第二屆“暢學杯”電子設計大賽------- 8×8×8 3D光立方 設計報告

 

 

 

                                “暢學杯”創意電子設計大賽

   參賽主題:8*8*8燈立方

    2013屆電氣類

 

設計報告目錄

1設計要求及方案

1.1設計要求

1.2設計方案

2硬件設計

2.1器件清單

2.2 LED燈模塊

2.3驅動模塊

2.4主控模塊

3軟件設計

4設計調試及分析

5設計心得

6附錄

 

1設計要求及方案

1.1設計要求

合理控制512個LED燈的亮和滅,編入程序實現不同圖案的轉換。

1.2設計方案

      光立方是一個采用8*8*8模式的立方體,主要分為兩個模塊:LED模塊,驅動模塊,主控模塊。LED模塊采用引腳式藍色LED燈,一共八面,每面八列;驅動部分是采用74HC573和ULN2803兩種芯片分別控制LED燈的陽極和陰極;主控模塊是采用STC89C51單片機為主控芯片。以此來實現設計要求。

 2硬件設計

2.1器件清單

1:74HC573芯片8個

2:ULN2008 芯片1個

3:STC89C516單片機1個

4:550個藍色LED燈

5:電路板

2.2 LED燈模塊

本次設計選用的是3mm藍色長腳LED燈,它的額定工作電壓2.7-4v。它具有功耗低、壽命長優點。連接方式是采用8*8*8方式排列,每一面的陽極串聯在一起,面與面之間各個對應燈的陰極連在一起。

陰極水平折彎,將512個LED燈的陰極都彎折成90度,為了焊接的統一性,彎折時盡量保持角度一致。因為條件有限我們就沒有制作模板孔模,而是兩個人配合,徒手完成,所以可能形狀沒有那么規整。每焊好一條我們就會檢查一下燈珠是否還亮,每一面焊好后也要檢查。八個面焊好后再疊加起來,進行焊接,實現8*8*8光立方。

2.3 驅動模塊

   由于LED燈立方體一共64+8個引腳需要控制和驅動,所以選擇了74HC573和ULN2803作為驅動芯片。74HC573芯片具有的優點是高阻態、數據鎖存、數據緩沖。將其作為每一面64個LED的引腳控制。ULN2803芯片的驅動能力500MA\50V。1-8腳為8路輸入,18-11腳為八路輸出。應用時9腳接地,10腳接負載。輸入低電平時,截止。輸入高電平時,飽和。將其作為每一面的開關控制。

     將573的8個2-9引腳對應連接到一起;將573的8個11腳接到一起;將573的12-19引腳用來接燈的負極,一共64個。2803的八個引腳用來接燈的正極,8面就是8個引腳,同時把芯片按順序一次的排列的連接。

2.4 主控模塊

   主控芯片是電協提供的STC89C51單片機。以最小系統組成主控模塊,包括晶振電路,以及5V恒電壓。

3軟件設計

 

4設計調試及分析

    硬件檢測,檢查電路元器件焊接是否正確;檢查線路是否存在短路、短路現象,元件有沒有虛焊。這個過程是最艱難的,因為有好多地方我們都錯了,有的是燈沒有接好,有的是線連錯了。經過一步步檢查,最終交了作品。

程序調試,將編寫好的程序寫入單片機。第一個測試程序是顯示一個8*8*8立方體的邊框。圖形基本顯示出來了,有的燈偏暗。經調試與替換,基本達到要求。

將程序編寫完整后,再將所有程序燒寫進單片機,得到我們想要的圖案。

剛開始的時候因為沒有制作木板孔的模型,手也生疏,所以造成我們的立方燈的外形不是特別好看。在焊底座的時候沒有那么多的實踐經驗,所以布線會有瑕疵,我們盡可能的把線布得均勻。寫程序是我們遇到的最大的問題,雖然有前人的經驗,可是我們想顯示自己的圖形,為此查閱了大量的資料。制作完成后,就對它進行了演示,采用電源開關直接控制。通電后,就可以看到連續變化的圖案了。

5設計心得

此次的比賽設計基本來說是成功的。設計過程中存在的難點主要還是電路的布線和程序的編寫。電路板的布線需要我們有大局觀和長遠的見識。程序的編寫需要我們有良好的空間想象力,怎樣實現圖形的轉換,怎樣合理的控制每個引腳的高低電平。設計的準備工作中最大的失誤是沒有準備模板造成燈立方的外形沒有想象中的美感。不過此次的設計經歷讓我們知道無論做什么細致、認真是最重要的。這樣可以少走彎路。同時也讓我們增長了很多知識,培養了團隊協調的能力,有了更多的動手實踐經歷??偟膩碚f受益匪淺。

州仔 發表于11-15 15:32 瀏覽2655次
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