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毕业设计

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填写日期：2012-12-28

【摘要】本设计立体点阵系统，具有3D的显示效果，系统STC60S2单片机作为控制核心对灯的亮暗进行控制。采用74HC138和74HC595分别对每个灯进行控制，使8*8*8立体点阵显示出不同的花样，给人立体效果的展示。系统初始设定显示一种模式，当遥控的切换键按下时，可以切换不同花样。本系统还可以用遥控来对灯的亮度进行控制。

【关键词】立体点阵STC60S2单片机74HC13874HC595遥控器

第1章引言

随着人们生活水平的不断提高，3D效果的欣赏已经成了人们的追求，美轮美奂的观赏让人醉心不已，给人带来无比宽松舒适的美感。3D技术的将来必有广泛应用。仅3D打印技术这一还处在萌芽阶段的技术就已经在世界掀起了巨大波澜。就现有来看3D技术已经应用于军工、航空航天、水下作业、模拟分析等高端领域。随着科技发展3D技术的成本也会越来越低，相信3D电视将来也会像液晶电视一样走入普通家庭。3D技术在未来还可以应用于教学，医学，地下采矿，空中导航等领域。

但就目前的发展，3D还不能够普及到人们的生活中，这也就萌发了人们对于3D的设计。因此，本课题以发光二极管的搭建的8*8*8立体点阵，是一个长、宽、高由8×8×8个LED灯组成的真实3D立方体显示器。采用单片机STC60S2为核心编程技术，对发光二极管进行控制，使其显示出不同的花样，带给人未来3D技术的科技体验。

第2章设计任务及要求

2.1设计任务

设计一个8×8×8的LED立体点阵，可以用红外遥控器进行花样的切换，能够进行亮度的调节。

2.2设计要求

（1）用红外遥控器进行控制。

（2）有多种的花样可以相互切换。

（3）可以对亮度进行调节。

第3章硬件系统总体设计

3.1系统结构框图设计

经过分析，本系统主要是由电源模块、单片机主控模块、74HC595列驱动模块、74HC138行驱动模块、LED点阵显示模块，给出了系统电路原理框图如图所示。

电源模块

电源模块

行驱动模块

行驱动模块

列驱动模块单片机主控模块

列驱动模块

单片机主控模块

LED点阵显示模块

LED点阵显示模块

单片机选用STC12C5A60S2芯片之制造，它可提供多种模式。512个灯只需要单片机10端口控制，P1.3：脉宽输出，控制灯的亮暗。

LED灯用16只驱动管驱动，提供足够大的电流，每个LED灯需要20mA的电流，需要的电流是1.5A,用驱动管来驱动LED灯，74HC595控制LED的8位移位寄存，74HC138是3位8出的译码器，用来信号的输出。

第4章主要电路模块的实现方案比较及选择

4.1LED的选择

本次项目选用高亮度透明红光LED，在不亮的时候是透明的，这样就确保了每个点都能显示自己的位置。

4.2单片机的选择

方案一：52系列单片机

方案二：STC12C5A60S2芯片

52系列单片机的ROM为8K，对我们设计系统不能提供充足的空间进行功能的扩展。由于光立方的程序量比较大，而且要求相对比较高，因此经过考虑之后我们决定用51系列的增强型芯片STC12C5A60S2。STC12C5A60S2具有超强抗干扰、内部集成高可靠复位电路，外部复位可用可不用、速度快，比8051快8-12倍。再有STC12C5A60S2芯片与52系列的单片机价格差不多。因此，我们选择STC12C5A60S2芯片。

在实际调试中，用STC89C52RC在高电平的时候还是有一点点漏电流，对与8050PNP三极管来说，这放大的电流足够使本不应该点亮的LED点亮。所以必需把这漏电流给消除。在更换芯片时，我们发现，用STC12C5A60S2单片机刚好满足要求，免去了复杂的硬件修改。

4.3LED灯的选择

方案一：草帽型LED

方案二：方形高亮的LED灯

由于草帽的光发散比较厉害，容易影响视角效果，而方形的比较聚光，在不亮的时候是透明的，这样就确保了每个点都能显示自己的位置。出于外观和整体的形状美观，我们放弃我们经常用的草帽型LED，采用的是方形高亮的LED灯。

4.4LED的驱动方式的选择

方案一：74HC593和74LS138组成的驱动电路。LED灯用16只驱动管驱动，提供足够大的电流，每个LED灯需要20mA的电流，需要的电流是1.5A,用驱动管来驱动LED灯，74hc595