基于单片机的光立方设计与制作

2022-12-04

光立方的设计与制作已成为电子爱好者首选产品, 3D炫酷的视觉效果是学生选择此产品设计的直接原因, 经过网上查询, 此产品涉及我们电子相关类专业的几门重要学科, 最终选择光立方作为我们这次设计和制作的产品。通过这次的电路制作, 能够巩固所学知识, 理论联系实际, 培养学生知识的综合运用能力、提高学生的实际动手能力, 培养学生的团队协作精神, 为以后就业打下良好的基础[1]。

一、总体系统设计

本设计采用比较成熟的光立方系统设计方法, 本系统设计包括三个核心模块:主控模块、驱动模块和显示模块, 采用80C52单片机作为主控制模块, 8个74ALS573为列驱动电路, 1个ULN5803为层驱动电路, 采用8*8*8LED二极管构成三维显示立方体。系统总体设计框图如图1所示[2]。

二、硬件设计

本设计采用80C52作为主控芯片, 加上时钟电路和复位电路构成单片机最小系统;采用8个八路3态输出的非反转透明锁存器74HC573作为列驱动电路;采用八路NPN达林顿连接晶体管ULN2803作为层驱动电路;采用8*8*8LED发光二极管组成真实的3D立方体显示电路[3]。

三、软件设计

光立方采用动态显示方式, 利用人眼视觉暂留特性, 在每秒内显示20帧以上的画面达到呈现连续画面的效果。光立方采用单片机作为主控制器, 利用单片机控制LED的亮灭, 采用延时控制LED亮灭时间, 最终显示多种多样的图案。具体显示效果需要编写程序, 我们采用C语言编程, 主要程序流程图如图2所示。

四、制作与调试

本电路采用万能版进行电路的搭建, 小组成员各有分工, 团结协作, 共同完成光立方的制作。为了保证光立方的通透以及立体效果, 3D光立方没有采用额外的支架, 全部采用LED自身的管脚。每焊接一行或一列都要进行测试, 测试LED发光二极管显示效果, 如果不亮或亮度不够就要检查, 看是焊接问题还是元器件问题。整个过程工作量大, 需要极大的耐心和细心, 锻炼了学生的实际动手能力。

电路的调试主要检查所有的LED是否正常工作, 程序烧写进单片机后, 加上电源进行调试, 当然, 在调试前要检查芯片、单片机等主要器件的安装是否正确, 连线有无错误等。

一切准备就绪后, 就可以通电调试了, 观察LED灯是否正常, 有无不亮或亮度偏暗的情况, 检查与之相关的线路连接问题, 检查是否有虚焊、漏焊、接触不良等情况。在调试过程也出现了很多问题, 经过反复检查、反复调试所有的错误都解决了, 光立方调试成功。所有的参与人员都笑容满面, 成就感也油然而生。

五、结束语

通过这次光立方的设计与制作, 同学们有了很大的收获。在整个过程中, 锻炼了同学们查阅资料、整理资料的能力;体会到了焊接技能的重要性;提高了知识的综合运用能力和实际动手能力;让同学们深刻体会到团队协作的重要性, 为以后专业的学习和就业打下良好的基础。

摘要：本文介绍了一款基于单片机的光立方的设计与制作, 采用8*8*8LED构成3D立体显示体, 可以让观赏者看到炫酷的视觉效果, 激发了学生的学习兴趣。另外, 本设计设计涉及单片机、电子线路、C语言等多学科知识, 培养了学生知识的综合运用能力, 整个电路制作过程中, 充分调动了学生的学习积极性, 提高了学生的电路分析能力和实际动手能力。

关键词：单片机,光立方,电路制作