidongzi(20,t3);yidongzi(20,t4);yidongzi(20,t5);yidongzi(20,t6

29、);yidongzi(20,t7); yidongzi(20,t8);yidongzi(120,t9);yizi(t2);yizi(t3);yizi(t4);yizi(t5);yizi(t6);yizi(t7);yizi(t8);dot();for(z=0;z200;z+)kuang();for(z=0;z PWM_MAX) PWM_Match = 0;/判断是否超出， if(PWM PWM_Match) LED = 0;/如果PWM大于PWM对比值，则点亮LED else LED=0xff; if(Breath_Count = Breath_Speed) i+; Breath_Count = 0; if(Breath_Direction = 0) PWM+; if(PWM PWM_MAX) Breath_Direction = 1; else PWM-; if(PWM = 0) Breath_Direction = 0; Breath_Count+; if(i=1000) i=0;EA=0;