基于STC51单片机光立方设计与实现精选.doc

毕业 ? ? 题目： 姓 名 ： 黄健 学 号 ： 2012130333 层 次 ： 本科 专 业 ： 软件工程 班 级 ： 12级（13）班 指导教师： 纪宠兴 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； 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 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。 主要研究内容如下： 根据自己的要求提出并做出总体设计方案。 研究三维点阵Led的硬件电路设计，包括：电源电路、串口电路、8*8*8 LED光立方驱动电路、显示模块电路等设计。 研究