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光立方设计说明书

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《单片机技术》课程设计说明书

光立方

学院：电气与信息工程学院

学生姓名：周剑波

指导教师：贾雅琼职称副教授

专业：电气工程及其自动化

班级：1202

学号：1230140245

完成时间：2015年7月

湖南工学院《单片机技术》课程设计课题任务书

学院：电气与信息工程学院专业：电气工程及其自动化

指导教师

贾雅琼

学生姓名

周剑波

课题名称

光立方

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PAGEI

1绪论

1.1光立方的背景

光立方是由四千多棵光艺高科技“发光树”组成的,在2009年10月1日天安门广场举行的国庆联欢晚会上面世,这是新中国成立六十周年国庆晚会最具创意的三大法宝之首,自从国庆60周年联欢晚会开始演练后,一个全新的名词“光立方”,吸引了全国人民的关注，并得到了全球的高度肯定。所谓“光立方”：就是在平面LED基础上发展起来的新的显示技术，通过复杂的程序控制，在三维空间能够显示具有立体感的图形、动画等。由此，也掀起了光立方的设计与学习热潮，在原有的基础上不断增加难度，增加变换花样，吸引电子爱好者对其研究、创新。

1.2研究的意义

光立方作为一种特殊的显示资源，已用于一些广告行业、家庭、娱乐厅、会议室、大型演唱会、城市地标广场等场所的布置和装饰，还可以用于更广泛方面，具有广阔的应用前景。

随着社会经济的不断进步，人们对LED显示器的认识不断加深，其应用领域越来越广。目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性，可靠性、全色化方向发展。而且,光立方的研究对未来的3D技术有很大的借鉴和启发作用。

2设计要求和方案介绍

2.1设计要求

光立方上电或按键复位后能自动显示P.，进入准备工作状态。光立方可以通过键盘选择显示花样，切换花样，停止显示。要求4×4的光立方硬件，并且显示四种及以上花样。

2.2方案介绍

2.2.1系统整体框图

系统主要由主控电路、时钟电路、复位电路、驱动电路、电源电路、独立键盘电路、数码管显示电路、LED光立方电路组成；时钟电路、复位电路和独立键盘电路作为单片机输入，LED光立方电路和数码管显示电路作为单片机输出，系统框图如图SEQ图3-\*ARABIC1所示。

图1系统框图

2.2.2光立方发光原理

光立方设计采用的是4*4*4的模块，采取层共阴，竖共阳的接法，即每一层的LED灯引出一个阴极。共阴极直接接到AT89S52单片机的P3口线的P3.7-P3.4，竖共阳引出16根导线通过74HC573锁存器接到单片的P0口和P2口。独立式键盘接到P1口线。数码管显示电路接到P0口和P2口。通过编写C语言程序使光立方按不同的花式变化。

3系统硬件电路设计

3.1主要元器件的介绍

3.1.1AT89S52芯片介绍

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵活的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S52单片机引脚图如图2所示。

图2AT89S52引脚图

VCC和GND：分别为外接电源和接地。

P0-P3：为输入/输出口线。其中P3口每一位有第二功能

RST/VPD：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地址字节。在Flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次有效。

：当保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：来自反向振荡器的输出。

3.1.274HC573芯片介绍

74HC573是八进制3态非反转透明锁存器。器件的输入是和标准CMOS输出兼容的；加上拉电阻，他们能