基于51單片機的LED立方體顯示器設(shè)計

1、 云南廣播電視大學 云南國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院電子工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計）課 題 基于51單片機的led立方體顯示器 教 研 室 機械電子工程學院教研室 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 學生姓名 學號 . 導師姓名 職稱 講師 2012年10月 10 日摘 要隨著科技的不斷發(fā)展led(lighting emitting diode）, 發(fā)光二極管)技術(shù)在10多年間取得了長足的進步，1990年前l(fā)de以紅綠雙基色為主運用住處很少而且制造成本高昂。1990-1995年，這一階段是led顯示屏迅速發(fā)展的時期。先后研制出藍色led、全彩色led，led屏的顯示技術(shù)取得很大的提升。而今高亮度的三基色led

2、電子顯示屏作為一種高科技產(chǎn)品日益引起人們的重視。它可以實時顯示或循環(huán)播放文字、圖形和圖像信息，具有顯示方式豐富、色彩鮮艷、顯示內(nèi)容修改方便、亮度高、顯示穩(wěn)定且壽命長等多種優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于商業(yè)廣告、體育比賽、交通信息報導等諸多領(lǐng)域。在上海世博會開幕式上，豎立在黃浦江邊的9500平方米的巨型led顯示屏價值高達人民幣1億元，是特別為上海世博會定制的?！八粌H超大，且非常輕和通透?！贝送猓@塊屏幕還能抗震和防火。這塊屏幕其實是迄今為止世界上面積最大的led顯示屏，它代表著led屏發(fā)展的技術(shù)方向?，F(xiàn)在led在實際的運用中有了很寬廣的范圍，而且越來越收到人們的重視。在舉世矚目的北京奧運會上，在開幕式上

3、出現(xiàn)了一個新名詞“光立方”它是北京奧運會開幕式的亮點。本文所要介紹的led的另一種應(yīng)用也叫光立方，運用高亮的led顯示出不同的3d圖案、動畫和文字，運用51單片機進行控制長、寬、高由888個led燈組成的真實3d立方體顯示器。其最大的特點，就是帶給你未來3d技術(shù)的科技體驗，在夜晚有讓人震撼的3d效果給人眼前一亮的感覺。該光立方在顯示3d圖片和動畫時從立方體的各各面都可以看到立體動畫，富有科技感，讓人覺得就像是在看3d電影一般而且還是不用3d眼鏡的裸眼3d全方位不受視角限制的3d。相信這種富有科技感和實用性的led顯示技術(shù)在未來會是一大亮點?！娟P(guān)鍵詞】led；單片機；3d；51單片機目 錄第一章

4、 緒論41.1 led顯示技術(shù)的發(fā)展史及意義41.2 led顯示技術(shù)的發(fā)展規(guī)模51.3 led顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢5第2章 led顯示技術(shù)的理論基礎(chǔ)72.1 led器件的應(yīng)用基礎(chǔ)7 2.1.1 led屏的工作原理72.2 led屏的衍生led立方體9第3章 硬件103.1硬件介紹10 3.1.1 單片機stc89c5210 3.1.2 鎖存芯片74hc57312 3.1.3 放大三極管s8550153.2硬件構(gòu)成15 3.2.1 單片機最小系統(tǒng)拆分15 3.2.2 驅(qū)動模塊17 3.2.3 信號放大17 3.2.4 顯示模塊18第4章 軟件設(shè)計184.1 檢測程序184.2 主程序26第5章 系

5、統(tǒng)調(diào)試605.1 檢測led60 5.1.1檢測led是否存在壞點60 5.1.2 調(diào)試led能否正常發(fā)光615.2 調(diào)試最小系統(tǒng)615.3 實物圖62參考文獻63致謝63附錄a電路原理圖64第1章 緒論1.1led顯示技術(shù)的發(fā)展史及意義發(fā)光二極管(lighting emitting diode）)，是一種把電能變成光能的特種器件，主要由pn結(jié)芯片、電極和光學系統(tǒng)構(gòu)成。當系統(tǒng)受到外界激發(fā)后，會從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài)，當系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時，能量差以光的形式輻射出來，就會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。當在pn結(jié)上加以正向電壓之后，p區(qū)的空穴注入至n區(qū)，n區(qū)的電子注入至p區(qū)，相互

6、注入的電子與空穴相遇后即產(chǎn)生復合，這些多數(shù)載流子在結(jié)的注入和復合中產(chǎn)生輻射而發(fā)光。它是自發(fā)輻射發(fā)光，不需要較高的注入電流產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，也不需要光學諧振腔，發(fā)射的是非相干光。led顯示屏發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：（1）led大約是在80年代中期開始在電子顯示屏中使用的。進入90年代以后，由于半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動了led制造材料和工藝的改進，在顏色與亮度方面都有了質(zhì)的飛躍。早期的led顯示屏，由于受材料和工藝的限制，視角僅有200一300左右，從而制約了led顯示屏的發(fā)展。在分辨率方而，由于受當時數(shù)字技術(shù)、集成電路技術(shù)和控制技術(shù)等技術(shù)的限制，很難作出高密度的led顯示屏。今后隨著半導體工業(yè)的

7、不斷發(fā)展，無論是材料，還是加工工藝，都會不斷地提高，led顯示屏在顏色、視角、亮度、密度、壽命等方面也會逐步完善，價格也會進一步降低一方面，受led材料器件的限制，led顯示屏的應(yīng)用領(lǐng)域沒有廣泛展開，另一方面，顯示屏控制技術(shù)基本上是通訊控制方式，客觀上影響了顯示效果。這一時期的led顯示屏在國外應(yīng)用較廣，國內(nèi)很少，產(chǎn)品以紅、綠雙基色為主。 （2）1990-1995年，這一階段是led顯示屏迅速發(fā)展的時期。進入九十年代，全球信息產(chǎn)業(yè)高速增長，信息技術(shù)各個領(lǐng)域不斷突破，led顯示屏在led材料和控制技術(shù)方面也不斷出現(xiàn)新的成果。藍色led晶片研制成功，全彩色led顯示屏進入市場；電子計算機及微電子領(lǐng)

8、域的技術(shù)發(fā)展，在顯示屏控制技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了視頻控制技術(shù)，顯示屏灰度等級實現(xiàn)16級灰度和64級灰度調(diào)灰，顯示屏的動態(tài)顯示效果大大提高。（3）1995年以來，led顯示屏的發(fā)展進入一個總體穩(wěn)步提高產(chǎn)業(yè)格局調(diào)整完善的時期。1995年以來，led顯示屏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部競爭加劇，形成了許多中小企業(yè)，產(chǎn)品價格大幅回落，應(yīng)用領(lǐng)域更為廣闊，產(chǎn)品在質(zhì)量、標準化等方面出現(xiàn)了一系列新的問題，有關(guān)部門對led顯示屏的發(fā)展予以重視并進行了適當?shù)囊?guī)范和引導，目前這面的工作正在逐步深化。近年來，隨著高亮度發(fā)光二極管技術(shù)的發(fā)展，led顯示屏從室內(nèi)走到室外，其顯示內(nèi)容也從沒有層次的計算文字動畫發(fā)展到能顯示有層次的電視圖像。國家信息產(chǎn)業(yè)部

9、委托藍通電子科技有限責任公司制定的led顯示屏技術(shù)條件也于1998年正式頒布實施。進入新世紀，光電子產(chǎn)業(yè)得到廣泛的重視，中國加入wto、北京奧運成功舉辦等，成為led顯示屏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的契機，我國led顯示屏及相關(guān)的技術(shù)必將得到飛躍發(fā)展。1.2led顯示技術(shù)的發(fā)展規(guī)模2008年、2009年度的產(chǎn)業(yè)增長中，北京奧運會、國慶60周年慶典活動、上海世博會等重大活動的拉動因素不容忽視。對此，一方面要有理性認識，另一方面要以此為契機，認真總結(jié)經(jīng)驗，積極推廣技術(shù)創(chuàng)新成果，拓展新市場，方能保持行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。直至2011年中國led戶外電子顯示屏廣告市場規(guī)模達到12.15億元，較上年增長了35.5%。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，

10、這個廣告市場的規(guī)模可望達到15.5億元人民幣，同比增長27.6%。近年來，在國家的政策支持下游應(yīng)用需求的帶動下，國內(nèi)led行業(yè)發(fā)展迅速，形成了較為完整的led產(chǎn)業(yè)鏈體系，業(yè)內(nèi)掀起一股建設(shè)熱潮。產(chǎn)品行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，在交通安全領(lǐng)域，顯示屏應(yīng)用日漸普及越來越得到大家認可，正全力充當智能交通得力助手。1.3led顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢 二十一世紀的顯示技術(shù)將是平板顯示的時代，led顯示屏作為平板顯示的主導產(chǎn)品之一將有更大的發(fā)展，并有可能成為二十一世紀平板顯示的代表性主流產(chǎn)品。白光led是led產(chǎn)業(yè)中最被看好的新興產(chǎn)品，在全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，白光led在照明市場的前景備受矚目。歐、美及

11、日本等先進技術(shù)國家也投注許多人力，成立專門的機構(gòu)推動白光led研發(fā)工作?？梢妵鈒ed顯示屏技術(shù)主要集中在新材料的開發(fā)上，以新發(fā)光材料來提高顯示屏的視覺效果、能耗等各種性能。隨著能源緊缺問題越來越突出，led的重要性和市場空間更加顯著。鑒于我國led產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，不論技術(shù)還是產(chǎn)能短期內(nèi)達到世界先進水平都有相當大的難度。要在國內(nèi)發(fā)展高亮led產(chǎn)業(yè)，可以充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的研發(fā)和生產(chǎn)力量，走合作發(fā)展的道路。 半導體產(chǎn)業(yè)的全球化發(fā)展，是每個企業(yè)都要面對和無法回避的。國內(nèi)企業(yè)通過規(guī)范股權(quán)架構(gòu)、加大研發(fā)，采取并購和合作的方式將海外先進技術(shù)引入國內(nèi)，可爭取與國際大廠基本在同一技術(shù)水平進行產(chǎn)業(yè)競爭。繼上海、廈門

12、、大連、南昌和深圳成為首批五個國家半導體產(chǎn)業(yè)化基地，國內(nèi)封裝和應(yīng)用企業(yè)形成快速的市場適應(yīng)能力和價格優(yōu)勢，我國大陸已經(jīng)成為世界上重要的led封裝生產(chǎn)基地。封裝及應(yīng)用，尤其是國際應(yīng)用產(chǎn)品加工有向我國轉(zhuǎn)移的趨勢。在封裝和應(yīng)用領(lǐng)域中國已經(jīng)完全有可能、有能力在高端市場占據(jù)一席之地，但必須加大產(chǎn)品的創(chuàng)新、加強品牌的培育。目前全世界都在尋求解決經(jīng)濟發(fā)展和能源短缺的矛盾，給整個綠色照明生產(chǎn)行業(yè)帶來廣闊的市場前景與新的機遇。 隨著社會科技的進步和戶外廣告的發(fā)展，人們對戶外廣告媒體的要求也越來越高，傳統(tǒng)的路牌、燈箱、單立柱、霓虹燈等表現(xiàn)形式單一的戶外廣告媒體已經(jīng)無法滿足受眾的需求。戶外廣告市場上的競爭將是品牌價值

13、、客戶管理和專業(yè)品質(zhì)的較量，于是，led開始浮出水面。led大型顯示屏是科技與媒體的完美結(jié)合，能把該理念充分發(fā)揮，當仁不讓地成為未來戶外廣告媒體發(fā)展趨勢。led顯示屏不僅畫面亮度高、對比度大，色彩鮮艷，而且可顯示動態(tài)畫面和文字，它主動光發(fā)，遠距離分辨率高，即使在百米以外，視覺效果跟在家里看電視一樣，已廣泛用于人流量多的公共場所、交通要道承擔著信息發(fā)布實時更新的重任。3d一詞，現(xiàn)在在顯示業(yè)可謂大行其道，顯示器巨頭們也是爭相推出了自家的當家花旦3d電視。現(xiàn)在商家們都會把3d技術(shù)作為一項亮點來推銷，而消費者在購買時也都接受這一技術(shù)，甚至愿意為之買單，享受其提供的視覺享受。3d顯示技術(shù)顯然受到了消費者

14、的追逐。3d技術(shù)也有缺點，觀看時需佩戴3d眼鏡。這就制約了它在生機磅礴的戶外廣告業(yè)的發(fā)展，試想如果讓3d顯示技術(shù)出現(xiàn)在戶外廣告中，人們對觀看廣告興趣會提高，對于廣告投放者來說就是莫大的福音，因為廣告效果將會事半功倍。但是平面的led顯示屏是難以突破這種技術(shù)的，解決的方法就是立方體的led顯示器，讓它實現(xiàn)裸眼3d。第二章 led顯示技術(shù)的理論基礎(chǔ)2.1led器件的應(yīng)用基礎(chǔ) led器件種類繁多。早期led產(chǎn)品是單個的發(fā)光燈，隨著數(shù)字化設(shè)備的出現(xiàn)，led數(shù)碼管和字符管得到了廣泛的應(yīng)用。led發(fā)光燈可以分為單色發(fā)光燈、雙色發(fā)光燈、三色發(fā)光燈、面發(fā)光燈、閃爍發(fā)光燈、電壓型發(fā)光燈等多種類型。按照發(fā)光燈強度

15、又可以分為普通亮度發(fā)光燈、高亮度發(fā)光燈等。led發(fā)光燈的外形由pn結(jié)、陽極引腳、陰極引腳和環(huán)氧樹脂封裝外殼組成。其核心部分是具有注入復合發(fā)光功能的pn結(jié)。環(huán)氧樹脂封裝外殼除具有保護芯片的作用外，還具有透光聚光的能力，以增強顯示效果。led器件通常用砷化鎵（gaas）、磷化鎵（gap）等半導體材料制成。當向led器件施加正向電壓時，器件內(nèi)部的電子與空穴直接復合而產(chǎn)生能量，以光的形式釋放出來，產(chǎn)生半導體發(fā)光。因此led的驅(qū)動就是如何使它的pn結(jié)處于正偏狀態(tài)，而且為了控制它的發(fā)光強度，還要解決正向電流的調(diào)節(jié)問題。具體的驅(qū)動方法可以分為直流驅(qū)動、恒流驅(qū)動、脈沖驅(qū)動和掃描驅(qū)動等。2.1.1led屏的工作

16、原理 led顯示屏通常由若干led點陣顯示模塊組成，用于顯示的8x8單色led顯示點陣模塊，每塊有64個led。為了減少引腳且便于封裝，led顯示點陣模塊采用陣列形式排布，即在行列線的交點處接有顯示led 。 8x8 led點陣的外觀及引腳如圖3-1，等效電路圖如圖3-2所示。 圖2-3-1 8*8led點陣的外觀及引腳圖2-3-2 8*8led點陣等效電路圖 led顯示屏的基本工作原理是動態(tài)掃描。動態(tài)掃描又分為行掃描和列掃描兩種方式，常用的方式是行掃描。行掃描方式又分為8行掃描和16行掃描兩種。在行掃描工作方式下，每一片led點陣片都有一組列驅(qū)動電路，列驅(qū)動電路中一定有一片鎖存器或移位寄存器

17、，用來鎖存待顯示內(nèi)容的字模數(shù)據(jù)。在行掃描工作方式下，同一排led點陣片的同名行控制引腳是并接在一條線上的，共8條線，最后連接在一個行驅(qū)動電路上；行驅(qū)動電路中也一定有一片鎖存器或移位寄存器，用來鎖存行掃描信號。led顯示屏的列驅(qū)動電路和行驅(qū)動電路一般都采用單片機進行控制，常用的單片機是mcs51系列。led顯示屏顯示的內(nèi)容一般按字模的形式存放在單片機的外部數(shù)據(jù)存儲器中，字模是8位二進制數(shù)。單片機對led顯示屏的控制過程是先讀后寫。按led點陣片在屏幕上的排列順序，單片機先對第1排的第1片led點陣片的列驅(qū)動鎖存器，寫入從外部數(shù)據(jù)存儲器讀得的字模數(shù)據(jù)，接著對第2片、第3片直到這一排的最后一片都寫完

18、字模數(shù)據(jù)后，單片機再對這一排的行驅(qū)動鎖存器寫行掃描信號，于是第1排第1行與字模數(shù)據(jù)相關(guān)的發(fā)光二極管點亮。接著第2排第1行、第3排第1行直到最后一排第1行的點亮。各排第1行都點亮后，延時一段時間，然后黑屏，這樣就算完成了單片機對led顯示屏的一行掃描控制。單片機對led顯示屏第2行的掃描控制、第3行的掃描控制直到第8行的掃描控制，其過程與第1行的掃描控制過程相同。對全部8行的控制過程都完成后，led顯示屏也就完成了1幀圖像的完整顯示。雖然按這種工作方式，led顯示屏是一行一行點亮的，每次都只有一行亮，但只要保證每行每秒鐘能點亮50次以上，即刷新頻率高于50 hz，那么由于人的視覺惰性，所看到的l

19、ed顯示屏顯示的圖像還是全屏穩(wěn)定的圖像。2.2led屏的衍生led立方體 led屏日益受到青睞的今天，憑借自身色彩鮮艷、環(huán)境適應(yīng)能力強、高節(jié)能、利于環(huán)保、可顯示動態(tài)畫面和文字、廣告模式更趨近于電視、可承擔信息發(fā)布等特點大有取代傳統(tǒng)廣告的趨勢。現(xiàn)今3d一詞儼然成為了顯示器的一項不可或缺的功能，在未來3d技術(shù)將會顯得非常重要。然而要把3d技術(shù)融入到戶外領(lǐng)域那就很有難度了，3d實現(xiàn)是需要借助3d眼鏡來實現(xiàn)的。如果把led顯示器制作成立方體的那就能實現(xiàn)裸眼3d的效果，顯示以后你會發(fā)現(xiàn)led立方體所顯示的東西效果逼真的呈現(xiàn)在人們面前，而且它是個立方體不論從各各方向來看都不會影響效果顯得非常通透，不會像l

20、ed普通顯示屏那樣受到可視角的限制。第3章 硬件3.1硬件介紹3.1.1 單片機stc89c52stc89c52是一種帶8k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能comos8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用atmel搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。表3-3-1給出了其主要功能。表3-3-1 stc89c52主要功能：主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng)8k可反復擦寫flash rom32個雙向i/o口256x8bit內(nèi)部ram3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24mhz2個串行中斷可編程uart串行通道2個外部中斷源共6個中斷源

21、2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能圖3-3-1 stc89c52管腳圖stc89c52管腳介紹：(1)主電源引腳vcc(40)：電源輸入，接5v電源gnd(20)：接地線(2)外接晶振引腳xtal0(18)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端xtal1(19)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端(3)控制引腳rst/vpp(9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn)2個機器周期的高電平將使單片機復位。ale/prog(30)：地址鎖存允許信號psen(29)：外部存儲器讀選通信號ea/vpp(31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。(4)可編

22、程輸入/輸出引腳stc89c52單片機有4組8位的可編程i/o口，分別位p0、p1、p2、p3口，每個口有8位，共32根。po口(3932)：名稱為p0.0p0.7。p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯電平（晶體管-晶體管邏輯電平）。p1口(18)：名稱為p1.0p1.7。p1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對p1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。p2口(2128)：名稱為p2.0p2.7。p2

23、 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對p2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口(1017)：8位準雙向i/o口線，名稱為p3.0p3.7。p3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 ttl 邏輯電平。對p3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 rst復位輸入。當振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個

24、機器周期以上高電平將是單片機復位。ale/prog當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。psen程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當stc89c52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen信號。ea/vpp外部訪問允許，欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ff

25、ffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存ea端狀態(tài)。3.1.2 鎖存芯片74hc57374hc573的八個鎖存器都是透明的d 型鎖存器，當使能（g）為高時，q 輸出將隨數(shù)據(jù)（d）輸入而變。當使能為低時，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當輸出被關(guān)閉時，新的數(shù)據(jù)也可以置入。這種電路可以驅(qū)動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動總線，而不需要外接口。特別適用于緩沖寄存器，i/o 通道，雙向總線驅(qū)動器和工作寄存器。引腳如圖3-3-1-174hc573引腳功能表： pin no 引腳號sy

26、mbol符號name and function名稱及功能1oe3 state output enable input (active low)3態(tài)輸出使能輸入（低電平）2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9d0 to d7data inputs數(shù)據(jù)輸入12,13,14,15,16,17,18,19q0 to q73 state latch outputs 3態(tài)鎖存輸出11lelatch enable input 鎖存使能輸入10gndground接地(0v)20vccpositive supply voltage電源電壓 圖3-3-1-1 74hc573引腳 hc573 邏輯圖真值表：

27、inputs 輸入outputs輸出oe le d q (hc573) q (hc563) hxxzzllxno change *no change *lhllhlhhhl 3.1.3 放大三極管s8550參數(shù)：耗散功率0.625w（貼片：0.3w）集電極電流0.5a集電極-基極電壓40v集電極-發(fā)射極擊穿電壓25v集電極-發(fā)射極飽和電壓 0.6v特征頻率ft 最小150mhz 典型值產(chǎn)家的目錄沒給出引腳排列為ebc或ecb 838電子按三極管后綴號分為 b c d檔放大倍數(shù)b85-160 c120-200 d160-300 l100-200 h200-350 三極管74hc5733.2硬件構(gòu)

28、成3.2.1 單片機最小系統(tǒng) 晶振電路： 最小系統(tǒng)晶振電路如圖3-3-2-1所示。 圖3-3-2-1 晶振電路圖stc89c52內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal0和xtal1分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖3-9所示，在xtal0和xtal1引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212mhz之間選擇，電容值在530pf之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。單片機晶振兩個電容的作用：這兩個電容叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個

29、腳上和對地的電容，一般在幾十pf。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度。晶振的負載電容=(cd*cg)/(cd+cg)+cic+c式中cd，cg為分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，經(jīng)驗值為3至5pf。 （二）復位電路最小系統(tǒng)復位電路如圖3-3-2-2所示 圖3-3-2-2復位電路圖無論使用哪種類型的單片機，總要涉及到單片機復位電路的設(shè)計而單片機復位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性許多用戶在設(shè)計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設(shè)計不可靠引起的。復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤

30、銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)過一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動而影響復位。3.2.2 驅(qū)動模塊驅(qū)動模塊由8塊74hc573和單片機的最小系統(tǒng)組成，stc89c52的p1口用于控制鎖存器的開啟和關(guān)閉；p2口提供鎖存器控制512個led的指令；p3用于控制從上到下每層的開關(guān)，可以單獨開啟每一層的開關(guān)，相互獨立不受影響。8塊74hc573是控制512個led的關(guān)鍵所在，通過這些芯片可以獨立的控制每一個led，讓光立方能顯示心中所想成為可能。 3.2.3 信號放大 由于stc89c52的驅(qū)動能力有限難以同時驅(qū)動512個led，如果led全部亮起來的話單

31、片機的輸出會很大有可能把單片機燒壞，而且全部亮起來也不是led的最佳工作狀態(tài)。所以加上8個s8550的三極管用于信號的放大，這樣就能讓512個led都達到最佳的工作狀態(tài)達到設(shè)計的初衷。8只三極管的e極都接入單片機的p3.0p3.7口作為輸入信號，b極接電源的正極用作信號的放大，c極則接入光立方由上到下的8層led。3.2.4 顯示模塊 顯示模塊由512只led焊接而成，每只led都需要進行引腳的彎折，然后精確的完成焊接工作。最先由8個led組成一條，然后把8條led組合成一個led點陣，最后把8個點陣組合為一個立方體，實現(xiàn)每一層共陽極接入到p3口。64個陰極的管腳接入到8塊74hc573實現(xiàn)對

32、每一束led的控制。 第四章 軟件設(shè)計4.1 檢測程序/8*8*8光立方程序/p1口為鎖存器鎖存控制，p2口為鎖存器輸入，p3口為上下控制，p0口為按鍵/由于鎖存器與共陰極電路必須輸出為1才能工作故置1為開啟 置0為關(guān)閉org 0000h/程序開始 ;start:ljmp qishi/跳轉(zhuǎn)到起始指令/檢查程序 看led是否有損壞/*jiancha:mov p2,#00h/開啟p2口mov p1,#0ffh/同步輸出mov p3,#00h/開啟p3口jmp jiancha/無限循環(huán)/起始程序-關(guān)閉所有l(wèi)edqishi:acall guanbi/調(diào)用關(guān)閉程序;acall anjian/檢查按鍵jm

33、p qishi/無限循環(huán)*/層移程序cengyi:mov r0,#1/程序1dec r0mov r1,#40/將r1賦予5-層移5次mov r3,#01h/設(shè)置從第一層開始mov p2,#00h/開啟p2口mov p1,#0ffh/同步鎖存器輸入輸出mov p1,#0ffh/鎖存loop11:mov p3,r3/p3口按r3中的值開啟相應(yīng)輸出mov a,r3/開始左移rl amov r3,a/將左移后的值保存acall delay/調(diào)用延時;acall anjian/檢查按鍵djnz r1,loop11/判斷左移次數(shù) 不滿5次繼續(xù)循環(huán)acall guanbi/調(diào)用關(guān)閉程/閃爍程序shan:mo

34、v r0,#2/第2條程序dec r0mov r1,#12/設(shè)置重復12次mov p3,#00h/開啟p3口mov p1,#0ffh/同步輸出loop21:mov p2,#0ffh/開啟p2口acall delay/調(diào)用延時;acall anjian/檢查按鍵mov p2,#00h/關(guān)閉p2口acall delay/調(diào)用延時;acall anjian/檢測按鍵djnz r1,loop21/判斷重復次數(shù) 不滿5次繼續(xù)循環(huán)acall guanbi/調(diào)用關(guān)閉程序/束移程序xiayu:mov r0,#3/第3條程序dec r0/r1與r2賦值為05loop31:mov r1,#5/為縱向賦值mov r

35、2,#0/為橫向賦值acall loop32/調(diào)用束移效果程序mov r1,#2mov r2,#2acall loop32mov r1,#1mov r2,#4acall loop32mov r1,#3mov r2,#2acall loop32mov r1,#5mov r2,#3acall loop32mov r1,#2mov r2,#0acall loop32mov r1,#1mov r2,#5acall loop32mov r1,#2mov r2,#4acall loop32mov r1,#3mov r2,#1acall loop32mov r1,#0mov r2,#2acall loop3

36、2mov r1,#3mov r2,#0acall loop32mov r1,#4mov r2,#0acall loop32mov r1,#0mov r2,#2acall loop32ljmp anloop32:acall guanbi/初始化acall yudian/束移位置查表acall xia/調(diào)用左移程序acall bo2/橫向移動查表acall suo/鎖存acall bo1/縱向移動查表acall suo2/鎖存acall delay1/調(diào)用延時acall guanbiret/返回xia:mov r4,#8/循環(huán)8次mov r3,#80h/初始從第一層開始loop33:mov p3,

37、r3/將p3口顯示r3值mov a,r3/開始右移rr amov r3,a/結(jié)果存入r3acall delay1/調(diào)用延時;acall anjian/檢測按鍵djnz r4,loop33/沒有8次循環(huán)ret/返回yudian:mov dptr,#table1/保存束移表格mov a,r1/將r1值作為指針給amovc a,a+dptr/查表mov p2,a/結(jié)果送入p2口acall suo/調(diào)用鎖存程序ret/返回suo:mov dptr,#table1/保存第一類鎖存表格mov a,r2/將r2作為指針給amovc a,a+dptr/查表mov p1,a/結(jié)果送p1口mov p1,#00h/

38、鎖存ret/返回suo2:mov dptr,#table3/保存第二類鎖存地址mov a,r2/將r2作為指針給amovc a,a+dptr/查表mov p1,a/結(jié)果送p1口mov p1,#00h/鎖存ret/返回bo1:mov dptr,#table2/保存橫向波紋表格mov a,r1/將r1作為指針給amovc a,a+dptr/查表mov p2,a/結(jié)果送p2口ret/返回bo2:mov dptr,#table3/保存縱向波紋表格mov a,r1/將r1作為指針給amovc a,a+dptr/查表mov p2,a/結(jié)果送p2口ret/返回table1:db 3fh,1fh,0fh,07

39、h,03h,01htable2:db 1fh,0fh,07h,03h,01h,00htable3: db 5fh,2fh,17h,0bh,05h,02h/結(jié)束程序an:lcall guanbi/調(diào)用關(guān)閉程序jmp an/無限循環(huán)/關(guān)閉所有輸出guanbi:mov p2,#0ffh/關(guān)閉p2口mov p1,#0ffh/同步輸出mov p1,#00h/鎖存mov p3,#0ffh/關(guān)閉p3口ret/返回/*/按鍵檢測子程序anjian:mov p0,#0ffh/p0口復位mov a,p0/取p0口值cjne a,#0ffh,loop1/判斷是否有按鍵按下有按鍵按下跳轉(zhuǎn)ret/無按鍵返回loop1:

40、lcall yanshi/調(diào)用延時去抖動mov a,p0/取p0口值cjne a,#0ffh,loop2/判斷是否有按鍵按下有按鍵按下跳轉(zhuǎn)jmp loop1/沒檢測到循環(huán)loop2:jnb p0.0,kaishi/p0.0按下跳轉(zhuǎn)jnb p0.1,jieshu/p0.1按下跳轉(zhuǎn)jnb p0.2,zdjx/p0.2按下跳轉(zhuǎn)jnb p0.3,jian/p0.3按下跳轉(zhuǎn)jmp jixu/誤讀跳轉(zhuǎn)繼續(xù)jian:ljmp jiancha/跳轉(zhuǎn)檢查程序jmp jian/循環(huán)kaishi:ljmp cengyi/跳轉(zhuǎn)層移程序jmp kaishi/循環(huán)jieshu:ljmp an/跳轉(zhuǎn)結(jié)束程序jmp jies

41、hu/循環(huán)zdjx:cjne r4,#1,ting1/判斷p0.2口為第幾次按下 第一次跳轉(zhuǎn)暫停程序（r4為1）第二次執(zhí)行繼續(xù)指令mov r4,#00h/將r4復位jmp jixu/跳轉(zhuǎn)繼續(xù)指令ting1:mov r4,#1/將r4置1ting2:acall anjian/檢測按鍵jmp ting2/無按鍵按下停止jixu:mov b,#3mov a,r0/取程序序號程序mul ab/因為每次長條轉(zhuǎn)為3字節(jié) 所以每次乘3mov dptr,#jjmp/保存跳轉(zhuǎn)表格jmp a+dptr/按表格轉(zhuǎn)移jjmp:ljmp loop11ljmp loop21ljmp loop31/按鍵去抖動延時子程序ya

42、nshi:mov r6,#120dly:mov r7,#248djnz r7,$djnz r6,dlyret*/0.2s延時子程序delay:mov r5,#20dly1:mov r6,#100dly2:mov r7,#100djnz r7,$djnz r6,dly2djnz r5,dly1ret/0.08s延時程序delay1:mov r5,#8dly3:mov r6,#100dly4:mov r7,#100djnz r7,$djnz r6,dly4djnz r5,dly3retend/程序結(jié)束4.2主程序#include #include #include #include #includ

43、e#include#include xdata unsigned char cubecube_sizecube_size=0;xdata unsigned char fbcube_sizecube_size=0; void show() interrupt 1 int i,j; th0 = (65536-50000)/256; tl0 = (65536-50000)%256; for(i=0;i8;i+) for(j=0;j 0 ; x-) for ( y = 0 ; y 90 ; y+) for ( z = 0 ; z 6 ; z+) _nop_(); / set a single voxel to onvoid setvoxel(int x, int y, int z)if (inrange(x,y,z)cubexy |= (1 z);/ set a single voxel in the temporary cube buffer to onvoid tmpsetvoxel(int x, int