危鑫++陽泳++孟陽

摘 要：該文研究了基于AT89C52的光立方設(shè)計，采用8片74HC573作為面驅(qū)動器件，1片ULN2803作為層驅(qū)動器件，驅(qū)動8×8×8LED點陣，可顯示任意立體圖形和3D動態(tài)效果。

關(guān)鍵字：光立方 74HC573 AT89C52 ULN2803

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0023-01

在顯示技術(shù)迅速發(fā)展的今天，“光立方”是一種新興的電子產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于金融、展覽、演出和體育活動等方面。該文研究了采用藍燈霧狀散光LED作為顯示載體，AT89C52作為控制平臺，74HC573作為LED面驅(qū)動器件，ULN2803作為層驅(qū)動器件，為實現(xiàn)3D視覺效果提供了硬件支持。

1 總體設(shè)計方案

單元電路采用以二維8×8的LED驅(qū)動電路，每一面的LED燈分8次來控制，對每一面的數(shù)據(jù)分時段進行刷新，以產(chǎn)生立體顯示效果。

該系統(tǒng)使用一片AT89C52單片機作為控制核心，用8片74HC573作為面驅(qū)動芯片，用一片ULN2803作為層驅(qū)動芯片，驅(qū)動8×8×8三維LED點陣（即512個LED）實現(xiàn)圖形穩(wěn)定顯示，動態(tài)快速變化。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計

2.1 MCU主控模塊

該系統(tǒng)的主控芯片使用的是AT89C52，它帶有512字節(jié)RAM數(shù)據(jù)儲存器和8K Flash程序儲存器，8位的I/O口有4組，對運行速度的要求，配置12MHZ晶振即可滿足。

由于這種設(shè)計對MCU要求不高，使用普通的單機片就可以完成設(shè)計，而且設(shè)計與制作也方便，成本不高。該設(shè)計只用了24只腳，還剩下8個端口方便以后的擴展。

2.2 光立方工作原理

512個藍色散光LED組成了光立方，分8層，每層64個（8×8）LED，LED之間相互都間隔了一定距離，通透性比較好，其三維顯示效果是通過LED矩陣自身的空間立體性來實現(xiàn)的。具體的連接方式為：每一層的64個LED陽極連起來，再連接74HC573，將縱向同列的8個LED的陰極連起來，接到鎖存器組成的列控制模塊的輸出端。一共有64個列單元在光立方中。

面驅(qū)動電路和層驅(qū)動電路是光立方掃描驅(qū)動電路的兩大類。層掃描信號通過層驅(qū)動電路產(chǎn)生后，由74HC573驅(qū)動選通或關(guān)閉與每一層LED陽極，連接豎直方向同列的LED的陰極，再分別連接到8個鎖存器（74HC573）的輸出端，當選通LED層，且鎖存器處于低輸出時，就會點亮相應(yīng)的LED。將光立方的空間圖像信息按8層分，每層的數(shù)據(jù)信號由面驅(qū)動電路依次送到選通的LED列上面，由8個8bit的鎖存器來分時控制每層的64個LED，分時選通8個鎖存器時采用I/O端口，鎖存器中輸入進每層的控制數(shù)據(jù)后，利用層選信號對相應(yīng)層進行選通，8層在一個周期內(nèi)一次掃完，因為人眼的視覺停留時間要比這一個周期的時間長，因而一幅完整的立體圖案就呈現(xiàn)在人們的眼中了。這樣一來要分時控制512個LED可通過使用15個I/O擴展口來實現(xiàn)。利用這種工作原理，使光立方平臺上靜態(tài)畫面和動畫的效果得以實現(xiàn)。

3 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)在主程序首先完成系統(tǒng)初始化，則根據(jù)各參變量已有的數(shù)值，對功能模式進行相應(yīng)的選擇，進入對應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)處理子函數(shù)或者其他功能子函數(shù)。再把經(jīng)過處理的圖形數(shù)據(jù)寫進74HC573，這樣最終顯示效果的變化就完成了。

4 實現(xiàn)結(jié)果

基于二維顯示，通過人眼的視覺停留效應(yīng)以及真實的3D空間排列的LED點陣，使光立方3D顯示效果能夠達到。音樂立方動態(tài)顯示以及圖像立體靜態(tài)顯示可由該系統(tǒng)來實現(xiàn)，且真正意義上的三維顯示在動態(tài)顯示的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了，具有很高的實用價值。不過，該設(shè)計仍存在很多的不足且需要改進，例如受限于硬件資源，光立方?jīng)]有很高的分辨率，僅對一些簡單的動畫和圖像進行顯示。另外，目前只能顯示單色，因此可以從全彩LED顯示方面進行改進。若要在比較大型的場所使用，則要按所給的設(shè)計方案擴展相應(yīng)的外圍電路，這樣就可以達到目的。

參考文獻

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