8*8*8光立方設(shè)計(jì)與制作教程附單片機(jī)源碼

ID:424227 · 發(fā)表于 2018-11-10 20:43

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(gè)玩玩，同時(shí)可以復(fù)習(xí)一學(xué)期以來(lái)自己的編程能力和動(dòng)手的能力，一舉兩得是一件很不錯(cuò)的事情。向朋友要了一些資料，就開(kāi)工了。

光立方顧名思義就是一個(gè)立方體，采用的是8*8*8的模式，整個(gè)立方大概是16cm*16cm*18cm（長(zhǎng).寬.高）的樣子，主要分為三個(gè)模塊：主控模塊、驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)比較高，因此經(jīng)過(guò)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(wú)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(gè)數(shù)比較多，因此所需要的電流相對(duì)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(dòng)能力 500MA \50V。應(yīng)用時(shí)9腳接地，要是驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，10腳接負(fù)載電源V+。輸入的電平信號(hào)為0，或5V。輸入0是，輸出達(dá)林頓管截止。輸入為5V電平時(shí)，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(shí)，輸出負(fù)載工作；

（3）由于在剛剛接觸鎖存器的時(shí)候，就接觸了74HC573，對(duì)它的使用也比較成熟，因此在驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí),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(dòng)能力；

(4)LED燈的選擇，出于外觀和整體的形狀美觀，個(gè)人推薦霧面藍(lán)光方型LED。但是由于當(dāng)時(shí)去電子市場(chǎng)沒(méi)有找到，最后用了霧面藍(lán)光草帽型的LED燈（結(jié)果問(wèn)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(cuò)燈的原因，我后面又在每個(gè)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(gè)立方在不接負(fù)極的時(shí)候也會(huì)發(fā)光。加二極管之后，它們每個(gè)角輸出就都互不影響了。同時(shí)，每片573的數(shù)據(jù)口是分別并聯(lián)到P1口的，板子上沒(méi)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(guò)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(méi)有制作PCB板條件的朋友也可以自己用萬(wàn)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(lái)我們要焊燈了。大工程啊！

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(jué)得最好是檢測(cè)一下每一個(gè)燈是否會(huì)亮，不過(guò)也可以一排一排的測(cè)試，總之，一定要保證每個(gè)燈都會(huì)正常發(fā)光。

接下來(lái)，我們要對(duì)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(gè)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(wàn)能板，用記號(hào)筆在每一個(gè)點(diǎn)做好標(biāo)記，然后把弄好的燈正極朝下穿過(guò)萬(wàn)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(lái)要仔細(xì)看了

圖12.焊接每一層

把焊接好的每一排凸出來(lái)的那個(gè)負(fù)極呢又統(tǒng)一朝著一個(gè)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(shí)候有朋友會(huì)問(wèn)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(lái)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(lái)呢又要對(duì)每一層的正極做一下動(dòng)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?jiǎng)樱鳛樽畹讓印Ｈ缓笥帽M你所有的招式把每一層對(duì)應(yīng)的正極連起來(lái)。呵呵，也沒(méi)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(wèn)題:

完工以后抱著很激動(dòng)的心情，編寫(xiě)了調(diào)試的程序，主要是檢查全部的燈是否會(huì)亮，但是單把程序燒寫(xiě)進(jìn)去之后，發(fā)現(xiàn)有兩列沒(méi)有點(diǎn)亮，還好兩列的都在邊上，進(jìn)而如果換燈也相對(duì)容易，我們用排除法來(lái)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(lái)做，從驅(qū)動(dòng)電路到顯示的都沒(méi)有問(wèn)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(gè)一個(gè)的檢查了這一列燈，但是全部都會(huì)亮，經(jīng)過(guò)很細(xì)心的檢查，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)燈的亮度和其他的燈亮度完全不同，相對(duì)比較暗，于是我們把它換了下來(lái)，接上另外一個(gè)，果然是哪個(gè)燈的問(wèn)題，原來(lái)是由于燈的阻抗很大，把那一列的電平都拉低了，使燈無(wú)法亮起來(lái) ，在電路的調(diào)試中就出現(xiàn)了這些的問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)還是不錯(cuò)的。另外由于之前沒(méi)有選好燈，經(jīng)過(guò)不斷分析問(wèn)題，最后在74HC573的每一個(gè)輸出端都接一個(gè)二極管，問(wèn)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(lái)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(gè)工程。本項(xiàng)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(gè)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(duì)C語(yǔ)言不是很了解的朋友可以請(qǐng)教一下別人，不懂就問(wèn)，沒(méi)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:

#include "STC.h" //STC12C5A60S2頭文件
#include "MyType.h" //常用數(shù)據(jù)類(lèi)型定義
#include "Drive.h" //LED驅(qū)動(dòng)頭文件
#include "Delay.h" //延時(shí)函數(shù)頭文件
#include "picture.h" //字模數(shù)據(jù)
//int flag=0,flag1=0,a=0;
void LEDIO_Init();
//void PWM_init ();
//void PWM0_set (uint8 set);
//void Timer_INT();
void main()
{
uint8 i;
LEDIO_Init();
//PWM_init();
//Timer_INT();
/* while(flag == 0)
{
WAIT_LOG();
} */
while(1)
{
for(i=0;i<3;i++)
DOT_PWM(0,7,0,120);
for(i=0;i<2;i++)
{
CUBE_LOG1();
CUBE_LOG2();
CUBE_LOG3();
if(i==0)
{
LOG11();
LOG5();
}
if(i==1)//scanf face
{
LOG6();
LOG7();
CUBE_LOG4();
LOG8();
LOG9();
CUBE_LOG5();
shalou1();
catercorner();//邊角的三角形
LOG5();
}
LOG1(); //small cube
if(i==0)
{
CUBE_LOG6(NUM2,3);// 3 2 1
CUBE_LOG13();//一二三四五六九一一
CUBE_LOG7(CHAR_CUBE8,88);//cube8 TeanFoo
CUBE_LOG7(CHAR_GLF,24);//光立方 3x8=24
}
if(i==1)
{
CUBE_LOG6(NUM1,3);//i love u
CUBE_LOG7(CHAR_DZXH,32);//電子協(xié)會(huì) 4x8=32
}
if(i==0)
shalou();
if(i==1)
LOG12();
LOG10();
CUBE_LOG8();//螺旋上升
LOG3(); //前后面
CUBE_LOG9();//雨過(guò)天晴
CUBE_LOG10();//音樂(lè)律動(dòng)
CUBE_LOG11();//豎直表面順時(shí)針環(huán)繞
CUBE_LOG12();//橫向表面逆時(shí)針環(huán)繞
if(i==0)
{
LOG4();
LIST_LOG(); //
LOG13();
lightbug();
}
if(i==1)
{
CUBE_LOG7(CHAR_SNTU,136);//通信與電子學(xué)院電子協(xié)會(huì)20周年 330
LOG2(4,4);
FIRE(1,2);
FIRE(3,3);
LOG2(3,4);
FIRE(6,3);
FIRE(2,5);
LOG2(4,3);
FIRE(3,5);
CUBE_LOG7(CHAR_OFF,18);//OFF
LAST_LOG();
}
}
}
}
void LEDIO_Init()
{
P0M0 = 0xff;
P0M1 = 0x00;
P1M0 = 0x00;
P1M1 = 0x01;
P2M0 = 0xff;
P2M1 = 0x00;
P3M0 = 0xff;
P3M1 = 0x00;
X = 0xff;//鎖存
Y = 0x00;//數(shù)據(jù)
X = 0x00;
Z = 0x00;//平面
}
/*
void PWM_init () //PWM初始化函數(shù),PWM模式，接P1.3接口（PWM0）,強(qiáng)上拉.
{
CMOD=0x00; //設(shè)置PCA定時(shí)器0x00～0x03；
CL=0xef;
CH=0xef;
CCAPM0=0x42; //PWM0設(shè)置PCA工作方式為PWM方式（0100 0010）
CCAP0L=0xef; //設(shè)置PWM0初始值與CCAP0H相同
CCAP0H=0xff; // PWM0初始時(shí)為0
CR=1; //啟動(dòng)PCA定時(shí)器
}
void PWM0_set (uint8 set) //PWM0占空比設(shè)置函數(shù) (0x00~0xFF)
{
CCAP0L= set; //設(shè)置值寫(xiě)入CCAP0L
CCAP0H= set; //設(shè)置值寫(xiě)入CCAP0H
}
void Timer_INT()
{
TMOD = 0x11; //高4位控制T/C1
EA = 1; //開(kāi)總中斷
TH1 = 0x00; //16位計(jì)數(shù)寄存器T1高8位
TL1 = 0x00; //16位計(jì)數(shù)寄存器T1低8位
ET1 = 1; //T/C1中斷開(kāi)
//TR1 = 1; //T/C1啟動(dòng)
TR1 = 0; //T/C1關(guān)閉
}
void LED_PWM() interrupt 3
{
// static uint16 x=0;
// static uint8 flag1=1;
TL1 = 0x55; //重裝定時(shí)計(jì)數(shù)器
TH1 = 0xe0;
if((P1&0x02) == 0)
{
Delayms(10);
if((P1&0x02) == 0)
{
flag1 = 1; //按下標(biāo)志
}
}
if(((P1&0x04) == 0) && flag1) //觸摸按鍵被觸摸
{
a++; //觸摸按鍵消抖
if((a==20) && ((P1&0x04) == 0) && flag1) //觸摸按鍵的確被觸摸
{
flag++; //菜單切換
if(flag == 4) flag = 0;
flag1 = 0;
a=0;
}
}
else if((P1&0x04) !=0)
a=0;
if(flag1)
{
if(++x==0xff)
flag1=0;
}
else
{
if(--x==0x00)
flag1=1;
}
PWM0_set(x);
}
*/

復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載:

光立方設(shè)計(jì)與制作.zip (10.07 MB, 下載次數(shù): 319)

ID:471573 · 發(fā)表于 2019-1-22 15:18

好漂亮！！！

ID:617518 · 發(fā)表于 2019-9-28 11:25

支持支持我也想做一個(gè)

ID:620762 · 發(fā)表于 2019-10-8 21:29

獨(dú)特的特點(diǎn)

ID:622000 · 發(fā)表于 2019-10-10 22:30

帥到爆炸，感覺(jué)可以加一個(gè)小喇叭來(lái)個(gè)藍(lán)牙模塊放個(gè)音樂(lè)啥的

ID:620993 · 發(fā)表于 2019-10-11 11:09

我也想做一個(gè)，下來(lái)學(xué)，謝謝

ID:629801 · 發(fā)表于 2019-10-25 07:52

支持支持！

ID:637833 · 發(fā)表于 2019-11-7 23:36

我也想做一個(gè)，挺好看的

ID:454729 · 發(fā)表于 2019-12-29 09:54

沒(méi)有PCB啊

ID:853282 · 發(fā)表于 2020-12-2 18:03

需要幾個(gè)單片機(jī)幾個(gè)鎖存器幾個(gè)達(dá)林頓管啊
還有是買(mǎi)貼片的還是直插的

ID:689425 · 發(fā)表于 2020-12-5 21:24

學(xué)習(xí)一下，有空時(shí)做一個(gè)

ID:878640 · 發(fā)表于 2021-1-20 14:55

我也想做

ID:704585 · 發(fā)表于 2021-1-24 16:37

8*8*8光立方設(shè)計(jì)與制作教程附單片機(jī)源碼

ID:42468 · 發(fā)表于 2021-2-3 21:49

正在尋找光立方資料，謝謝啦

ID:691527 · 發(fā)表于 2021-2-7 23:02

剛好符合我的心意謝謝

ID:601243 · 發(fā)表于 2021-4-18 18:56

感謝樓主，不知道現(xiàn)在學(xué)還有沒(méi)有用

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