基于STC51单片机光立方设计与实现

毕业论文（设计）

题目：基于STC51单片机的光立方设计与实现

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学号：**********

层次：本科

专业：软件工程

班级： 12级（13）班

指导教师：***

独创性声明

一、本论文是本人独立完成；

二、本论文没有任何抄袭行为；

三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消本人答辩资格。

承诺人（签名）：

年月日

摘要本设计使用51系列的单片机STC15F2K60S2作为整个设计的控制，每层的64个LED通过层共阴的形式连接起来。每束的8个LED通过共阳的形式连接起来。使用74HC593控制各束LED的阳极，使用ULN2803控制各层的阴极。组成一

个由512个LED、规格为8*8*8的立方体。同时介绍了STC15F2K60S2、74HC573、ULN2803的使用方法及选用原因。同时介绍了在调试过程中，遇到的软、硬件方面

的问题以及解决方法。对光立方的原理进行了详细的阐述，并详细的介绍了光立方

在应用方面的意义。

关键词光立方；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803；LED

Summary This design uses 51 series microcontrollers STC15F2K60S2 as the control of the entire design, form each of 64 LED by connecting the common cathode layer. Each bundle of eight LED connected through common anode form. Use 74HC593 control each beam LED anode, cathode layers using ULN2803 control. Composition consisting 512 LED, specifications for the cube 8 * 8 * 8. Also introduced STC15F2K60S2,74HC573, ULN2803 to use and selection reasons. Also introduced the problem in the debugging process, encountered software and hardware and solutions. Light cube principle set forth in detail, and describes in detail the significance of light cube applications.

Keywords light cube；74HC593；STC15F2K60S2；ULN2803;LED

目录

1 前言 (1)

1.1研究的背景 (1)

1.2研究的意义 (1)

1.3研究内容和结构 (1)

2 总体设计 (2)

2.1 系统的设计方案及工作原理 (2)

2.2 各模块元件选择 (3)

2.2.1 控制模块元件的选择 (3)

2.2.2 驱动模块元件的选择 (3)

2.2.3 显示模块元件的选择 (4)

3 硬件电路设计与实现 (4)

3.1 硬件电路布局 (4)

3.2 控制模块电路的设计 (5)

3.2.1 单片机的说明及引脚规划 (5)

3.2.2 电源电路的设计 (6)

3.2.3 串口选择电路的设计 (6)

3.2.4 程序下载及串口通信电路的设计 (7)

3.3 驱动模块电路的设计 (7)

3.3.1 ULN2803的说明及引脚规划 (7)

3.3.2 74HC573的说明及引脚规划 (8)

3.4 显示模块电路的设计 (9)

3.5 光立方搭建方法 (9)

3.5.1 弯折LED的引脚 (9)

3.5.2 光立方的焊接 (11)

3.5.3 元器件的焊接 (13)

4 软件设计 (13)

4.1显示程序的设计 (14)

4.2 光立方的显示数据 (15)

4.2.1 内置显示数据 (15)

4.2.2 串口接收显示数据 (17)

4.2.3 显示数据来源的选择 (18)

4.3 显示数据的获取 (19)

5 测试和问题分析 (20)

6结论 (20)

附录 (21)

参考文献 (23)

致谢语 (24)

1 前言

1.1研究的背景

在高速的信息、商业发展过程中，LED点阵广告显示器得到了广泛的应用，LED 点阵显示屏已逐步取代传统的大尺寸纸质广告，在大街小巷常见的LED点阵显示屏都得益于LED灯的发明。通过学习《模拟电路》了解到我们常说的LED就是发光二极管，发光二极管必须在一定的电压和电流区间才能点亮，而且不同的发光二极管所需电压和电流也不相同。通过对《单片机》、《数字电路》的学习，懂得了单片机的拥有处理功能强、速度快、低电压、低功耗等优点。在点阵显示课程的学习中，懂得把LED灯通过共阴或共阴的接法，再通过动态扫描、静态扫描就可以把LED灯点亮，且使用动态扫描的方式，有节省I/O口的优点。在学习过程中得知动态扫描是常用的LED显示方法。使用动态扫描，需要有驱动器对LED灯进行控制，而LED 灯有需要在特定的电压、电流区间才能点亮。LED灯有着高亮度、低功耗的有点。由LED点阵组成的显示屏可以显示各种想要的文字、图案。但常见的LED点阵显示屏都是平面显示屏，平面显示屏有一个明显的不足：无立体感。

1.2研究的意义

本设计提出使用LED灯构成8*8*8光立方显示屏。本设不仅拥有显示文字、图案的功能，增加了立体显示的功能。本光立方的设计克服了平面LED点阵显示屏的缺点，及立体和动态于一体，动态、立体的显示方式更能吸引眼球，本设计应用于商业广告时，可以得到更好的宣传效果。特别是厂商在产品推广的时候，需要使用多张图片对一个产品的结构进行展示，然而这种展示方式，不仅耗费版面，而且只展示了特定的部位。使用光立方显示屏，可以把产品以立体的方式展现给消费者，消费者可从不同的角度对产品进行观察，使得消费者对产品外形有具体的认识。

1.3研究内容和结构

本设计主要研究基于STC51单片机的光立方设计与实现。