毕业设计(论文)-基于单片机的光立方的设计

郑州科技学院本科毕业设计（论文）题目基于单片机的光立方的设计学生姓名王德敏专业班级08电子科学与技术1班学号200831011院（系）电气工程学院指导教师(职称)朱小会（讲师）完成时间2012年05月18日郑州科技学院毕业设计（论文）任务书题目基于单片机的光立方的设计专业电子科学与技术学号200831011姓名王德敏主要内容、基本要求、主要参考资料等：一、主要内容1．设计方案的选择和方案说明；2．光立方的硬件构成；3．光立方的单片机编程；4．设计并绘制电路原理图；5．制作实物并调试电路；6．撰写论文；7．撰写文献综述和论文。二、基本要求1．论文内容充实，有理有据，条理清晰。2．设计制作一8*8*8的三维的发光二极管显示方阵，能够实现对每一个发光二级管实现控制。控制显示输出至少二十种显示效果。3．研究数据表形成规律，并初步确定算法。三、主要参考资料1．林占江.电子测量技术.北京：电子工业出版社，2011.2．童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2006.3．赵景波.Prote199SE应用与实例教程.北京：人民邮电出版社，2009.4．尹勇.Multisim电路仿真入门与进阶.北京：科学出版社，2005.5．彭虎.微机原理与接口技术.北京：电子工业出版社，2008.6．张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003.完成期限：2012年5月17日指导教师签名：专业负责人签名：年月日郑州科技学院毕业设计（论文）开题报告课题名称基于单片机的光立方的设计课题来源教师命题课题类型EX指导教师朱小会学生姓名王德敏学号200831011专业电子科学与技术开题报告内容：（调研资料的准备，设计的目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段内容及时间安排；完成设计（论文）所具备的条件因素等。）一、调研资料准备LED点阵显示屏已经应用到了我们生活中的方方面面，科技发展的脚步一直向前，3D电影给人们带来了更加震撼的视觉体验。于是想设计出一种3D显示屏。通过学习《单片机原理与应用》一书，知道LED显示分静态显示和动态显示，以及两种显示的控制方法。加上《模电》《数电》的学习，理解了LED共阴和共阳接法不同的驱动方法。在网站上查找相关文献时，了解LED显示技术的特色之处：一是节能（直接功耗，间接耗能），二是基本无电离辐射，三提高空间利用率。LED点阵显示屏的特点还有比数码管具有实用、便宜、亮度高等优点，而且做出来的LED显示很耐用。LED显示屏还具有亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。LED点阵显示屏的发展前景极为广阔，目前正朝着更高亮度，更高耐气候性，更高的发光密度，形状的多样性，更高的发光均匀性、可靠性、多色化方向发展。另外在电子工程师之家看过网友发帖晒自己制做的3D光立方显示，有5X5X5的、8X8X8的、甚至还有一个16X16X16的。在爱折腾网站也曾看过有用蓝色LED和白色LDE制作的光立方。于是我最终确定也制作一个蓝色LED显示8X8X8的光立方。二、设计目的在当今现代信息化社会的高速发展过程中，大屏幕显示已经从公共信息展示等商业应用向消费类多媒体应用渗透。随着宽带网络的发展，数字化的多媒体内容将在信息世界中占据主流，新型的大屏幕显示设备将代替传统电视机成为人们享受信息和多媒体内容的中心。为追求舒适、逼真、清晰的3D视频显示，为此制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。该设计方案将打破了传统的平面显示视频的方法，该方案设计的LED显示屏显示画面色彩鲜艳，立体感强，静如油画，可以广泛应用于广告公司、交通运输、车站、商场、医院、宾馆、证券市场、工业企业管理等公共场所。三、设计要求1．毕业设计（论文）中心突出，内容充实，论据充分，论证有力，数据可靠，结构紧凑，层次分明，图表清晰，格式规范，字迹工整，结论正确。2．设计制作一个8*8*8的三维的发光二极管显示方阵，能够通过编写程序来实现对每一个发光二级管控制，从而来显示多种多样的图案。控制显示输出至少二十种显示效果。3．通过大量编写程序调试实验现象结果分析研究数据形成规律，对规律总结得出结论并初步确定算法。四、设计思路本设计根据二极管点阵的原理由单片机I/O口控制点亮不同的二极管从而组成出不同的画面，根据人眼的视觉暂留现象即当物体移去时视觉神经对物体的印象不会立即消失而是要延续0.1-0.4秒的时间，来设置每幅画面的延迟时间使连续的一系列画面呈现动态。每一个层面的二极管阳极接在一起受一路I/O口控制，实际电路中该路I/O口输出的控制信号通过5V继电器的吸合和断开来控制的，再输入发光二极管的阳极使其驱动。每一个二极管的阴极分别受单片机扩展后的I/O控制。每个灯都是由片选端口和控制端口共同决定亮或灭。因此，我们可以随意的来点亮立方体中任意一处的灯，来构建多种多样的图案。五、设计预期成果完成焊接调试，烧烤程序后，作品上电工作时8*8*8的光立方显示可以按照程序依次点亮相应位置的LED灯来构造我所想要显示的图案，并且可以显示静态和动态的图案，还可以模拟3D显示来完成相应的花样的展示。六、任务完成的阶段内容及时间安排第一阶段：第8学期1-2周上交3D光立方显示设计的开题报告、文献综述及外文翻译。第二阶段：第8学期3-4周整理收集光立方显示的相关资料，开始初步设计3D光立方显示的硬件电路，绘制出电路原理图。并与指导老师沟通后，最终确定作品设计硬件电路图。第三阶段：第8学期5-7周编写硬件电路的软件程序部分，利用仿真软件对程序进行调试修改。与指导老师共同来完成软件的编写第四阶段：第8学期8-9周依据电路原理图焊接实际电路，经检查电路没有虚焊、漏接、错接等问题后，下载程序调试电路达3D光立方显示的预期成果。第五阶段：第8学期10-12周开始撰写3D光立方显示设计说明书的初稿，并完成初稿并交给指导老师初审。第六阶段：第8学期13-14周提交毕业设计说明书及实做作品，开始准备参加论文答辩。七、完成设计（论文）所具备的条件因素1.主修理论课程：模电数电单片机原理与应用嵌入式系统微电子器件与IC设计电子测量技术集成电路设计传感器与检测技术。2.软件课程：Multisim2001、wave、、proteus等相关软件。3.做过的作品：亚超声波和声光控开关、超外差式半导体收音机、声光报警器、数字万用表的组装和调试，直流稳压电源，数字动态扫描显示，花样流水灯。4.具备的能力：较强的动手能力，善于分析和解决问题，有创新和创造的思维。5.实作所需的工具：烙铁，万用表，电脑，Proteus、protel软件等等。6.实作所需地点及论文资料来源：电子创新实验室，数字图书万方数据库。指导教师签名：日期：注：课题来源要填写明确（如教师拟定、学生建议、某企事业单位项目等）课题类型：（1）A—工程设计；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—制作（作品）（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题；要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。基于单片机的光立方的设计I基于单片机的光立方的设计摘要本设计制作出一个三维立体显示图案的LED光立方。本产品不仅可以像发光二极管点阵一样显示平面的静态或动态画面，还可以显示立体的静态或动态画面，打破了传统的平面显示方案。同锁存器/8*8*8/LED显示时又增加了显示的花样和立体图案显示效果，可以广泛用于传媒信息显示和各种装饰显示，为将来显示技术的进步和发展指导了方向，光立方显示比发光二极管点阵更具有视觉效果，而且画面图案更加非富多彩。本设计是采用AT89S52单片机为核心控制器，八D边沿触发器（三态）74LS574扩展I/O口，完成硬件电路设计。通过软件编程控制数据下载到单片机完成设计图案的显示。软件采用自上而下的模块化设计思想，使系统朝着分布式、小型化方向发展，增强系统的可扩展性和运行的稳定性。关键词51单片机/74LS574基于单片机的光立方的设计IITHEDESIGNOFLIGHTCUBEBASEDONTHEMICROCONTROLLERABSTRACTThisdesignproducedathree-dimensionalpatternoftheLEDlightcube.Thisproductcannotonlylikealight-emittingdiodedotmatrixdisplayplanestaticordynamicscreencanalsodisplaythree-dimensionalstaticordynamicimages，andtobreakthetraditionalprogram.Whileincreasingthedisplaypatternsandthree-dimensionaleffectcanbewidelyusedtodisplayanddecorativedisplayforfutureprogressanddevelopmenttoguidethedirection，lightcubedisplaymorevisualeffectsthanthelight-emittingdiodedotmatrix，andthepictureismorerichcolorful.Withacombinationofgraphicsandcharactersmoreperfectdisplaycharacteristics.ThedesignisAT89S52MCUcorecontroller，eightDedgeflip-flop74LS574(tri-state)expansionI/Oportcompletionofthehardwarecircuitdesign.ProgrammedbysoftwaretocontrolthedataisdownloadedtotheMCUtocompletethedesignsoftheshow.Thisdesignsoftwareisatop-downmodulardesign，thesystemmovinginthedirectionofdistributed，smalldevelopment，enhancethestabilityofthesystem'sscalabilityandrunning.KEYWORDS51single-chip,74LS574latch,8*8*8,3DLED基于单片机的光立方的设计目录摘要.........................................................................................................................IABSTRACT.............................................................................................................II1绪论........................................................................................................................11.1国内外LED显示屏的发展概况............................................................11.2我国LED显示屏研究现状及发展趋势..............................................11.3设计的总体要求及方案选择..................................................................21.4设计说明书的结构安排.........................................................................