光立方畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課件

1、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書學(xué)校代碼：10129系 別：計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息管理系年 份：2015畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目：單片機(jī)8*8*8光立方小組成員：孟斌、靜厚霖、宋金寶班 級：11計(jì)教甲班指導(dǎo)教師：郭彬年 月摘 要隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，人們對精神生活的追求也愈加強(qiáng)烈，對信息的渴求已成為了人們必不可少的需要，更加簡捷與新穎的信息傳遞方式無疑會(huì)給人們帶來耳目一新的感受。而現(xiàn)代工具務(wù)求簡捷化、便攜化，因此，光立方顯示裝置的到來，必將會(huì)給人們帶來一種新的方便的文化傳遞方式。單片機(jī)8*8*8光立方，在60周年國慶大典上，在天安門前，被稱為三大國寶之一的節(jié)目就是由我們小組所選的設(shè)計(jì)光立方組合而成；

2、并且光立方是由LED燈組成，近看幾年的發(fā)展，LED燈的用途越加的廣泛起來，小組看到LED燈的發(fā)展前景，經(jīng)過小組討論，依據(jù)上述兩點(diǎn)，最終決定選擇光立方作為畢業(yè)設(shè)計(jì)。光立方是基于人的視覺暫留原理的，通過分時(shí)刷新8*8*8構(gòu)成的512個(gè)LED燈來顯示輸出文字或圖案等信息的立體顯示裝置。輸出信號頻率的控制通過單片機(jī)連接74hc573芯片來實(shí)現(xiàn)，由于人的視覺暫留原理，會(huì)由8個(gè)LED燈為列到8*8個(gè)LED燈為面再到8*8*8個(gè)LED燈為立方的過程產(chǎn)生一個(gè)立體的視覺效果，在立體視覺效果內(nèi)的LED燈通過不同頻率的刷新，會(huì)在立方區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生三維立體的圖像，從而達(dá)到在該立體視覺上傳達(dá)信息的作用。 本文以單片機(jī)、74

3、hc573芯片、LED燈的實(shí)際應(yīng)用為背景，介紹了以單片機(jī)、74hc573芯片、LED燈為核心系統(tǒng)的光立方立體顯示設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和基本原理?！娟P(guān)鍵詞】 單片機(jī)、74hc573芯片、LED燈目 錄引 言1一系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21.設(shè)計(jì)目的22.設(shè)計(jì)要求23.設(shè)計(jì)思路2二系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41.基本原理圖42、各部分功能4（1）外部驅(qū)動(dòng)電路模塊4（2）LED顯示模塊53、系統(tǒng)硬件5（1）單片機(jī)控制5（2）顯示功能5三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)71.軟件設(shè)計(jì)思路72.主程序流程圖7四系統(tǒng)的硬件調(diào)試及軟件調(diào)試81.常見的硬件故障8（1）邏輯錯(cuò)誤8（2）器件失效8（3）可靠性差8（4）電源故障82.硬件調(diào)試方法8（1）脫機(jī)調(diào)試8（

4、2）聯(lián)機(jī)調(diào)試93.軟件調(diào)試方法94.具體調(diào)試過程10五、有關(guān)光立方的制作過程和心得體會(huì)11六、作品使用說明13七、制作過程141.LED燈面的焊接方式142.逐層LED燈負(fù)極的焊接163.電路版制作184.電路板上飛線的制作195.顯示部分與電路板之間的焊接206.每層LED燈負(fù)極信號飛線的焊接21八、總 結(jié)22九、致 謝23十、參考文獻(xiàn)24內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書引 言單片機(jī)是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)極其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU，RAM，ROM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成了芯片級的計(jì)算機(jī)，因此單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計(jì)算機(jī)。它擁有優(yōu)異的性價(jià)比、集成度高、體積小、

5、可靠性高、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗的顯著優(yōu)點(diǎn).主要應(yīng)用于智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機(jī)電一體化等方面,并且取得了顯著的成果.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以分為:（1）最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單，常構(gòu)成一些簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)狀態(tài)的輸入/輸出控制等。片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，其最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶振，復(fù)位電路，電源的單個(gè)單片機(jī).片內(nèi)無ROM/EPROM的單片機(jī)，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了外部配置晶振，復(fù)位電路，電源外，還應(yīng)外接EPROM或EEPROM作為程序存儲器用.（2）最小功耗應(yīng)用系統(tǒng)是指為了保證正常運(yùn)行，系統(tǒng)的功耗最小.（3）典型應(yīng)用系統(tǒng)是指單

6、片機(jī)要完成工業(yè)測控功能所必須的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。本文將使用單片機(jī)對光立方立體顯示進(jìn)行實(shí)例化，設(shè)計(jì)一個(gè)LED光立方來顯示三維立體圖像等信息。掌握利用8051型單片機(jī)對發(fā)光二極管點(diǎn)到線、線到面、面到立方的立體顯示的方法。輸出信號頻率的控制通過單片機(jī)連接74hc573芯片來實(shí)現(xiàn)，用512個(gè)發(fā)光二極管進(jìn)行不同頻率的亮滅刷新，通過開關(guān)可顯示輸出的三維立體圖案等信息。當(dāng)開啟開關(guān)時(shí)，由于人的視覺暫留原理，會(huì)由8個(gè)LED燈為列到8*8個(gè)LED燈為面再到8*8*8個(gè)LED燈為立方的過程產(chǎn)生一個(gè)立體的視覺效果，在立體視覺效果內(nèi)的LED燈通過不同頻率的刷新，會(huì)在立方區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生三維立體的圖像，從而達(dá)到在該立體視覺上傳達(dá)信

7、息的作用。8*8*8光立方，是一種利用視覺暫留效應(yīng)制作的電子節(jié)目?？梢杂谩办o而壯觀，動(dòng)而美麗”來形容它，即當(dāng)靜止時(shí)，它只是LED燈組成的立方體，而一旦開啟開關(guān)，按照一定的頻率，它就會(huì)隨著點(diǎn)、線、面、立體的變化而變化，最終顯示一幅三維立體的圖像。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案一系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1.設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)目的一：作品設(shè)計(jì)過程需要512個(gè)LED燈的搭架焊接，這是一個(gè)工作量比較大的動(dòng)手過程，在這個(gè)過程中小組可以熟練單片機(jī)設(shè)計(jì)中不可或缺的過程焊接；設(shè)計(jì)目的二：因?yàn)樵趯W(xué)習(xí)單片機(jī)課程中，沒有過多的設(shè)備，也沒有接觸過外接的驅(qū)動(dòng)電路，但是在光立方這個(gè)作品中，需要512個(gè)LED燈與單片機(jī)連接，其中必定要連接驅(qū)動(dòng)電路，并且在單

8、片機(jī)的設(shè)計(jì)中這也是必不可少的過程，小組可以在制作過程充分學(xué)習(xí)到外接驅(qū)動(dòng)電路，并理解其重要性驅(qū)動(dòng)電路；設(shè)計(jì)目的三：在設(shè)計(jì)過程中，一定會(huì)遇到編程方面的問題，這就可以鍛煉小組的算法思維，從而鞏固所學(xué)知識，并學(xué)習(xí)新的算法，對我們學(xué)習(xí)單片機(jī)和以后對單片機(jī)的設(shè)計(jì)定下良好的基礎(chǔ)算法。 2.設(shè)計(jì)要求將512個(gè)LED燈先以8*8的方式焊接起8個(gè)長寬相等的LED平面，再將焊接好的8個(gè)LED平面搭架起來，形成一個(gè)8*8*8的立方體，立方體的連接方式將采用其它方式，并非網(wǎng)絡(luò)上盛傳的原始的光立方設(shè)計(jì)方式，再將外接電路與單片機(jī)連接，最后通過點(diǎn)亮其中各個(gè)LED燈實(shí)現(xiàn)多種3D立體圖案的效果。 3.設(shè)計(jì)思路 本系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)一個(gè)

9、LED立體顯示器，它主要是由中央控制部分，LED驅(qū)動(dòng)部分，LED顯示部分以及電源部分組成，如圖所示：2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書LED顯示開關(guān)單片機(jī)連接74hc573芯片單片機(jī)將提取的字模進(jìn)行存儲，開啟開關(guān)時(shí)單片機(jī)就將相應(yīng)的字模代碼通過I/O口輸出，實(shí)現(xiàn)LED燈負(fù)邏輯點(diǎn)亮，利用視覺暫留原理最終使三維立體圖像完整的顯示在512個(gè)LED燈組成的立體區(qū)域中。1.LED燈的選擇：因?yàn)閱纹瑱C(jī)8*8*8光立方對LED燈的要求比較高，需要實(shí)現(xiàn)512個(gè)LED燈的整齊羅列，所以小組經(jīng)過討論，最終決定使用方形的LED霧燈。2.外部驅(qū)動(dòng)電路的選擇：小組沒有依照網(wǎng)絡(luò)上的原始方案，由單片機(jī)連接uln2803芯片再連接

10、74hc573芯片的方式，而是去除了uln2803芯片，直接由單片機(jī)連接74hc573芯片，實(shí)現(xiàn)8個(gè)74hc573對每一列8個(gè)LED燈陽極的供電；1個(gè)I/O口連接8塊74hc573的使能端口，進(jìn)行對74hc573不同時(shí)間的選通；1個(gè)I/O口連接一層LED燈的負(fù)極，一共有8層LED燈。3.工作原理的選擇：工作原理就是由單片機(jī)先進(jìn)行循環(huán)對74hc573進(jìn)行選通，再由7hc573進(jìn)行循環(huán)對每一列8個(gè)LED燈供電，再由單片機(jī)傳輸一組8位的負(fù)極信號，對選中供電的一列LED燈進(jìn)行負(fù)邏輯點(diǎn)亮，這里一共有64列8個(gè)LED燈組成的列，最終組成LED的立方體，通過負(fù)極信號的不同，實(shí)現(xiàn)立方效果的體現(xiàn)。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

11、二系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1.基本原理圖基本原理與硬件電路設(shè)計(jì)：將512個(gè)LED燈先以8*8的方式焊接起8個(gè)長寬相等的LED平面，再將焊接好的8個(gè)LED平面搭架起來，形成一個(gè)8*8*8的立方體，立方體的連接方式將采用其它方式，并非網(wǎng)絡(luò)上盛傳的原始的光立方設(shè)計(jì)方式，再將外接電路與單片機(jī)連接，最后通過點(diǎn)亮其中各個(gè)LED燈實(shí)現(xiàn)多種3D立體圖案的效果。2、各部分功能（1）外部驅(qū)動(dòng)電路模塊小組自己探討的設(shè)計(jì)方式要用到8塊74hc573，但是并沒有用到uln2803，由單片機(jī)34內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書個(gè)I/O口對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行控制，1個(gè)I/O口同時(shí)連接8塊74hc573的輸入端，進(jìn)行并行傳輸數(shù)據(jù)，在通過單片機(jī)對

12、74hc573的選通，實(shí)現(xiàn)8個(gè)74hc573對每一列8個(gè)LED燈陽極的供電；1個(gè)I/O口連接8塊74hc573的使能端口，進(jìn)行對74hc573不同時(shí)間的選通；1個(gè)I/O口連接一層LED燈的負(fù)極，一共有8層LED燈。（2）LED顯示模塊LED顯示模塊是由單片機(jī)先進(jìn)行循環(huán)對74hc573進(jìn)行選通，再由7hc573進(jìn)行循環(huán)對每一列8個(gè)LED燈供電，再由單片機(jī)傳輸一組8位的負(fù)極信號，對選中供電的一列LED燈進(jìn)行負(fù)邏輯點(diǎn)亮，這里一共有64列8個(gè)LED燈組成的列，最終組成LED的立方體，通過負(fù)極信號的不同，實(shí)現(xiàn)立方效果的體現(xiàn)。3、系統(tǒng)硬件系統(tǒng)功能主要體現(xiàn)在3個(gè)部分：（1）單片機(jī)控制本裝置采用了STC12C

13、5A60S2單片機(jī)，它支持直接通過串口線下載程序，對于本設(shè)計(jì)而言，顯示立體圖像需經(jīng)常改變，STC12C5A60S2方便許多，因此選擇STC12C5A60S2作為本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)。（2）顯示功能信息傳遞主要由顯示來完成，本設(shè)計(jì)顯示功能由512個(gè)發(fā)光二極管來完成。512個(gè)發(fā)光二極管以8個(gè)為一組，分為64組，每組LED燈以共陽的方式連接，用P1口實(shí)現(xiàn)每組LED燈的負(fù)邏輯點(diǎn)亮。經(jīng)過分析論證，我們決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案，流程圖如下：74hc573芯片STC12C5A60S2單片機(jī)開關(guān)LED顯示5系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整套系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)，使用512只LED燈作為顯示區(qū)域，其

14、中512只LED燈直接與單片機(jī)I/O口和7hc573芯片相連。當(dāng)開啟開關(guān)時(shí)，單片機(jī)先對7hc573芯片進(jìn)行選通，向7hc573芯片傳送數(shù)據(jù)，選中某一組LED燈，再由單片機(jī)向該組LED燈傳送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)LED燈的負(fù)邏輯點(diǎn)亮，依據(jù)人體的視覺暫留原理，隨著顯示區(qū)域的顯示，輸出數(shù)據(jù)的每組LED燈的效果也不會(huì)立刻消失而是隨著立體區(qū)域中逐漸點(diǎn)亮的LED燈形成立體圖像。系統(tǒng)的元器件明細(xì)表：序號元器件名稱數(shù)量1單片機(jī)STC12C5A60S2127hc573芯片83發(fā)光二極管512412M晶振15電阻16電容37USB接口18開關(guān)16內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書三系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.軟件設(shè)計(jì)思路小組自己探討的設(shè)計(jì)方式

15、要用到8塊74hc573，但是并沒有用到uln2803，由單片機(jī)3個(gè)I/O口對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行控制，1個(gè)I/O口同時(shí)連接8塊74hc573的輸入端，進(jìn)行并行傳輸數(shù)據(jù)，在通過單片機(jī)對74hc573的選通，實(shí)現(xiàn)8個(gè)74hc573對每一列8個(gè)LED燈陽極的供電；1個(gè)I/O口連接8塊74hc573的使能端口，進(jìn)行對74hc573不同時(shí)間的選通；1個(gè)I/O口連接一層LED燈的負(fù)極，一共有8層LED燈。工作原理就是由單片機(jī)先進(jìn)行循環(huán)對74hc573進(jìn)行選通，再由7hc573進(jìn)行循環(huán)對每一列8個(gè)LED燈供電，再由單片機(jī)傳輸一組8位的負(fù)極信號，對選中供電的一列LED燈進(jìn)行負(fù)邏輯點(diǎn)亮，這里一共有64列8個(gè)LED燈組

16、成的列，最終組成LED的立方體，通過負(fù)極信號的不同，實(shí)現(xiàn)立方效果的體現(xiàn)。2.主程序流程圖通過軟件設(shè)計(jì)思路分析，得到該系統(tǒng)的PCB圖如下：7系統(tǒng)的硬件調(diào)試及軟件調(diào)試四系統(tǒng)的硬件調(diào)試及軟件調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是分不可的，許多硬件故障是在調(diào)試軟件時(shí)才發(fā)現(xiàn)的。但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來調(diào)試的。其一般的調(diào)試過程如下：1.常見的硬件故障（1）邏輯錯(cuò)誤硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線，短路等幾種，其中短路時(shí)最常見的故障。電路板布線密度高的情況下，極易造成短路。（2）器件失效元器件失效的原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損

17、壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯(cuò)誤而造成的元器件失效，如電解電容，二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。（3）可靠性差引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔，接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞；內(nèi)部和外部的干擾，電源紋波系數(shù)過大，器件負(fù)載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。（4）電源故障若樣機(jī)中存在電源故障，則加電后將造成器件損壞。電源的故障包括：電壓值不符合設(shè)計(jì)要求，電源引出線和插座不對應(yīng)，電源功率不足，負(fù)載能力差。2.硬件調(diào)試方法（1）脫機(jī)調(diào)試脫機(jī)調(diào)試是在電路板加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對元器件

18、的型號，規(guī)格和安裝是否符合要求。應(yīng)特別注意電源的走線，防止電源之間的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查拓展系統(tǒng)總線是否存在相互間的短路或其他信號線的短路。對于樣機(jī)所用的電源事先必須單獨(dú)調(diào)試，調(diào)試好后，檢查其電壓值，負(fù)載能力，極性等均符合要求，才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的8內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書電位，仔細(xì)檢查各地點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位是否正常，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞開發(fā)機(jī)。（2）聯(lián)機(jī)調(diào)試通過脫機(jī)調(diào)試可排除一些明顯的硬件故障。有些硬件故障還是要通過聯(lián)機(jī)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)和排除。聯(lián)機(jī)前先斷電，把開發(fā)系統(tǒng)的仿真插頭插到樣機(jī)的單片機(jī)插座上，檢查

19、一下開發(fā)機(jī)與樣機(jī)之間的電源、接地是否良好。一切正常，即可打開電源。通電后執(zhí)行開發(fā)機(jī)讀寫指令，對用戶機(jī)的存儲器、I/O端口進(jìn)行讀寫操作、邏輯檢查，若有故障，可用示波器觀察波形。通過對波形的觀察分析，尋找故障原因，并進(jìn)一步排除故障。可能的故障有：線路連接上的邏輯錯(cuò)誤、有斷線或短路現(xiàn)象、集成電路失效等。3.軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好以后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)，下面進(jìn)一步予以說明。對于模塊結(jié)構(gòu)程序，要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合現(xiàn)場環(huán)境，即入口條件和出口條件。調(diào)試的手

20、段可采用單步運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式，通過檢查用戶系統(tǒng)CPU的現(xiàn)場、RAM的內(nèi)容和I/O口的狀態(tài)，檢測程序執(zhí)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。通過檢測，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。在調(diào)試過程中不斷調(diào)整用戶系統(tǒng)的軟件和硬件，逐步通過一個(gè)個(gè)程序模塊。各程序模塊通過后，可以把各功能塊聯(lián)系起來一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。在這階段若發(fā)生故障，可以考慮各子程序在運(yùn)行時(shí)是否破壞現(xiàn)場，緩沖單元是否發(fā)生沖突，零位的建立和清除在設(shè)計(jì)上有否失誤，堆棧區(qū)域有否溢出，輸入設(shè)備的狀態(tài)是否正常，等等。若用戶系統(tǒng)是在開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí)，還要考慮

21、用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，這是因?yàn)閱尾竭\(yùn)行只能驗(yàn)證程序的正確與否，而不能確定定時(shí)精度、CPU的實(shí)時(shí)響應(yīng)等問題。待全部完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察用戶系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求、安排的用戶操作是否合理等，必要時(shí)還要做適當(dāng)修正。對于實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序是由若干個(gè)任務(wù)程序組成，一般是逐個(gè)任務(wù)進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試某一個(gè)任務(wù)時(shí)，同時(shí)也調(diào)試相關(guān)的子程序、中斷9系統(tǒng)的硬件調(diào)試及軟件調(diào)試服務(wù)程序和一些操作系統(tǒng)的程序。逐個(gè)任務(wù)調(diào)試好以后，再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，如果操作系統(tǒng)中沒有錯(cuò)誤，一般情況下系統(tǒng)就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在全部調(diào)試修改

22、完成后，將用戶軟件固化于EPROM中，插入用戶樣機(jī)后，用戶系統(tǒng)即能離開發(fā)機(jī)獨(dú)立工作，至此系統(tǒng)研制完成。4.具體調(diào)試過程在開始實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，分析實(shí)驗(yàn)所涉及的相關(guān)知識點(diǎn)，查閱身邊的資料，并根據(jù)自己以前所學(xué)的理論知識，有了大概設(shè)計(jì)框圖后，在PROTEL中畫出原理圖，然后根據(jù)原理圖分析模塊焊出電路板，并對模塊進(jìn)行測試。 第一步，測試LED顯示電路和C51單片機(jī)最小系統(tǒng)。首先測試LED，輸入一個(gè)簡單程序,發(fā)現(xiàn)有一個(gè)LED不亮，于是檢查該LED的引腳，沒有斷，可能是靜電導(dǎo)致LED燈損壞接好后LED亮了。于是輸入初代光立方程序，但LED燈不閃，猜測是數(shù)碼管芯片與插槽接觸不良的問題，就把插槽重新焊

23、接，之后，再次檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)閃爍有時(shí)燈不亮。說明不是插槽的問題，于是反復(fù)檢查最小系統(tǒng)模塊，通過用電壓表最數(shù)碼管的每個(gè)引腳進(jìn)行高低電平測試，最終發(fā)現(xiàn)原來是接線問題，即是一根線忘了連接。使得硬件與軟件的設(shè)置不匹配，從而導(dǎo)致了LED顯示不正常。改正后重新測試。光立方可呈現(xiàn)圖像。第二步，測試驅(qū)動(dòng)電路，該模塊完好。第三步，軟件測試。在軟件方面，改部分主要調(diào)延時(shí)函數(shù)，調(diào)試過程簡單但費(fèi)時(shí)。于是，多次耐心嘗試后軟件調(diào)試才成功，能夠完整并較為清晰地完整圖像。最終，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)8*8*8光立方立體圖像的效果。10內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書五、有關(guān)光立方的制作過程和心得體會(huì)在學(xué)習(xí)單片機(jī)課程時(shí)，組成光立方小組的我們

24、就散發(fā)出了對單片機(jī)的濃厚興趣，盡管身邊的同學(xué)，往屆的前輩們都指點(diǎn)我們道“這個(gè)設(shè)計(jì)不好過，郭老師很嚴(yán)厲的?！?，但是這些并沒有阻止我們小組對單片機(jī)進(jìn)行最終的選擇：小組認(rèn)為畢業(yè)前要做一件像樣的事情，如果這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)做不好，我們認(rèn)為自己還是沒有畢業(yè)資格的；更重要的是小組對老師的向往，感謝我們的結(jié)識，感謝老師的指點(diǎn)。剛剛開始與其它班級一同進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)訓(xùn)課程時(shí)，小組可以說是一頭霧水，因?yàn)樵陂_始設(shè)計(jì)作品之前，老師提出了一點(diǎn)當(dāng)時(shí)我們并不認(rèn)為是很重要的，但開始設(shè)計(jì)時(shí)才知道這點(diǎn)是很致命的一個(gè)要求：那就是老師不允許小組對設(shè)計(jì)進(jìn)行同網(wǎng)絡(luò)相同的層共陰列共陽概念設(shè)計(jì)。經(jīng)過資料查詢，小組可以說是崩潰一般，想不出其它設(shè)計(jì)的

25、方式，當(dāng)時(shí)小組是鉆了牛角尖的，把想法局限到了類似杜洋工作室設(shè)計(jì)的光立方概念那一方向。直到一次小實(shí)驗(yàn)，小組用一片74hc573點(diǎn)亮了8個(gè)LED燈，小組看到了希望，因?yàn)檫@個(gè)亮度并不是非常低，LED燈沒有像查詢資料中所說的那么暗。在此引導(dǎo)下，小組用Protues軟件設(shè)計(jì)了電路圖，并進(jìn)行了初步測試程序的燒入，模擬的實(shí)驗(yàn)效果還是不錯(cuò)的，最終小組就決定了這個(gè)設(shè)計(jì)方式。小組自己探討的設(shè)計(jì)方式要用到8塊74hc573，但是并沒有用到uln2803，由單片機(jī)3個(gè)I/O口對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行控制，1個(gè)I/O口同時(shí)連接8塊74hc573的輸入端，進(jìn)行并行傳輸數(shù)據(jù)，在通過單片機(jī)對74hc573的選通，實(shí)現(xiàn)8個(gè)74hc573

26、對每一列8個(gè)LED燈陽極的供電；1個(gè)I/O口連接8塊74hc573的使能端口，進(jìn)行對74hc573不同時(shí)間的選通；1個(gè)I/O口連接一層LED燈的負(fù)極，一共有8層LED燈。工作原理就是由單片機(jī)先進(jìn)行循環(huán)對74hc573進(jìn)行選通，再由7hc573進(jìn)行循環(huán)對每一列8個(gè)LED燈供電，再由單片機(jī)傳輸一組8位的負(fù)極信號，對選中供電的一列LED燈進(jìn)行負(fù)邏輯點(diǎn)亮，這里一共有64列8個(gè)LED燈組成的列，通過負(fù)極信號的不同，實(shí)現(xiàn)立方效果的體現(xiàn)。在確立了電路設(shè)計(jì)原理圖之后，小組開始確定PCB板的模擬連接圖，因?yàn)槔蠋熖峁┮豢钴浖屝〗M來制作PCB的連接圖，所以這個(gè)倒是沒有用太多的時(shí)間，也沒有出現(xiàn)過多的難題，通過軟件小

27、組完成了PCB板連接圖的設(shè)計(jì)。在完成PCB板連接圖后，小組開始設(shè)計(jì)的外圍原件的焊接過程。說實(shí)話，對于我們小組所選擇的這款設(shè)計(jì)來說，焊接是我們最大的困難，原因在于小組第一次接觸原件的焊接，11有關(guān)光立方的制作過程和心得體會(huì)并且焊接的工作量比較大。剛剛開始焊接時(shí)，小組選擇了先對LED燈的搭建進(jìn)行焊接，因12有關(guān)光立方制作過程和心得體會(huì)為這個(gè)過程的工作就是一個(gè)時(shí)間和量的工作，不會(huì)出現(xiàn)太多的問題。但剛剛開始時(shí)小組也是探討了一番，因?yàn)樾〗M選擇的這款設(shè)計(jì)講究的就是一個(gè)唯美的、整體的效果，所以要將LED燈的搭建焊接的非常整齊，這樣才夠看，經(jīng)過小組的研究，最終選擇了一種方式來搭建LED燈：因?yàn)樾〗M選購的LED

28、燈剛好能插到兩個(gè)插針之間的空隙處，所以小組將購買的插針以兩兩為一組拆卸下來，并將拆卸下來的插針按8*8的方式插入30*18的PCB板上焊接起來，這樣就能一次焊接一層8*8的LED燈，并保證其整齊度，但畢竟是512個(gè)LED燈的搭建，所以小組還是焊接了8到9小時(shí)才將LED燈的搭建工作完成。在完成了LED燈的搭建工作之后，小組開始進(jìn)行PCB板焊接的過程，這里要進(jìn)行PCB板上的錫接過線、飛線的制作，并要堅(jiān)持作品整體美觀的原則，所以焊接錫接過線和飛線時(shí)也要進(jìn)行焊接前的預(yù)想，這并不是完成PCB板模擬連接圖就所能實(shí)現(xiàn)的，小組一邊焊接已經(jīng)確定的部分，一邊探討下一步的焊接工作。因?yàn)槭堑谝淮魏附?，所以焊接PCB板

29、時(shí)小組還是犯了一些小錯(cuò)誤。比如進(jìn)行錫接過線時(shí)，小組沒有考慮到原件擺放的位置，所以導(dǎo)致了更多的錫接過線工作；還有飛線部分的焊接應(yīng)該是有順序的，這樣才能保證焊接輕松，并且焊接飛線美觀，小組在飛線焊接時(shí)因?yàn)闆]有擺明順序，所以在一些飛線焊接時(shí)浪費(fèi)了比計(jì)劃更多的精力和時(shí)間。完成了PCB板的焊接之后，小組將搭建好的LED燈按計(jì)劃好的位置焊接好。接下來就要進(jìn)行測試程序的燒入，對設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的測試，這是非常關(guān)鍵的，因?yàn)樾〗M所選這款設(shè)計(jì)在完成所有工作之前是沒法進(jìn)行作品效果測試的，所以在將程序燒入單片機(jī)的一瞬間，小組是比較緊張的，一旦出現(xiàn)問題，作品不出效果，小組就要從最初進(jìn)行的工作對整個(gè)作品進(jìn)行測試，不過老天不負(fù)

30、有心人，在程序燒入到單片機(jī)之后，作品成功的展現(xiàn)了測試程序的效果，小組這才放下心來，因?yàn)檫@樣小組就可以進(jìn)行下一步編寫程序的工作了。作品成功執(zhí)行測試程序之后，小組開始了程序的編寫，這是一個(gè)非常關(guān)鍵的部分，因?yàn)槌绦蚩梢哉f是由單片機(jī)組成作品中的靈魂部分，不管作品的外圍設(shè)計(jì)多么豐富多彩，程序也直接影響了整個(gè)作品的展示效果。小組進(jìn)行程序編寫時(shí)，首先只是編寫了一個(gè)光立方的效果程序，但因?yàn)槌绦蛑熊浖訒r(shí)沒有把握好，效果并不好。對于軟件延時(shí)的調(diào)整，小組整整探討了一上午才得以讓作品展現(xiàn)出預(yù)想的效果，那么接下來的工作就是對效果進(jìn)行取模，然后將取模好的數(shù)組加入到程序的整體框架中，讓作品展現(xiàn)出更多的效果，雖然取模這個(gè)工

31、作相對簡單，但也是一個(gè)時(shí)間和量的工作，也花費(fèi)了小組不少時(shí)間。12內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書六、作品使用說明 電源開關(guān) 電源插口（兩側(cè)）、燒寫程序串口（中間）13制作過程七、制作過程1.LED燈面的焊接方式如圖所示：光立方設(shè)計(jì)對LED燈的焊接方面要求很高，需要將512個(gè)LED燈整齊的焊接在一起；上圖是小組采用的方式，在電路板上插好排針，再將LED燈插入排針內(nèi)，進(jìn)行焊接，保證LED燈的整齊度。14內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書將LED燈的正負(fù)極引腳設(shè)計(jì)成如圖所示，在拆入排針內(nèi)進(jìn)行焊接，長引腳為正極（方向向下），短引腳為負(fù)極（方向向前）。如圖，將LED燈的引腳設(shè)計(jì)好之后拆入排針內(nèi)進(jìn)行焊接的效果圖。1

32、5制作過程2.逐層LED燈負(fù)極的焊接如圖，焊接好的64個(gè)LED燈為一列的燈面的效果圖。將焊接好的每一列燈面直立插入之前的排針內(nèi)，實(shí)現(xiàn)每一列燈面間負(fù)極的焊接。16內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書顯示部分512個(gè)LED燈焊接在一起的效果圖，上面引出的64個(gè)LED燈正極引腳之后會(huì)焊接在設(shè)計(jì)好的電路版上，用于為8個(gè)為一列的LED燈供電。17制作過程3.電路版制作根據(jù)前文提供的PCB版的設(shè)計(jì)圖，開始在設(shè)計(jì)電路板，將PCB版的設(shè)計(jì)圖實(shí)體化。18內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4.電路板上飛線的制作圖中每8根短飛線用于連接每塊74hc573芯片的8位輸入端，一共有7段相同的短飛線，使8塊74hc573芯片都能接收有

33、單片機(jī)傳出的信號，通過選通信號來決定哪塊74hc573芯片能夠接收到信號。圖中每8根中等長度的飛線用于74hc573芯片與已經(jīng)焊接好的64個(gè)LED燈正極引腳之間的連接，一共有8段相同的飛線，進(jìn)行LED燈的供電。19制作過程5.顯示部分與電路板之間的焊接將已經(jīng)完成的顯示部分預(yù)留的64個(gè)LED燈的正極引腳，按照在電路板上設(shè)計(jì)好的位置插入，將顯示部分與電路板焊接在一起。20內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書6.每層LED燈負(fù)極信號飛線的焊接如圖，紅色的長飛線用于每層LED燈的負(fù)極與單片機(jī)之間的連接，單片機(jī)會(huì)將取模好的數(shù)據(jù)傳輸給每層LED燈的負(fù)極，結(jié)合74hc573芯片對每8個(gè)LED燈為一組的供電，實(shí)現(xiàn)8位取模好的數(shù)據(jù)對LED燈的負(fù)邏輯點(diǎn)亮，最終完成作品的設(shè)計(jì)。21總 結(jié)八、總 結(jié)在郭彬老師的指導(dǎo)下，通過12周的時(shí)間完成了光立方的設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)以水銀傳感器和單片機(jī)的實(shí)