论文总字数：16407字

摘 要

光立方是一个4*4*4的三维的LED灯方正。光立方不仅能像LED灯点阵一样的显示出平面静态与动态画面，而且又增加了各式各样的立体图形显示的效果，可以用在一些大型商场、家庭、娱乐厅、广告行业等地方的点缀装饰和布置上。

本论文首先提出了彩色光立方的设计方案，对各模块的主要元器件进行讨论选择。接下来介绍光立方的工作原理、硬件的实现以及软件的实现，最后来实现修改调试。本文设计系统中，核心控制器STC12C5A60S2运行程序来控制锁存器74HC573，最后与ULN2803芯片一起控制LED灯，同时采用了时钟电路控制LED灯的亮灭时间间隔，使它能体现出各式各样的颜色与图案，变得更加美轮美奂、更加丰富多彩。

测试结果表明，本文所设计系统实现了所要求的功能。

关键词：三维 LED灯 单片机

4 * 4 * 4 color light cube

Abstract

Light cube is a three-dimensional 4 * 4 * 4 LED lights display founder. Light cube can not only like the LED dot matrix display out of the plane static and dynamic images, and added a variety of three-dimensional graphics display effect, can be used in some large shopping malls, family, recreation, the ornament adornment of the place such as advertising and decorating.

This paper first puts forward the design scheme of color light cube, selection for each module of the main components are discussed. Next light cube was introduced including its basic principle, realization of hardware and software implementation, finally to achieve the modification of debugging. Core controller design system, this paper STC12C5A60S2 to run the program to control the latch 74 hc573, finally with ULN2803 chip control LED lights, at the same time using the clock circuit control destroy the light of the LED time interval, make it can reflect a variety of colors and patterns, become more beautiful, more rich and colorful.

Test results show that the designed system can realize the function required.

Keywords：3D;LED lights;Single chip microcomputer

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 光立方简介 1

1.3 本论文的主要任务 2

1.4 论文结构安排 2

第二章 彩色光立方的系统设计 3

2.1 设计的总体方案 3

2.2 选择系统器件 4

2.2.1 单片机的选择 4

2.2.2 锁存器的选择 4

2.2.3 显示单元元件的选择 4

2.2.4 串口通讯器件的选择 5

第三章 彩色光立方的硬件系统实现 6

3.1 相关芯片的介绍 6

3.1.1 STC12C5A60S2系列单片机简介 6

3.2 单片机最小系统设计 7

3.2.1 单片机外围电路的设计 8

3.3 串口电路设计 11

3.4 显示驱动电路设计 12

3.4.1 列驱动 12

3.4.2 行驱动 13

第四章 软件设计 15

4.1 主程序设计 15

4.2 显示程序设计 16

4.2.1 光立方列选程序 17

4.2.2 光立方发光控制程序 19

4.2.3 LED颜色显示程序 21

4.2.4 主函数中子函数的设计 23

第五章 系统调试 25

5.1 硬件调试 25

5.2 软件调试 25

5.3 调试遇到的问题 26

5.4 调试总结 26

第六章 总结 28

参考文献 29

附录 30

致谢 31

第一章 绪论

1.1 引言

在现代信息化高速发展的社会中，经过人们不断的发展和美化人们的生活环境，LED显示屏已经成为城市信息化的一个重要标志，并且大屏幕显示从原来的共享公共信息方式向着需要支付一定费用的方式渗透。LED显示屏可以在购物广场、飞机场、医院、地铁站、火车站和许多管理窗口等地方看到。现在网络技术的发展越来越快，信息化多媒体将成为主流，全新的大屏幕显示设备会替换以前的显示设备比如老式电脑等。这种在未来具有巨大需求的产业让LED显示业务成为人们的焦点。LED业务已经成为一个多功能、信息化，有很大的市场空间和光明前景的新兴产业。图片、文本、视频和动画通常是由LED发光显示的，内容也是可以不断改变以及创新的。某些器件的显示设备中模块化结构，它通常是由核心控制系统，电源模块以及显示模块组成的。核心控制系统能够控制相应的发光二极管发光情况；电源模块则负责将输入进来的电压和电流转换成将要输入到其他模块中可用的电压和电流；显示模块是LED构成，并负责发光显示；屏幕可以显示文字，图片，视频等。所以LED显示一般有两种，一种是静态的图片文字显示，另外一种就是动态的图片文字显示，一般都是由发光二极管显示方正组成的。静态的图文显示可以和电脑同步显示文字、图片等，还有的图文显示颜色是不同的，有单色的也有彩色的；动态的图文显示采用了计算机来控制，图文并茂，可以显示三维动画、电视以及实况转播等。LED点阵显示屏中显示字体通过PC，并发送到单片机，然后显示在显示屏。

随着现代社会的不不停的步，LED显示也越发的先进，简便，应用的领域也更加广泛。朝着亮度高、能耐高底温、发光更圆润，更加可靠的方向发展。

1.2 光立方简介

在中国成立60周年的国庆晚会上，光立方作为最具有创新意义的作品，深深的震撼了人们。也是从那时候起，光立方吸引了很多人们的目光。这些“发光树”每棵树的发光二极管，都是利用电脑来控制的，能够变换成7种不同的颜色，并且还能够改变高度，也能够来回摇摆，按照人的指令来进行表演。光立方的表演是从晚会一开始到结束的，一直在不断的变换着，让人们深深的着迷。并且，它会根据晚会特定的时间段或者是特别的篇章主题，变换成各种不同且新颖的图形、文字、视屏效果，给人们呈现出非常丰富多彩的视觉效果。

1.3 本论文的主要任务

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