游曉容

摘 要：8*8*8光立方體是利用二極管焊接成八行八列的八個(gè)工作面而構(gòu)成的一個(gè)立方體，利用單片機(jī)、行列控制芯片構(gòu)成相關(guān)硬件，利用軟件C語(yǔ)言編程，點(diǎn)陣顯示原理顯示出各種立體的不同形狀和字體，從而給人以視覺(jué)上的沖擊，美的效果。該立方體可以運(yùn)用到很多場(chǎng)合，作為裝飾作品出現(xiàn)在人們眼前。

關(guān)鍵詞：光立方體；STC12C5A60S2單片機(jī)

1 引言

目前職業(yè)學(xué)校的學(xué)生都有著厭理論、愿實(shí)踐的想法，因此很多教學(xué)理念也會(huì)跟著學(xué)生的理念而重視理論和實(shí)作。可如何設(shè)計(jì)和制作出學(xué)生既感興趣又能提高動(dòng)手能力的作品呢？確實(shí)值得深思的問(wèn)題。

光立方體是近兩年來(lái)出現(xiàn)的一個(gè)新名詞，是利用單片機(jī)、數(shù)字芯片以及二極管構(gòu)成的一個(gè)多面立方體，可以利用軟件實(shí)現(xiàn)各種顯示，從而出現(xiàn)很好的視覺(jué)效果。

對(duì)于電子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，單片機(jī)是他們最主要核心的內(nèi)容，不但要求掌握書(shū)本上的理論知識(shí)，同時(shí)還要轉(zhuǎn)換成實(shí)踐，運(yùn)用到日常生活中。大城市的夜晚五光十色、燈朔迷離，顯得是如此繁花似錦，可殊不知，這些燈飾效果很大一部分都是利用單片機(jī)程序控制做出來(lái)的。如果課程中結(jié)合生活實(shí)例進(jìn)行實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，會(huì)激發(fā)學(xué)生的好奇心與積極性，從而達(dá)到事半功倍的效果，提高了教師的教學(xué)效率，同時(shí)也提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

2 STC12C5A60S2

目前學(xué)生運(yùn)用最多的單片機(jī)是89C51＼52、STC90系列、利用這些芯片可以構(gòu)成最小系統(tǒng)，做成學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板供學(xué)生使用也是一種學(xué)習(xí)途徑。學(xué)生可以通過(guò)焊接調(diào)試、編譯程序?qū)崿F(xiàn)功能，讓學(xué)生在學(xué)中做、做中學(xué)、從而提高學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維以及研發(fā)能力，只一項(xiàng)綜合性的實(shí)訓(xùn)科目

STC12C5A60S2單片機(jī)是單時(shí)鐘機(jī)器周期（1T），是具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度卻快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S），針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。

傳統(tǒng)的芯片只會(huì)識(shí)別和處理數(shù)字信號(hào)，而在實(shí)驗(yàn)中、實(shí)際運(yùn)用中卻常有模擬量的信息，因此該芯片自帶A/D轉(zhuǎn)換器，增強(qiáng)了該芯片處理信息的能力。該芯片的A/D轉(zhuǎn)換功能是具有10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S（每秒鐘25萬(wàn)次）

3 74HC573

該芯片是八進(jìn)制三態(tài)非反轉(zhuǎn)D型鎖存器，共20個(gè)引腳，其中OE引腳為三態(tài)輸出使能輸入，低電平有效，D0到D7為數(shù)據(jù)輸入，Q0到Q7為三態(tài)鎖存數(shù)據(jù)輸出，LE為鎖存使能輸入，如果是多片連用，可以作為片選信號(hào)使用端，高電平有效。

4 ULN2803

ULN2803是一塊高電壓、大電流的八達(dá)林頓晶體管，且是低邏輯電平數(shù)字電路，即電路為反相輸出型，輸入低電平電壓，輸出端才有低電平輸出信號(hào)。

該芯片共有18個(gè)引腳。9腳接地，10腳接電源，芯片第1引腳至8引腳為信號(hào)輸入，11至18為信號(hào)輸出。

ULN2803的驅(qū)動(dòng)負(fù)載電流為500mA，驅(qū)動(dòng)電壓50V。

5 硬件電路設(shè)計(jì)與工作原理

1、電路原理圖

該電路圖主要由單片機(jī)、74HC573、ULN2803三種芯片構(gòu)成，利用Protel軟件以及時(shí)標(biāo)網(wǎng)絡(luò)符號(hào)繪制該原理圖。下圖顯示了部分原理圖，其中P1、P9分別代表了二極管行、列端口。

2、工作原理介紹

該立方體的制作采用STC12C5A60S2單片機(jī)，8*8*8立方體，有8個(gè)8*8二極管工作面，因此采用8塊74HC573（在原理圖中分別用U2-U9表示）作為二極管面的選擇。在電路圖中用P1-P8顯示接口的連接。每塊74HC573芯片11引腳作為二極管的八個(gè)工作面的片選信號(hào)，信號(hào)輸入端D1-D8連接單片機(jī)的P1口，Q1-Q8信號(hào)輸出端連接已片選二極管工作面的行的選擇，也即八行二極管的陽(yáng)極。由于每個(gè)工作面采用共陰連接，ULN2803芯片只需采用一塊，引腳B1-B8接到單片機(jī)P1口，信號(hào)輸出端C1-C8連接八面二極管工作面的陰極。具體硬件連接圖如下所示

5 軟件設(shè)計(jì)

利用Keil軟件通過(guò)C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)功能，還可以利用按鍵開(kāi)關(guān)擴(kuò)展功能，使之為音樂(lè)頻譜

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)學(xué)生親自設(shè)計(jì)畫(huà)圖、焊接與調(diào)試、編譯程序?qū)崿F(xiàn)功能，學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐技能會(huì)大幅提高，增強(qiáng)了他們的自信心、同時(shí)也提高了他們實(shí)際動(dòng)手能力。