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標(biāo)題: 8*8*8光立方設(shè)計與制作教程 附單片機(jī)源碼 [打印本頁]
作者: wrx410968164    時間: 2018-11-10 20:43
標(biāo)題: 8*8*8光立方設(shè)計與制作教程 附單片機(jī)源碼
摘要

之前在網(wǎng)上看了一些光立方的演示視頻，被它那些立體感吸引了。想到自己學(xué)單片機(jī)也這么久了，于是乎就想做一個玩玩，同時可以復(fù)習(xí)一學(xué)期以來自己的編程能力和動手的能力，一舉兩得是一件很不錯的事情。向朋友要了一些資料，就開工了。

              光立方顧名思義就是一個立方體，采用的是8*8*8的模式，整個立方大概是16cm*16cm*18cm（長.寬.高）的樣子，主要分為三個模塊：主控模塊、驅(qū)動模塊、顯示模塊；我所做的光立方，主控電路采用的主控芯片是STC12C5A60S2芯片，驅(qū)動電路是采用我們常用的74HC573數(shù)字芯片，以及ULN2803達(dá)林頓管。



電路原理圖：
圖1.電路原理圖

元件的選擇：

（1）由于光立方的程序量比較大，而且要求相對比較高，因此經(jīng)過考慮之后我們決定用51系列的增強(qiáng)型芯片STC12C5A60S2，選擇的理由：

1.無法解密，采用第六代加密技術(shù)；

              2.超強(qiáng)抗干擾；

              3.內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，外部復(fù)位可用可不用；

              4.速度快，比8051快8-12倍；

（2）由于燈的個數(shù)比較多，因此所需要的電流相對也比較大，所以選擇ULN2803，ULN2803是八重達(dá)林頓，1 至 8腳為8路輸入，18 到 11腳為8路輸出。驅(qū)動能力 500MA \50V。應(yīng)用時9腳接地，要是驅(qū)動感性負(fù)載，10腳接負(fù)載電源V+。輸入的電平信號為0，或5V。輸入0是，輸出達(dá)林頓管截止。輸入為5V電平時，輸出達(dá)林頓飽和。輸出負(fù)載加在電源V+和輸出口上，當(dāng)輸入為高電平時，輸出負(fù)載工作；

（3）由于在剛剛接觸鎖存器的時候，就接觸了74HC573，對它的使用也比較成熟，因此在驅(qū)動部分使用了熟悉的74HC573，其優(yōu)點(diǎn)有：

1.高阻態(tài);就是輸出既不是高電平,也不是低電平,而是高阻抗的狀態(tài);在這種狀態(tài)下,可以多個芯片并聯(lián)輸出；

2.數(shù)據(jù)鎖存;當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)消失時,在芯片的輸出端,數(shù)據(jù)仍然保持；

3.數(shù)據(jù)緩沖; 加強(qiáng)驅(qū)動能力；

(4)LED燈的選擇，出于外觀和整體的形狀美觀，個人推薦霧面藍(lán)光方型LED。但是由于當(dāng)時去電子市場沒有找到，最后用了霧面藍(lán)光草帽型的LED燈（結(jié)果問題也是出了一大堆）。


電路的組裝與焊接：
圖2.電路PCB圖
              這是布線完成的PCB板子，由于之前選錯燈的原因，我后面又在每個573的輸出口加了1N4148二極管。原因是因?yàn)檫@種小燈的反向漏電流比較大，導(dǎo)致整個立方在不接負(fù)極的時候也會發(fā)光。加二極管之后，它們每個角輸出就都互不影響了。同時，每片573的數(shù)據(jù)口是分別并聯(lián)到P1口的，板子上沒有布線，在這里我是用單股導(dǎo)線一條一條連上去的。
              下面是板子的制作過程：
圖3. 腐蝕好的PCB板子
              這塊板子跟上面的PCB圖有點(diǎn)出入，圖2是我調(diào)試完成之后在修改的，而圖3是之前的版本做好的。
              另外，沒有制作PCB板條件的朋友也可以自己用萬能板焊，就是麻煩一點(diǎn)。
圖4.準(zhǔn)備焊接材料
圖5.已焊好的PCB板底層
              接下來我們要焊燈了。大工程�。�
              首先，我們把燈準(zhǔn)備好，烙鐵熱上
圖6.準(zhǔn)備好的LED燈
圖7.準(zhǔn)備好的LED燈
              在焊接之前，我覺得最好是檢測一下每一個燈是否會亮，不過也可以一排一排的測試，總之，一定要保證每個燈都會正常發(fā)光。
              接下來，我們要對燈做一些工作：
圖8
              我們把所有的LED燈的負(fù)極，也就是短的一角統(tǒng)一朝一個方向彎曲并與正極垂直如上圖所示。
圖9
              我們可以借助一塊大一點(diǎn)的萬能板，用記號筆在每一個點(diǎn)做好標(biāo)記，然后把弄好的燈正極朝下穿過萬能板，再把這一排的燈的負(fù)極擺直了點(diǎn)上焊錫。如上圖所示。
圖10.焊接好的一排燈
圖11焊接好的一排燈
              照這種方法把所有的燈焊成一排一排的。
              接下來要仔細(xì)看了
圖12.焊接每一層
把焊接好的每一排凸出來的那個負(fù)極呢又統(tǒng)一朝著一個方向彎曲至90°，然后把每一排都按上圖的方式擺好，焊接。結(jié)果如下圖：
圖13
              這時候有朋友會問了，這樣是不是不穩(wěn)啊，那你就把另外一端也用同樣的方法用粗一點(diǎn)的導(dǎo)線或者廢棄的元器件管腳連起來就好了。如下圖：
圖14
              如此，把每一層都焊好。如下圖：
圖15.焊接好的每一層
              接下來呢又要對每一層的正極做一下動作了。如下圖：
圖16
              將每一層的正極的末端2mm左右向內(nèi)彎曲45°左右如上圖。留下最后一層不要動，作為最底層。然后用盡你所有的招式把每一層對應(yīng)的正極連起來。呵呵，也沒有什么好的方法推薦。下面是焊好的光立方：
圖17.18.焊接好的光立方
              
圖19
圖20


電路的調(diào)試和調(diào)試出現(xiàn)的問題:

完工以后抱著很激動的心情，編寫了調(diào)試的程序，主要是檢查全部的燈是否會亮，但是單把程序燒寫進(jìn)去之后，發(fā)現(xiàn)有兩列沒有點(diǎn)亮，還好兩列的都在邊上，進(jìn)而如果換燈也相對容易，我們用排除法來檢查電路，首先是檢查燈的線路是否虛焊，斷路，果真有一列的是斷路了，把它接上后這一列也亮了，還剩下另外一列，我們用同樣的方法來做，從驅(qū)動電路到顯示的都沒有問題，而且在輸入那一列的電壓也正常，我們就想不通了，是什么原因呢？我們懷疑是不是有燈壞了，我們又一個一個的檢查了這一列燈，但是全部都會亮，經(jīng)過很細(xì)心的檢查，發(fā)現(xiàn)有一個燈的亮度和其他的燈亮度完全不同，相對比較暗，于是我們把它換了下來，接上另外一個，果然是哪個燈的問題，原來是由于燈的阻抗很大，把那一列的電平都拉低了，使燈無法亮起來 ，在電路的調(diào)試中就出現(xiàn)了這些的問題，相對來說還是不錯的。另外由于之前沒有選好燈，經(jīng)過不斷分析問題，最后在74HC573的每一個輸出端都接一個二極管，問題才得以解決。

程序：

到這里我們的硬件就已經(jīng)大功告成了，接下來呢就是軟件了。由于源程序代碼有2000多行，這里我就不將源程序代碼做到文檔里，而是打包在同一文件夾下，大家可以用keil查看整個工程。本項目完成速度比較快，在整體的電路上可以完成一下基本的演示，由于電路的限制，花樣不是很多，還有待提高。

本文檔足夠讓你獨(dú)立完成一個光立方的制作，一點(diǎn)也不難，只是需要毅力和耐心而已。

最后你可以發(fā)揮想象，編輯你想要的花樣把程序?qū)戇M(jìn)drive.c，并且在drive.h里面聲明一下，最后就可以直接在主函數(shù)里面調(diào)用了。如果對C語言不是很了解的朋友可以請教一下別人，不懂就問，沒什么不好意思的。這也是我的學(xué)習(xí)風(fēng)格。最后希望我們一起學(xué)習(xí)、一起進(jìn)步。

鄭重聲明：此文檔僅供學(xué)習(xí)參考，如有雷同，純屬巧合。

視頻連接：http://v.youku.com/v_show/id_XNTg2NDcxMTQ0.html



單片機(jī)源程序如下:
  1. #include "STC.h"         //STC12C5A60S2頭文件
  2. #include "MyType.h"      //常用數(shù)據(jù)類型定義
  3. #include "Drive.h"         //LED驅(qū)動頭文件
  4. #include "Delay.h"       //延時函數(shù)頭文件
  5. #include "picture.h"     //字模數(shù)據(jù)

  7. //int flag=0,flag1=0,a=0;
  8. void LEDIO_Init();
  9. //void PWM_init ();
  10. //void PWM0_set (uint8 set);
  11. //void Timer_INT();

  13. void main()
  14. {
  15.         uint8 i;
  16.         LEDIO_Init();
  17.         //PWM_init();
  18.         //Timer_INT();
  19.        
  20.                 /*  while(flag == 0)
  21.                         {   
  22.                         WAIT_LOG();
  23.                         }        */
  24.                
  25.         while(1)
  26.         {       
  27.                 for(i=0;i<3;i++)
  28.                 DOT_PWM(0,7,0,120);
  29.                 for(i=0;i<2;i++)
  30.                 {
  31.                         CUBE_LOG1();
  32.                         CUBE_LOG2();
  33.                         CUBE_LOG3();
  34.                        
  35.                         if(i==0)
  36.                         {
  37.                                 LOG11();
  38.                                 LOG5();
  39.                         }
  40.                         if(i==1)//scanf face
  41.                         {                                                                 
  42.                                 LOG6();
  43.                                 LOG7();
  44.                                 CUBE_LOG4();
  45.                                 LOG8();
  46.                                 LOG9();
  47.                                 CUBE_LOG5();
  48.                                 shalou1();
  49.                                 catercorner();//邊角的三角形
  50.                                 LOG5();
  51.                         }

  53.                         LOG1(); //small cube
  54.                        
  55.                        
  56.                         if(i==0)
  57.                         {
  58.                                 CUBE_LOG6(NUM2,3);// 3 2 1
  59.                                 CUBE_LOG13();//一二三四五六九一一
  60.                                 CUBE_LOG7(CHAR_CUBE8,88);//cube8 TeanFoo
  61.                                 CUBE_LOG7(CHAR_GLF,24);//光立方 3x8=24
  62.                         }

  64.                         if(i==1)
  65.                         {
  66.                                 CUBE_LOG6(NUM1,3);//i love u  
  67.                                 CUBE_LOG7(CHAR_DZXH,32);//電子協(xié)會 4x8=32
  68.                         }
  69.                         if(i==0)
  70.                         shalou();
  71.                         if(i==1)
  72.                         LOG12();
  73.                         LOG10();
  74.                         CUBE_LOG8();//螺旋上升
  75.                         LOG3(); //前后面
  76.                         CUBE_LOG9();//雨過天晴       
  77.                         CUBE_LOG10();//音樂律動
  78.                         CUBE_LOG11();//豎直表面順時針環(huán)繞
  79.                         CUBE_LOG12();//橫向表面逆時針環(huán)繞
  80.                        
  81.                         if(i==0)
  82.                         {
  83.                                 LOG4();
  84.                                 LIST_LOG();                //
  85.                                 LOG13();
  86.                                 lightbug();
  87.                         }
  88.                
  89.                         if(i==1)
  90.                         {
  91.                                 CUBE_LOG7(CHAR_SNTU,136);//通信與電子學(xué)院 電子協(xié)會20周年 330

  93.                                 LOG2(4,4);
  94.                                 FIRE(1,2);
  95.                                 FIRE(3,3);
  96.                                 LOG2(3,4);
  97.                                 FIRE(6,3);
  98.                                 FIRE(2,5);
  99.                                 LOG2(4,3);
  100.                                 FIRE(3,5);       
  101.                        
  102.                                 CUBE_LOG7(CHAR_OFF,18);//OFF
  103.                                 LAST_LOG();
  104.                         }
  105.                 }       
  106.         }       
  107. }


  110. void LEDIO_Init()
  111. {
  112.         P0M0 = 0xff;
  113.         P0M1 = 0x00;
  114.         P1M0 = 0x00;
  115.         P1M1 = 0x01;
  116.         P2M0 = 0xff;
  117.         P2M1 = 0x00;
  118.         P3M0 = 0xff;
  119.         P3M1 = 0x00;
  120.        
  121.         X = 0xff;//鎖存
  122.         Y = 0x00;//數(shù)據(jù)
  123.         X = 0x00;
  124.         Z = 0x00;//平面  
  125. }

  127. /*
  128. void PWM_init () //PWM初始化函數(shù),PWM模式，接P1.3接口（PWM0）,強(qiáng)上拉.
  129. {                  
  130.         CMOD=0x00;       //設(shè)置PCA定時器0x00～0x03；
  131.         CL=0xef;
  132.         CH=0xef;
  133.         CCAPM0=0x42;     //PWM0設(shè)置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010）
  134.         CCAP0L=0xef;     //設(shè)置PWM0初始值與CCAP0H相同
  135.         CCAP0H=0xff;     // PWM0初始時為0
  136.        
  137.         CR=1;            //啟動PCA定時器
  138. }

  140. void PWM0_set (uint8 set)           //PWM0占空比設(shè)置函數(shù)        (0x00~0xFF)
  141. {
  142.         CCAP0L= set; //設(shè)置值寫入CCAP0L
  143.         CCAP0H= set; //設(shè)置值寫入CCAP0H
  144. }  

  146. void Timer_INT()
  147. {
  148.         TMOD = 0x11; //高4位控制T/C1
  149.         EA = 1;             //開總中斷
  150.         TH1 = 0x00;  //16位計數(shù)寄存器T1高8位
  151.         TL1 = 0x00;  //16位計數(shù)寄存器T1低8位
  152.         ET1 = 1;     //T/C1中斷開
  153.         //TR1 = 1;   //T/C1啟動
  154.         TR1 = 0;     //T/C1關(guān)閉
  155. }       


  158. void LED_PWM() interrupt 3  
  159. {
  160. //  static uint16 x=0;                  
  161. //  static uint8 flag1=1;

  163.   TL1 = 0x55;  //重裝定時計數(shù)器      
  164.   TH1 = 0xe0;            

  166.   if((P1&0x02) == 0)
  167.   {
  168.     Delayms(10);
  169.         if((P1&0x02) == 0)
  170.         {
  171.       flag1 = 1;  //按下標(biāo)志
  172.         }
  173.   }

  175.   if(((P1&0x04) == 0) && flag1)  //觸摸按鍵被觸摸
  176.   {
  177.     a++;       //觸摸按鍵消抖
  178.     if((a==20) && ((P1&0x04) == 0) && flag1)  //觸摸按鍵的確被觸摸
  179.     {
  180.           flag++;  //菜單切換
  181.           if(flag == 4) flag = 0;  
  182.           flag1 = 0;            
  183.           a=0;
  184.     }  
  185.   }
  186.   else if((P1&0x04) !=0)
  187.     a=0;

  189.   if(flag1)
  190.   {
  191.         if(++x==0xff)               
  192.           flag1=0;                               
  193.   }
  194.   else
  195.   {
  196.         if(--x==0x00)               
  197.           flag1=1;                       
  198.   }                
  199.   PWM0_set(x);                
  200. }          
  201. */
復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載:
光立方設(shè)計與制作.zip (10.07 MB, 下載次數(shù): 319)



作者: ifree8    時間: 2019-1-22 15:18
好漂亮�。�！
作者: 陳英俊    時間: 2019-9-28 11:25
支持支持 我也想做一個
作者: zyz1752217085    時間: 2019-10-8 21:29
獨(dú)特的特點(diǎn)
作者: 1421217367    時間: 2019-10-10 22:30
帥到爆炸，感覺可以加一個小喇叭來個藍(lán)牙模塊放個音樂啥的
作者: jvsoft    時間: 2019-10-11 11:09
我也想做一個，下來學(xué)，謝謝
作者: saher    時間: 2019-10-25 07:52
支持支持！
作者: wang411576401    時間: 2019-11-7 23:36
我也想做一個，挺好看的
作者: 盧本偉沒有開掛    時間: 2019-12-29 09:54
沒有PCB啊
作者: ybr    時間: 2020-12-2 18:03
需要幾個單片機(jī)幾個鎖存器幾個達(dá)林頓管啊
還有是買貼片的還是直插的
作者: nlming    時間: 2020-12-5 21:24
學(xué)習(xí)一下，有空時做一個
作者: 斬蔥    時間: 2021-1-20 14:55
我也想做
作者: zxopenljx    時間: 2021-1-24 16:37
8*8*8光立方設(shè)計與制作教程 附單片機(jī)源碼
作者: dugunanahai    時間: 2021-2-3 21:49
正在尋找光立方資料，謝謝啦
作者: 960430328    時間: 2021-2-7 23:02
剛好符合我的心意   謝謝
作者: tang_yy    時間: 2021-4-18 18:56
感謝樓主，不知道現(xiàn)在學(xué)還有沒有用



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