最新光立方课程设计说明
光立方毕业设计说明
学校代码：10129系别：计算机技术与信息管理系年份：2015毕业设计说明书题目：单片机8*8*8光立方小组成员：孟斌、静厚霖、宋金宝班级：11计教甲班指导教师：郭彬年月摘要随着人们物质生活水平的提高，人们对精神生活的追求也愈加强烈，对信息的渴求已成为了人们必不可少的需要，更加简捷与新颖的信息传递方式无疑会给人们带来耳目一新的感受。
而现代工具务求简捷化、便携化，因此，光立方显示装置的到来，必将会给人们带来一种新的方便的文化传递方式。
单片机8*8*8光立方，在60周年国庆大典上，在天安门前，被称为三大国宝之一的节目就是由我们小组所选的设计光立方组合而成；并且光立方是由LED灯组成，近看几年的发展，LED灯的用途越加的广泛起来，小组看到LED灯的发展前景，经过小组讨论，依据上述两点，最终决定选择光立方作为毕业设计。
光立方是基于人的视觉暂留原理的，通过分时刷新8*8*8构成的512个LED灯来显示输出文字或图案等信息的立体显示装置。
输出信号频率的控制通过单片机连接74hc573芯片来实现，由于人的视觉暂留原理，会由8个LED灯为列到8*8个LED灯为面再到8*8*8个LED灯为立方的过程产生一个立体的视觉效果，在立体视觉效果内的LED灯通过不同频率的刷新，会在立方区域内产生三维立体的图像，从而达到在该立体视觉上传达信息的作用。
本文以单片机、74hc573芯片、LED灯的实际应用为背景，介绍了以单片机、74hc573芯片、LED灯为核心系统的光立方立体显示设计的基本结构和基本原理。
【关键词】单片机、74hc573芯片、LED灯目录引言 (2)一．系统设计方案 (1)1.设计目的 (2)2.设计要求 (2)3.设计思路 (2)二．系统硬件设计 (4)1.基本原理图 (4)2、各部分功能 (4)（1）外部驱动电路模块 (4)（2）LED显示模块 (5)3、系统硬件 (5)（1）单片机控制 (5)（2）显示功能 (5)三．系统软件设计 (7)1.软件设计思路 (7)2.主程序流程图 (7)四．系统的硬件调试及软件调试 (8)1.常见的硬件故障 (8)（1）逻辑错误 (8)（2）器件失效 (8)（3）可靠性差 (8)（4）电源故障 (8)2.硬件调试方法 (8)（1）脱机调试 (8)（2）联机调试 (9)3.软件调试方法 (9)4.具体调试过程 (10)五、有关光立方的制作过程和心得体会 (11)六、作品使用说明 (13)七、制作过程 (14)1.LED灯面的焊接方式 (14)2.逐层LED灯负极的焊接 (16)3.电路版制作 (18)4.电路板上飞线的制作 (19)5.显示部分与电路板之间的焊接 (20)6.每层LED灯负极信号飞线的焊接 (21)八、总结 (22)九、致谢 (23)十、参考文献 (24)引言单片机是随着大规模集成电路的出现极其发展，将计算机的CPU，RAM，ROM，定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机。
基于单片机的光立方课程设计报告
单片机课程设计报告题目基于单片机的4*4*4光立方设计系别计算机科学系专业计算机科学与技术班级学号姓名指导教师日期【摘要】当今社会，随着电子行业的不断开展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。
成为现代生产和生活中不可缺少的一局部。
我们学习单片机也一个学期了，此次单片机课程设计，我采用的是STC12C5A60S2系列的单片机，设计一个4*4*4模式的"光立方〞。
将LED灯分成4层，利用程序来编写各种不同的效果来控制LED的亮灭，最终使得整个立方体展现不同的变换，美轮美奂，绚丽多彩。
【关键词】单片机课程设计光立方1绪论1.1课题研究的背景"光立方〞一词正逐渐引起了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。
所谓"光立方〞：就是在平面LED根底上开展起来的新的显示技术，通过复杂的程序控制，在三维空间能够显示具有立体感的图形、动画等。
由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的根底上不断增加难度，增加变换把戏，吸引电子爱好者对其研究、创新。
光立方是由LED灯组成，由于发光二级管质量比较稳定，使用寿命长，不用频繁地去更换，能减少本钱，更节能。
光立方作为一种特殊的显示资源，已用于一些广告行业、家庭、娱乐厅、会议室、大型演唱会、城市地标广场等场所的布置和装饰，还可以用于更广泛方面，具有广阔的应用前景。
1.2课题研究的意义本次毕业设计一改传统的平面流水灯的风格，而是从平面向立体开展，通过更宽广的三维空间呈现出更加绚丽的效果，直接冲击着人们审美视觉，不在停留在乏味的平面成像。
光立方主体局部由64个LED灯组成，在制作过程中锻炼学习动手焊接能力，并以低本钱，智能化产品对实现经济利益、商业价值的形成具有积极的推动作用。
光立方的研究极具创意和启发，而且可以低本钱、高效益的研究未来的3D技术。
毕业课程设计--光立方
摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。
本产品不仅可以像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还可以显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。
同时又增加了显示的花样和立体图案显示效果，可以广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为将来显示技术的进步和发展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉效果，而且画面图案更加非富多彩。
本设计是采用AT89S52单片机为核心控制器，八D边沿触发器（三态）74LS573扩展I/O口，完成硬件电路设计。
通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。
软件采用自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。
关键词: 52单片机;74HC573锁存器;8*8*8LED显示;ABSTRACTThis design produced a three-dimensional pattern of the LED light cube. This product can not only like a light-emitting diode dot matrix display plane static or dynamic screen can also display three-dimensional static or dynamic images，and to break the traditional program.While increasing the display patterns and three-dimensional effect can be widely used to display and decorative display for future progress and development to guide the direction，light cube display more visual effects than the light-emitting diode dot matrix，and the picture is more rich colorful. With a combination of graphics and characters more perfect display characteristics.The design is AT89S52 MCU core controller,eight D edge flip-flop 74LS574 (tri-state) expansion I/O port completion of the hardware circuit design. Programmed by software to control the data is downloaded to the MCU to complete the designs of the show. This design software is a top-down modular design,the system moving in the direction of distributed，small development,enhance the stability of the system's scalability and running.KEY WORDS: 52single-chip;74HC573latch;8*8*8 3DLED;目录1、设计要求与方案 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计要求 (1)1.3设计思路 (1)1.4设计的总体要求及方案选择 (2)2、工作原理 (3)2.1模块的简介 (3)2.2 3DLED光立方工作原理 (4)3、方案选择 (5)3.1电源的选择 (5)3.2 3D显示核心控制器 (5)3.3 I/O口扩展芯片的选择 (6)3.4 LED发光显示二级管 (6)4、硬件整体设计概述及功能分析 (8)4.1 系统概述 (8)4.2 系列单片机简介 (9)4.3 时钟电路设计 (9)4.4 复位电路设计 (10)4.5 74HC573芯片连接电路图与介绍 (11)5、主程序设计思路 (13)5.1程序流程框图 (13)5.2显示程序的设计 (13)5.2.1 LED显示屏的数据传送 (13)5.2.2 显示程序的设计 (14)6、硬件电路设计 (15)6.1 单片机与74HC573连接线路图 (15)6.2 LED焊接方法 (15)6.2.1焊前准备工作 (15)6.2.2焊接 (16)6.3 整体实物图 (17)7、程序设计分析与选择 (18)7.1单片机C语言主要特点 (19)7.2单片机C语言与标准语言的区别 (19)7.3数据类型的选用 (20)7.4算法设计问题 (20)7.5数据存储器的分配 (21)7.6单片机C语言与汇编语言的混合编程 (21)7.7程序分析选择 (23)8、程序设计 (24)9、设计结果分析 (28)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)1、设计要求与方案1.1 设计目的在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。
888光立方课程设计
888光立方课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握光立方的基本原理和制作方法，培养学生的创新意识和动手能力。
具体分为三个部分：1.知识目标：学生能够理解光立方的物理原理，包括光的传播、反射、折射等；掌握光立方的制作流程和技巧。
2.技能目标：学生能够运用光立方原理，独立完成一个光立方的设计和制作；培养学生的团队协作能力和问题解决能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到光立方在科技领域的应用价值，激发对科技创新的热爱和好奇心；培养学生的创新精神和实践能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的原理、制作方法和应用。
具体安排如下：1.第一章：光立方概述，介绍光立方的定义、发展历程和应用领域；2.第二章：光立方的物理原理，讲解光的基本性质、光的传播、反射、折射等现象；3.第三章：光立方的制作材料和工具，介绍光立方制作所需的材料、工具及其使用方法；4.第四章：光立方的制作流程，讲解光立方的设计、搭建、调试和优化等环节；5.第五章：光立方的创新应用，介绍光立方在各个领域的应用案例，探讨光立方的未来发展。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合的方式，包括：1.讲授法：教师讲解光立方的基本原理、制作方法和应用，引导学生掌握相关知识；2.实践操作法：学生动手制作光立方，培养学生的实践能力和创新意识；3.案例分析法：分析光立方的实际应用案例，帮助学生了解光立方的应用价值；4.小组讨论法：学生分组讨论光立方的制作过程中的问题，培养团队协作能力。
四、教学资源为了支持教学内容的实施，本课程准备以下教学资源：1.教材：《光立方制作教程》，为学生提供系统的学习材料；2.参考书：《光学原理与应用》、《创新制作教程》等，为学生提供拓展阅读资料；3.多媒体资料：制作光立方的视频教程、动画演示等，帮助学生更好地理解光立方的制作过程；4.实验设备：为学生提供光立方制作所需的实验材料和设备，如LED灯、电路板、显微镜等。
音乐光立方实验报告
一、摘要本实验旨在设计并实现一个音乐光立方，该光立方能够根据音乐的节奏和旋律变化，动态地展示出绚丽的视觉效果。
通过巧妙地结合音乐信号处理和LED显示技术，使光立方能够“跳舞”，为观众带来一场视觉盛宴。
本报告详细介绍了音乐光立方的整体设计、电路设计、软件编程以及实验结果。
二、目的与要求1. 设计并实现一个音乐光立方，使其能够根据音乐节奏和旋律变化动态显示。
2. 确保光立方显示效果丰富、绚丽，给观众带来视觉冲击。
3. 控制光立方功耗，确保其长时间稳定运行。
三、整体设计1. 硬件设计：- 采用Arduino作为主控芯片，负责接收音乐信号、控制LED灯的显示。
- 使用多个LED灯组成一个立方体，每个LED灯通过独立驱动电路连接到Arduino。
- 引入麦克风作为音乐信号输入设备，将声音信号转换为电信号。
2. 软件设计：- 编写程序实现音乐信号处理，提取音乐节奏和旋律信息。
- 根据音乐信号变化，实时调整LED灯的亮度、颜色和闪烁频率，实现动态显示效果。
- 设计多种显示模式，如音乐节奏模式、旋律模式、全彩模式等。
四、电路设计与元件选择1. 主控芯片：Arduino UNO2. LED灯：RGB LED灯，数量为8个3. 驱动电路：采用NPN三极管驱动LED灯，每个LED灯独立驱动4. 麦克风：动圈式麦克风5. 电阻、电容等元件：用于电路搭建和滤波五、模块电路的组装与焊接1. 按照电路图连接各个元件，确保电路连接正确。
2. 使用万用表测试电路连通性，确保无短路、断路等问题。
3. 组装麦克风、LED灯和Arduino主控板，连接电源。
六、电路的调试和调试出现的问题1. 连接电源，运行程序，观察LED灯显示效果。
2. 调整程序参数，如亮度、颜色、闪烁频率等，以达到最佳显示效果。
3. 在调试过程中，发现以下问题：- 部分LED灯显示效果不佳，经检查发现驱动电路存在故障，更换驱动电路后问题解决。
- 麦克风灵敏度不足，导致音乐信号处理效果不佳，调整麦克风位置和灵敏度后问题得到改善。
444光立方课程设计
444光立方课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光立方的基本概念、原理和应用，提高学生的科学素养和解决问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光立方的定义、特点和基本原理，掌握光立方的构造方法和操作技巧，了解光立方的应用领域。
2.技能目标：学生能够运用光立方进行简单的计算和建模，能够利用光立方解决实际问题，提高学生的科学思维和创新能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到光立方在科学技术和社会发展中的重要性，增强对科学的兴趣和好奇心，培养学生的科学精神和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的基本概念、原理和应用。
具体内容包括：1.光立方的定义和特点：介绍光立方的概念，解释光立方的特性和优势，引导学生了解光立方的应用前景。
2.光立方的构造方法：讲解光立方的构造原理和方法，引导学生掌握光立方的制作技巧，培养学生的动手能力。
3.光立方的操作技巧：介绍光立方的操作方法和技巧，通过实际操作练习，使学生熟练掌握光立方的使用。
4.光立方的应用领域：讲解光立方的应用案例，使学生了解光立方的应用范围和价值，激发学生的学习兴趣。
三、教学方法为了实现教学目标，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握光立方的基本概念和原理，引导学生理解光立方的构造方法和操作技巧。
2.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流和合作，培养学生的科学思维和创新能力。
3.案例分析法：通过分析光立方的应用案例，使学生了解光立方的实际应用，引导学生运用光立方解决实际问题。
4.实验法：安排学生进行实验操作，使学生亲身体验光立方的构造和操作过程，提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将选择和准备适当的教学资源。
具体包括：1.教材：选择适合学生水平的教材，为学生提供系统的学习材料，帮助学生掌握光立方的基本概念和原理。
444光立方课程设计
444光立方课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握光立方的基本概念、原理和应用，培养学生的空间想象能力和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解光立方的定义、特点和基本原理，了解光立方的应用领域，如光学、物理、数学等。
2.技能目标：学生能够通过观察、实验和计算，分析和解决光立方相关的问题，提高学生的实践操作能力和科学思维能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够培养对光立方的兴趣和好奇心，提高学生对科学探究的热情和积极性，培养学生的团队合作意识和创新精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光立方的定义和特点、光立方的原理和计算方法、光立方的应用领域等。
具体安排如下：1.第一章：光立方的定义和特点，介绍光立方的概念和特点，理解光立方的基本性质。
2.第二章：光立方的原理和计算方法，学习光立方的原理和计算方法，掌握光立方的操作技巧。
3.第三章：光立方的应用领域，了解光立方的应用领域，如光学、物理、数学等，探索光立方的实际应用案例。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，介绍光立方的基本概念、原理和应用，帮助学生建立知识框架。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享对光立方的理解和思考，促进学生之间的交流和思维碰撞。
3.案例分析法：分析光立方的实际应用案例，让学生了解光立方的应用领域和实际价值。
4.实验法：进行光立方实验操作，让学生亲身体验光立方的原理和应用，提高学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，如《光立方导论》、《光立方实验指导》等，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《光学原理》、《数学模型》等，供学生进一步深入学习和研究。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件和教学视频，通过图文并茂的形式，生动展示光立方的原理和应用。
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信息职业技术学院说明书()设计()题目:________________________基于单片机的光立方控制系统设计专业: 应用电子技术班级: 应电11-2学号:姓名:指导教师:二0一三年十一月二十日目录摘要光立方是一个长、宽、高由8×8×8 个LED 灯组成的真实3D 立方体显示器。
其最大的特点，就是带给观赏者立体的超酷的3D视觉体验。
本设计的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STC12C5A60S2 芯片，驱动电路是采用我们常用ULN2803芯片，显示电路采用八个74HC595移位寄存芯片控制每一面LED灯。
本设计采用C语言编程，通过对单片机编程来控制LED的亮灭，采用延时控制来LED亮灭时间的长短，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。
关键字光立方，移位寄存器74HC595，单片机STC12C5A60S2，驱动芯片ULN2803第一章绪论随着人们生活水平的不断提高，3D效果的欣赏已经成了人们的追求，美轮美奂的观赏让人醉心不已，给人带来无比宽松舒适的美感。
3D技术的将来必有广泛应用。
仅3D打印技术这一还处在萌芽阶段的技术就已经在世界掀起了巨大波澜。
就现有来看3D 技术已经应用于军工、航空航天、水下作业、模拟分析等高端领域。
随着科技发展3D 技术的成本也会越来越低，相信3D电视将来也会像液晶电视一样走入普通家庭。
3D技术在未来还可以应用于教学，医学，地下采矿，空中导航等领域。
但就目前的发展，3D还不能够普及到人们的生活中，这也就萌发了人们对于3D的设计。
因此，本课题以发光二极管的搭建的8×8×8立体点阵，是一个长、宽、高由8×8×8个LED灯组成的真实3D立方体显示器。
采用单片机STC12C5A60S2为核心编程技术，对发光二极管进行控制，使其显示出不同的花样，带给人未来3D技术的科技体验。
led_光立方课程设计
led_光立方课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解光立方的基本原理，掌握LED的发光特性及电路连接方式。
2. 学生能够运用数学知识，设计出符合要求的光立方结构。
3. 学生了解光立方在现实生活中的应用，如照明、装饰等领域。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，动手搭建一个简易的光立方模型。
2. 学生能够通过编程控制光立方的亮灭、颜色变化等，提高动手实践能力。
3. 学生能够运用团队协作、沟通技巧，共同完成光立方的设计与制作。
情感态度价值观目标：1. 学生对科学探究产生兴趣，培养创新精神和实践能力。
2. 学生认识到科技与生活的紧密联系，增强环保意识，关注可持续发展。
3. 学生在团队协作中学会互相尊重、互相帮助，培养良好的合作精神。
本课程针对中学生设计，结合学生年龄特点，注重实践性与创新性。
课程内容紧密联系课本知识，旨在帮助学生将理论知识运用到实际中，提高学生的动手能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生达到以上所述的具体学习成果，为后续的教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 光立方原理与设计- 介绍LED的基本原理、发光特性和应用。
- 学习光立方的基本结构、设计方法及制作步骤。
- 结合数学知识，分析光立方的几何形状、尺寸及光学效果。
2. 光立方制作与编程- 学习光立方电路的连接方法，掌握电子元件的使用。
- 动手搭建光立方模型，熟悉工具和材料的使用。
- 学习编程知识，掌握光立方的控制原理，实现亮灭、颜色变化等功能。
3. 光立方应用与拓展- 了解光立方在现实生活中的应用，如照明、装饰等。
- 探讨光立方在节能、环保方面的优势，关注可持续发展。
- 拓展学生思维，激发创新意识，尝试对光立方进行改进和创新。
教学内容参考教材相关章节，结合课程目标，制定以下教学进度：第一课时：光立方原理与设计第二课时：光立方制作与编程（上）第三课时：光立方制作与编程（下）第四课时：光立方应用与拓展三、教学方法为了提高教学效果，激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下多样化的教学方法：1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，向学生传授光立方的基本原理、设计方法等理论知识。
3D8光立方制作教学文案
3D8光立方制作3D8光立方制作目录一、摘要 (1)二、关键字 (1)三、引言 (2)四、正文 (2)（一）、主要元件介绍 (3)1、STC12C5A60S2 (3)2、74HC573 (3)3、ULN2803 (4)（二）、工作原理 (5)1、驱动模块原理 (6)（三）、元器件选择 (7)（四）、制作、调试 (8)1、制作 (9)2、调试 (11)五、结束语 (13)六、参考文献 (12)七、附录（程序） (13)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STC12C5A60S2 芯片，驱动电路是采用我们常用74HC573数字芯片。
数组 OUT[0]代表光立方从第一层 D0 到第八层 D0 的数据，以此类推数组 OUT[1] 代表光立方从第一层 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，STC12C5A60S2，ULN2803三、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/PWM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。
3D8光立方作品说明书
8*8*8光立方作品说明书摘要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，由于3D电影给人们带来了更加震撼的视觉体验。
于是想设计出一种3D显示屏。
通过向指导员的学习了解，知道LED显示分静态显示和动态显示，以及两种显示的控制方法：LED共阴和共阳接法不同的驱动方法。
在网站上查找相关的文献时，我们了解LED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。
另外在电子工程师之家看到过不少网上朋友发帖子，晒自己制作的3D光立方显示，5*5*5的、有8*8*8的、甚至还有一个16*16*16的。
在爱折腾网站也曾看过有用蓝色LED和白色LDE制作的光立方。
在运动会的开幕式上，物理与电子信息学院展示了光立方，经过搜集资料看了视频了解后，我们被光立方的立体感吸引了，我们向物理与电子信息学院的同学学习制作一个光立方，一方面满足自己的兴趣爱好之心，另一面也锻炼我们的动手能力。
于是我最终确定也制作一个蓝色LED 显示8*8*8的光立方。
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，大概的距离是17cm*17cm*17cm(长.宽.高)，主要分为三个模块：主控模块驱动模块显示模块；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12C5A60S2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。
444光立方课程设计
444光立方课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解光立方的基本原理，掌握光立方中光的传播、反射、折射等物理现象。
2. 学生能掌握光立方中光学元件的使用，如透镜、反射镜等，并了解其在光路中的作用。
3. 学生能运用数学知识，如几何、三角等，分析光立方中光路的变化和计算相关参数。
技能目标：1. 学生能运用光立方设备进行实验操作，掌握基本的实验技巧和数据处理方法。
2. 学生能通过团队合作，设计并搭建光路，解决实际问题。
3. 学生能运用所学知识，创新设计光立方应用，提高实际操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习光立方，培养对物理科学的兴趣和好奇心，增强探究精神。
2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养团队精神和责任感。
3. 学生通过光立方课程，认识到物理知识在实际应用中的价值，提高学以致用的意识。
本课程针对四年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，设计具有实用性和趣味性的光立方教学内容。
通过本课程的学习，学生将掌握光立方的基本知识和技能，提高解决问题的能力，同时培养良好的情感态度价值观。
课程目标具体明确，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 光立方基本原理：- 光的传播、反射、折射等物理现象；- 光学元件（透镜、反射镜等）的作用及其在光路中的应用；- 光路分析及几何、三角等数学知识的运用。
2. 实践操作与技能培养：- 光立方设备的认识与操作；- 实验技巧和数据处理方法；- 设计并搭建光路，解决实际问题。
3. 创新设计与团队协作：- 光立方应用的创新设计；- 团队合作能力的培养；- 物理知识在实际应用中的价值体现。
教学内容按照以下教学大纲安排和进度：第一周：光立方基本原理学习，光学元件的认识；第二周：光的传播、反射、折射现象实验，光路分析；第三周：透镜、反射镜在光路中的应用，几何、三角知识运用；第四周：实践操作，设计并搭建光路；第五周：创新设计光立方应用，团队协作与展示。
LED光立方课程设计
目录1 课程设计要求及总体方案介绍............................................ 错误！未定义书签。
1.1 设计课题任务要求..................................................... 错误！未定义书签。
1.2 3D LED光立方的优越性及主要应用........................ 错误！未定义书签。
1.3 设计课题主要原理..................................................... 错误！未定义书签。
1.4 3D LED设计总体方案................................................ 错误！未定义书签。
2 硬件系统设计........................................................................ 错误！未定义书签。
2.1 硬件各部分电路原理介绍......................................... 错误！未定义书签。
2.2 LED灯的选择.............................................................. 错误！未定义书签。
2.3 LED灯制作过程.......................................................... 错误！未定义书签。
3 软件系统设计........................................................................ 错误！未定义书签。
3.1 3DLED主函数及主流程图.......................................... 错误！未定义书签。
光立方单片机技术课程设计说明书大学论文
《单片机技术》课程设计说明书光立方学院：学生姓名：指导教师：专业：班级：学号：完成时间：湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院 专业： 指导教师学生姓名课题名称 光立方 内设计内容及任务一、设计任务 设计一个具有特定功能的光立方。
二、设计内容 1、光立方的硬件系统 （1)单片机最小系统模块 （2）供电模块 （3）光立方显示模块 （4）键盘模块 （5）驱动模块 2、光立方的软件系统 （1）系统监控程序模块 （2）光立方显示程序模块 （3）键盘程序模块三、设计要求该光立方上电或按键复位后能自动显示P.，进入准备工作状态。
该光立方可以通过键盘选择显示花样，切换花样，停止显示。
要求4×4的光立方硬件，并且显示四种及以上花样。
主主要参考资料[1]李广弟.单片机基础[M].第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2003.6.[2]李全利.单片机原理及应用（C51编程）[M].北京：高等教育出版社，2012.12. [3]马忠梅.单片机的C 语言应用程序设计[M].第4版.北京：北京航空航天大学出版社，2003.6.[4]李光飞.单片机C 程序设计指导[M].北京:北京航空航天大学出版社，2003.01. [5]李光飞.单片机课程设计实例指导[M].北京:北京航空航天大学出版社，2004.9.教研室意见教研室主任：（签字）年 月 日摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。
成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。
设计采用4*4*4的光立方模式，硬件主要分为七个模块：主控模块、驱动模块、显示模块、键盘模块、电源模块、复位模块、下载模块。
采用的主控芯片为AT89S52 芯片，驱动电路是采用了常用74HC573数字芯片,设计采用C语言编程，通过单片机I/O口控制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。
光立方项目设计说明书
工程技术综合实践项目设计报告（电类）8x8x8光立方点阵西安理工大学工程训练中心2014年 10月 27 日指导教师（签字）：1概述二十一世纪的显示技术将是平板显示的时代。
基础材料的产业化，使LED 显示产品成本下降，应用加快发展。
LED 产品性能的提高，使LED 灯的显示屏的亮度、色彩、白平衡均达到比较理想的效果。
但是考虑到此次光立方显示的效果问题，我们还是决定选用5mm 的蓝色雾灯。
本次设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管立方显示体，能够通过编写程序来实现对每一个发光二级管的亮灭控制，从而可以显示多种多样的图案。
为了吸引观众增强显示效果，可以有多种显示模式。
按照图文运动的特点又可以分为闪烁、平移、旋转、缩放等多种显示模式。
2 总体设计2.1 系统功能及技术指标本作品是由512只LED 组成的长宽高均为8个LED 的正方体点阵，主要实现文字，图形的显示，显示效果立体感强，能够成为一件科技感十足的艺术品。
系统控制采用51单片机，通过输出高低电平控制LED 的状态，74hc595扩展单片机IO 口，使单片机具有64路输出。
通过74HC245D 控制层，最终实现对512只LED 中的任意一个的控制。
2.2 系统构成2.3 主要设备及元器件选型（１）STC12C5A60S2系列单片机是单时钟/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, 能够满足快速驱动多只LED 的需求。
（２）74HC595 是一款漏极开路输出的CMOS 移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。
其特点是高速移位时钟频率Fmax>25MHz，标准串行（SPI）接口，CMOS 串行输出，可用于多个设备的级联，低功耗：TA =25℃时，Icc=4μA（MAX），可满足驱动多只LED的需求。
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光立方课程设计说明《单片机技术》课程设计说明书光立方学院：电气与信息工程学院学生姓名：周剑波指导教师：贾雅琼职称副教授专业：电气工程及其自动化班级： 1202学号： 1230140245完成时间： 2015年7月湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化摘要当今社会，随着电子行业的不断发展，单片机的应用从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法，已广泛的应用在工业自动化、通信、自动检测、信息家电、电力电子航空航天等各个方面。
成为现代生产和生活中不可缺少的一部分。
设计采用4*4*4的光立方模式，硬件主要分为七个模块：主控模块、驱动模块、显示模块、键盘模块、电源模块、复位模块、下载模块。
采用的主控芯片为AT89S52 芯片，驱动电路是采用了常用74HC573数字芯片,设计采用C语言编程，通过单片机I/O口控制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。
关键词：光立方；AT89S52；74LS573锁存器目录1 绪论 01.1 光立方的背景 01.2 研究的意义 02 设计要求和方案介绍 (1)2.1 设计要求 (1)2.2 方案介绍 (1)2.2.1 系统整体框图 (1)2.2.2 光立方发光原理 (2)3 系统硬件电路设计 (3)3.1 主要元器件的介绍 (3)3.1.1 AT89S52芯片介绍 (3)3.1.2 74HC573芯片介绍 (4)3.1.3 四位一体数码管介绍 (4)3.2 硬件电路模块介绍 (6)3.2.1 最小系统模块介绍 (6)3.2.2 驱动模块介绍 (8)3.2.3 键盘模块介绍 (9)3.2.4 显示模块介绍 (9)4 软件系统说明 (11)4.1 软件系统模块 (11)4.2 软件系统模块的程序流程框图 (11)5 光立方系统测试 (14)5.1 操作说明 (14)5.2 测试结果 (14)5.3 结果分析 (16)5.4 设计结论 (16)5.5 设计体会 (16)结束语 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录 (20)附录A 原理图 (20)附录B 实物图 (22)附录C 元件清单 (23)附录D 程序清单 (24)1 绪论1.1 光立方的背景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，并得到了全球的高度肯定。
所谓“光立方”：就是在平面LED基础上发展起来的新的显示技术，通过复杂的程序控制，在三维空间能够显示具有立体感的图形、动画等。
由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的基础上不断增加难度，增加变换花样，吸引电子爱好者对其研究、创新。
1.2 研究的意义光立方作为一种特殊的显示资源，已用于一些广告行业、家庭、娱乐厅、会议室、大型演唱会、城市地标广场等场所的布置和装饰，还可以用于更广泛方面，具有广阔的应用前景。
随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。
目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。
而且,光立方的研究对未来的3D技术有很大的借鉴和启发作用。
2 设计要求和方案介绍2.1 设计要求光立方上电或按键复位后能自动显示P.，进入准备工作状态。
光立方可以通过键盘选择显示花样，切换花样，停止显示。
要求4×4的光立方硬件，并且显示四种及以上花样。
2.2 方案介绍2.2.1 系统整体框图系统主要由主控电路、时钟电路、复位电路、驱动电路、电源电路、独立键盘电路、数码管显示电路、LED光立方电路组成；时钟电路、复位电路和独立键盘电路作为单片机输入，LED光立方电路和数码管显示电路作为单片机输出，系统框图如图1所示。
图1 系统框图2.2.2 光立方发光原理光立方设计采用的是4*4*4的模块，采取层共阴，竖共阳的接法，即每一层的LED灯引出一个阴极。
共阴极直接接到AT89S52单片机的P3口线的P3.7-P3.4，竖共阳引出16根导线通过74HC573锁存器接到单片的P0口和P2口。
独立式键盘接到P1口线。
数码管显示电路接到P0口和P2口。
通过编写C 语言程序使光立方按不同的花式变化。
3 系统硬件电路设计3.1 主要元器件的介绍3.1.1 AT89S52芯片介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 系统可编程Flash 存储器。
使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵活的8位CPU 和在系统可编程Flash ，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
AT89S52单片机引脚图如图2所示。
图2 AT89S52引脚图VCC 和GND ：分别为外接电源和接地。
P0-P3：为输入/输出口线。
其中P3口每一位有第二功能RST/VPD ：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。
ALE ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地址字节。
在Flash 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
_________PSEN ：外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次_________PSEN 有效。
Vpp EA /____：当____EA 保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.1.2 74HC573芯片介绍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。
74HC573引脚图如图3所示图3 74HC573引脚图3.1.3 四位一体数码管介绍设计采用的是四位一体共阳极的数码管，其内部电路已经连接好，引出的管脚如图4所示。
上面八根引脚是段控引脚，下面的是位控引脚。
通过输入位控和段控信号使数码管按自己想要的方式点亮。
图4 四位一体数码管引脚图3.2 硬件电路模块介绍3.2.1 最小系统模块介绍单片机最小系统由单片机、电源电路、复位电路、时钟电路以及下载电路等部分组成。
最小系统的原理图如图5所示图5 最小系统电路图（1）电源电路。
单片机的输入电压为直流+5V，必须接通+5V 的直流电源才能正常工作。
为了获得+5V电源电压，采用12V变压器将220V电压降压成所需要的12V交流电压，通过整流、滤波、稳压、给系统提供稳定的直流电压+5V。
整流桥选择2W10型号，承受电流的能力为2A，最大耐压能力为1000V。
通过计算，滤波电容C5、C6取标称值470μF,减少纹波系数电容C2取0.1μF，稳压芯片选取LM7805，为了保护发光二极管不被烧坏，加上1K的保护电阻R12，才能输出稳定的+5V电压。
电源电路如图6所示。
图6 电源电路（2）复位电路。
复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。
硬件系统中采用的是AT89S52单片机，需要在复位管脚RST上产生两个周期的高电平才能使单片机复位。
因此，在复位键没有按下时，由计算可得，电容C1选取22μF，电阻R9取1K；当复位键按下，复位端经电阻R10与VCC接通，由于电阻R9与R10分压，为保证复位信号有效，电阻R10取200Ω。
复位电路如图7所示。
图7 复位电路图（3）时钟电路。
对于AT89S52来说，片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和 XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，电容器C3、C4起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为5～33pF。
但在时钟电路的实际应用中一定要注意正确选择其大小，并保证电路的对称性，尽可能匹配。
设计中采用大小为33pF的电容和12MHz的晶振，其时钟电路如图8所示。
图8 时钟电路图（4）下载电路。
下载电路用于连接下载线，将程序下载到单片机内部。
主体部分就是一个下载口，接到电路中。
下载电路如图9所示图9 下载电路图3.2.2 驱动模块介绍设计采用的是两块74HC573芯片并联驱动。
驱动模块电路如图10所示，光立方是竖共阳、层共阴的，共阳引出的十六根导线用74HC573芯片驱动，通过芯片接到P0口和P2口。
共阴引出的四根导线直接接到P3.7-P3.4口线。
图10 驱动模块电路图3.2.3 键盘模块介绍设计采用的是独立式键盘，一共用到四个按键。
各个按键之间互不干扰，每个按键控制光立方的一种显示状态。
按键部分电路如图11所示，按键S1-S4分别接到单片机P10-P13口线上。
单片机芯片额四个口线都加了上拉排阻，按键按下时，对应口线的电平将被拉低。
图11 键盘模块电路图3.2.4 显示模块介绍数码管显示模块主要由一个四位一体数码管、74HC573驱动芯片和8个470Ω的电阻构成。
数码管显示模块电路如图12所示。
数码管实际上是由二极管构成,发光二极管正常工作时，其两端正向压降约为1.6V，正向电流约为10mA。
为了使数码管达到一定的亮度，就使用芯片74HC573放大电流，来作为数码管的驱动控制数码管的段控。
同时又不使电流过大而损坏数码管，因此在P0串上470Ω的电阻，来达到限流的作用。
图12 显示模块电路图光立方显示模块是由64个LED组成的，采取层共阴、竖共阳的方法焊接成一个立方体。
层共阴引出四根导线，竖共阳引出十六根导线。
如图13所示。
图13 光立方显示模块电路图4 软件系统说明4.1 软件系统模块软件系统包括监控模块，键盘模块和显示模块，各模块行驶各自的功能，然而又紧密联系，共同组成了光立方的软件系统。
软件系统系统总的C语言程序见附录D。
监控模块是软件系统的主体，反映到C语言程序中就是主程序，是编程时的整体思路。
程序的成功与否和它的关系密不可分。