论文总字数：22539字

摘 要

光立方的设计其实主要是由8×8×8 的LED灯组成的模式，它的特点就是给人们带来不一样的视觉效果。其硬件主要分为三个部分：主控部分、驱动部分、显示部分。本设计为了节约成本，因此采用的主要芯片为STC12C5A60S2 系列的芯片。这种芯片自带A/D的转换的模式。其驱动电路是采用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，即可实现其功能。除了能显示3D 图形，还可以使用户自己扩展其他功能，例如：音乐播放器等。用户也可以在不改动其它电路的情况下设计出其它的图形。这些现象充分体现了制作成本低、显示效果好、功能完善的特点。最后，关于光立方的软件设计采用C语言编程，利用单片机芯片控制LED的亮灭，采用延时控制LED亮灭的时间，最终使得整个立体展现不同的造型和图案，给人们一种视觉上的震撼。

关键字：LED光立方；74HC573；STC12C5A60S2；ULN2803

Light Cube Design Based on MCU

Abstract

The design of light cube is mainly composed of LED lamp 8 x 8 x 8 model, which is characterized by a different visual effect to people. The hardware is mainly divided into three parts: the main control part, driving part, display part. In order to save costs, so the main chip of this design used for STC12C5A60S2 series chip. This chip A/D conversion mode. The driving circuit is used 74HC573 digital chip. An array of OUT[0] Light Cube to the eighth layer of the D0 data from the first layer of D0, OUT[1] and so on the number of groups on behalf of the cube to the eighth layer of the D1 data from the first layer of D1, can achieve its function. In addition to the 3D graphics display, you can also use their own households extended to other functions, such as: music player so on.The user can also produce other graphic design without changing the other circuit. The phenomenon of low production costs, fully embodies the characteristics of good display effect, perfect function. Finally, the software design of light cube using the C programming language, the use of single chip control LED light off, the delay control LED light off time, finally make the stereoscopic display of different shapes and patterns, to give people a visual shock.

Keywords: LED Light Cube; 74HC573; STC12C5A60S2; ULN2803

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 1

1.3 论文结构安排 2

第二章 系统的设计方案 3

2.1 单片机主控制模块 3

2.2 驱动模块 3

2.3 显示模块 4

2.4 本章小结 4

第三章 硬件电路的设计 5

3.1 单片机简介 5

3.2 工作原理 6

3.3 主控电路 8

3.4 驱动电路 8

3.5 本章小结 12

第四章 软件设计 13

4.1 单片机编程C语言 13

4.2 显示模块 14

4.2.1 显示模块的原理 14

4.2.2 显示程序的设计 15

4.3 本章小结 16

第五章 系统的焊接与调试 17

5.1 系统焊接的方法 17

5.2 硬件测试 20

5.2.1 系统的硬件故障以及解决办法 20

5.2.2 硬件调试 20

5.3 软件测试 21

5.3.1 系统的软件故障以及解决办法 21

5.3.2 软件调试 21

5.4 本章小结 21

第六章 结束语 22

致 谢 23

参考文献 24

附 录 25

第一章 绪 论

1.1 背景与意义

“光立方”^[1]一词对于热爱电子产品的人来说很早便出现了，它是有不同的发光物体组成的。自此，光立方一词便引起人们的关注。“光立方”可以根据不同人的喜好，可以呈现不同的形状以及音频,同时还具有使人们眼前一亮的视觉效果。

在这个信息飞速发展的时代，LED显示屏^[2]的出现在人们的生活以及工作当中有着一种非常重要的角色，无论走到哪里，都可以看到LED显示屏的应用：电视，手机等都离不开LED显示屏。因此，人们开发并设计3D的光立方，而且目前3D效果在许多方面都有着不可现在的作用，如电影，医疗。然而3D的光立方不仅可以展现多种多样的动画效果，增强人们视觉的立体感，增加人们的对它有更深的吸引力。3D技术的应用将来必定不可限量就目前来看立体的3D技术在很多领域已经应用非常广泛了，例如：航空航天，军事，教育行业，电视广播多媒体行业等。相信未来3D技术的应用将越来越广泛。实际上，光立方的效果一直点缀着人们生活的方方面面，而且制作起来材料比较常见，价格比较实惠，使更多的人们去尝试制作这个立方体。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内外研究现状

其实，对于现在迅速发展的社会来说，研究电子的人们对于“光立方”一词并不陌生。在21世纪发展的时代，多媒体技术将在信息社会中占主要地位。由于在未来对LED显示屏的需求，使得LED显示屏成为人们主要的关注点。同时，LED显示屏一般情况下分为图像显示屏以及视频显示屏，都是有它的点阵组成。前者可以与计算机同步显示出不同的字体以及图像，然而对视频显示屏来说，它可以控制微型计算机，使得图像与图文一起显示出来，同时可以传播不同的信息，还可以显示出各种各样的二维，3D的动画效果等功能。LED显示屏还拥有其他显示屏无法相比的优点，而且显示的画面立体感较强，在许多行业都广泛应用，如：交通，市场等领域。

LED显示屏已经应用到了我们生活中的方方面面，信息化的社会在发展，3D电影的出现给人们带来了无法言语的视觉体验。随着社会的不断发展以及进步，人们对LED显示屏的认识度也越来越深，目前LED显示屏现在正朝着可靠性高，亮度更高，全面化发展的方向。

1.2.2 国内研究现状

（1）我国LED产业发展现状

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