论文总字数：15107字

摘 要

光立方是由多个LED发光二极管组合而成的立方体装置，通过编写程序或者制作动画，可以制作出许多复杂而又具有观赏性的静态图案或者动画，未来甚至可能以此为基础，真正实现复杂图像的三维显示。光立方是一个集实际型、经济型、性价比高的艺术品，它不仅仅局限于装饰，更是能够对于单片机控制系统电路设计研究的好课题。

本文介绍了一款以STC12C5A60S2单片机为核心的3D光立方的设计，阐述了整体设计思路，分析了系统软件硬件设计的主要方法。系统采用的是8*8*8模式构成的512个LED灯后组成的光立方，每层64个LED灯的阴极连在一起，每列的8个LED灯的阳极连接在一起。所设计的驱动电路采用APM4953芯片，同时介绍了STC12C5A60S2、74HC573、APM4953的使用方法及选用原因。对光立方的原理进行了详细的阐述。同时介绍了在调试过程中遇到的各方面问题以及解决方法，最后呈现出立体动画效果。

关键字：光立方；STC12C5A60S2；74HC573；APM4953

Design and Implementation of 3D LED Cube Based on Visual Temporary Principle

Abstract

LED cube is a cube-shaped stereoscopic display device consisting of LED light emitting diodes. Using monochrome or multicolor light emitting tubes, it can produce complex, flexible and attractive display effects, including static display of single stereogram, dynamic display and alternate display of multiple graphics. In the future, it may even be based on it to achieve three real complex images. Dimension display. Optical Cube is a practical, economical and cost-effective art. It is not only limited to decoration, but also a good subject for the design and research of single-chip control system circuit.

Introduces the design of a LED cube based on STC12C5A60S2 single-chip computer, expounds the whole design idea, and introduces the main methods of software and hardware design of the system. The system is composed of 512 light cubes with 8*8*8 mode. Each layer of 64 LEDs is connected by a common shade. Each bundle of eight LEDs is connected in the form of a common positive.APM4953 chip is used in the drive circuit. Meanwhile, the usage methods and selection reasons of STC12C5A60S2, 74HC573 and APM4953 are introduced.The principle of optical cube is described in detail. At the same time, it introduces the various problems encountered in the debugging process and solutions, and finally presents the effect of three-dimensional animation.

Keywords: LED cube，STC12C5A60S2，74HC573，APM4953

目 录

第一章 引 言 1

1.1课题的背景 1

1.2发展历程与现状 1

1.3研究目的和意义 1

1.4论文研究内容与结构安排 1

1.5本章小结 2

第二章 总体方案设计 3

2.1系统总体框图 3

2.2总体方案选择 3

2.2.1主控模块 3

2.2.2驱动模块选择 3

2.2.3显示模块选择 4

2.3光立方显示电路的基本框图 4

2.4工作原理 4

2.5本章小结 5

第三章 系统硬件设计 6

3.1硬件电路设计 6

3.2最小系统 6

3.2.1单片机最小系统 6

3.2.2时钟电路： 6

3.3光立方层控制电路 7

3.4光立方竖排控制电路 8

3.5光立方的制作 9

3.6光立方搭建方法 9

3.6.1将LED 从点到线的搭建 9

3.6.2将LED 从线到面的搭建 10

3.6.3将LED从面到体的搭建 11

3.7本章小结 11

第四章 系统软件设计 12

4.1软件设计总体思路 12

4.2主程序流程图设计 12

4.3动画软件设计 12

4.3.1模式一 12

4.3.2模式二 13

4.4本章小结 13

第五章 系统调试及结果分析 14

5.1系统调试 14

5.2结果分析 14

5.3本章小结 14

第六章 结论 15

致 谢 16

参考文献（Reference） 17

附 录 18

1、 实物图 18

2、 系统原理图 18

3、 pcb图 19

4、 程序 19

第一章 引 言

1.1课题的背景

随着我国经济的不断发展，人们接触艺术作品的机会与渠道也越来越多，鉴赏水平必然也得到了提升。更多的3D视觉作品开始出现在我们的生活中，一些逼真美丽的画面让人们仿佛置身于其中，带给人们视觉上的舒适美感。室外广告一直是商家对外宣传的重要途径，而随着社会不断进步，越来越多的城市发展成为不夜城。在夜幕下，传统的横幅、挂画以及墙壁广告的形式，已经不能满足高可见性的要求，在激烈的市场竞争中已经满足不了人们的需求。以灯光为信息载体的新型宣传方式也就应运而生，并得到快速发展，与传统的宣传形式达成了互补的形式。光立方相对于传统的平面宣传设备，具有了传统设备没有的3D表现效果，让用户随时可以方便地修改光立方的展示内容，充分展现了高效、低耗、易用的特点，是室外宣传极佳的选择之一。本课题要求基于人眼的视觉暂留原理制作出一种光立方控制系统。

1.2发展历程与现状

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