8＊8＊8光立方體是利用二極管焊接成八行八列的八個工作面而構(gòu)成的一個立方體，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，從而給人以視覺上的沖擊，美的效果。該立方體可以運(yùn)用到很多場合，作為裝飾作品出現(xiàn)在人們眼前。

　　STC12C5A60S2

　　目前學(xué)生運(yùn)用最多的單片機(jī)是89C5152、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)生動手能力和創(chuàng)新思維以及研發(fā)能力，只一綜合性的實(shí)訓(xùn)科目

　　STC12C5A60S2單片機(jī)是單時鐘機(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專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換250K S），針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。

　　傳統(tǒng)的龍片只會識別和處理數(shù)字信號，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25萬次）

　　74HC573

　　該芯片是八進(jìn)制三態(tài)非反轉(zhuǎn)D型鎖存器，共20個引腳，其中OE引腳為三態(tài)輸出使能輸入，低電平有效，DO到D7為數(shù)據(jù)輸入，Q0到Q7為E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，可以作為片選信號使用端，高電平有效。

　　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。

　　該芯片共有18個引腳。9腳接地，10腳接電源，芯片第1引腳至8引腳為信號輸入，11至18為信號輸出。

　　ULN2803的驅(qū)動負(fù)載電流為500mA，驅(qū)動電壓.50V。

　　 硬件電路設(shè)計(jì)與工作原理

　　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軟件以及時標(biāo)網(wǎng)絡(luò)符號繪制該原理圖。下圖顯示了部分原理圖，其中PI、P9分別代表了二極管行、列端口。

　　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［ 1的連接。每塊74HC573芯片11引腳作為二極管的八個工作面的片選信號，信號輸入端D1-D8連接單片機(jī)的P1口，01-08信號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極。由于每個工作面采用共陰連接，UL.N2803芯片只需采用一塊，引腳B1-B8接到單片機(jī)P1口，信號輸出端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

　　軟件設(shè)計(jì)

　　利用Keil軟件通過C語言編程實(shí)現(xiàn)功能，還可以利用按鍵開關(guān)擴(kuò)展功能，使之為音樂頻譜

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

　　基于STC12C5A60S2單片機(jī)的光立方設(shè)計(jì)

　　本次作品是要做出由512個LED燈組成的８*８*８正方體的LED光立方。通過燒入已經(jīng)編寫好的程序來控制LED燈的亮滅，以此顯示我們想要的圖案。主要也是為了把在學(xué)校學(xué)到的理論知識運(yùn)用起來，為了增加眼球，有多重的顯示方式：動靜態(tài)結(jié)合。這次光立方的設(shè)計(jì)用的不是傳統(tǒng)的74HC154芯片而是stc12c5a60s2芯片，因?yàn)樗幸粋€最小的單片機(jī)系統(tǒng)，也具有使系統(tǒng)的強(qiáng)大功能和驅(qū)動效果，再者，從靜態(tài)到動態(tài)，從2D到3D的轉(zhuǎn)變，更具震撼力。本次作品主要有512個發(fā)光二級管組成，在制作過程中鍛煉自己的焊接能力。采用商家做好的PCB板。使設(shè)計(jì)的線路更加明顯。

　　所需工具與材料：

　　光立方印制電路板

　　3mm藍(lán)色長腳霧面LED燈

　　圓孔插座

　　180歐姆1/4w電阻

　　貼片74HC573

　　貼片ULN2803

　　stc12c5a60s2單片機(jī)用的插排

　　晶振

　　微動開關(guān)

　　自鎖開關(guān)

　　音頻輸入口

　　5mm藍(lán)色霧狀LED

　　電烙鐵、松香、鑷子、尖嘴鉗、吸管、焊錫等。

　　方法與步驟：

　　1、首先要把光立方的正文體的架構(gòu)焊接好。

　　2、把元件和電路板通過導(dǎo)線接在一起。

　　3、焊接好的基礎(chǔ)上測試一下，保證每一個LED燈都能亮。

　　4、把接好的電路圖與LED正方體進(jìn)行焊接測試亮不亮。

　　5、把想要LED表現(xiàn)效果分別通過燒寫做好的程序給燒寫進(jìn)去。

　　6、把之前調(diào)試好了的程序組合在一起，再進(jìn)行調(diào)試。

　　焊燈是個大工程，8*8*8的正文體要焊好久呢，首先我們要把燈準(zhǔn)備好。一共需要512個發(fā)光二級管，為了減少麻煩，準(zhǔn)備了550個發(fā)光二級管。

　　光立方的這些材料都是在淘寶上買的，因?yàn)闉榱艘苑廊f一，他們總是喜歡把LED燈多給一些給買家，所以在焊接前一定要測試一下LED燈。如果壞掉的，就把它和好的分開放，以免焊接的時候接錯了（焊接到不亮的燈會很麻煩），測試時用電池簡單測一下就可以分辨好壞了，然后再進(jìn)行下一步的焊接。焊接的時候要注意是否虛焊。

　　下一步就是把測試好的燈的觸角折成如圖所示的樣子

　　當(dāng)然觸角也不是隨便就可以折的，我所采用的方法是“層共陰，束共陽”，是要把LED燈的負(fù)極（短的一角）朝一個方向彎曲，彎曲是注意與正極垂直才可，不然容易造成短路。

　　然后找來一塊木板，打好64個洞，測好距離將燈放在上面進(jìn)行焊接，一次爆8個燈（為一排），這樣來回焊48排，最后進(jìn)行整體焊接成正文體。

　　面是LED燈的制作下面我們來說說PC板板部分。PC板上有核心的主控電路、驅(qū)動電路和部分的顯示電路，分布比較復(fù)雜。在焊接的時候要事先在PC板上把各個部分電路的原件放在上面，并做出標(biāo)明，合理布局。核心部分要與驅(qū)動部分有點(diǎn)距離，方便導(dǎo)線的焊接，不能距離太近，要不然會沒有焊接的空間。

　　下面是完成全部焊接任務(wù)的成品圖

　　方法2：

　　通過硬件測試和軟件測試，先來看看硬件測試：實(shí)現(xiàn)所用到的工具有萬用表、穩(wěn)壓電源、示波器、邏輯分析儀等。

　　在檢測光立方時記得接通電源，有用萬能表檢測一下外部電路，看看有沒有漏電短路的地方，然后再開始測試。

　　靜態(tài)檢測與測試：斷開輸入信號，把電源接入電路上，再用萬用表的電壓檔監(jiān)測看是否有異常。

　　動態(tài)檢測與測試：前面有講到靜態(tài)檢測，只有靜態(tài)檢測通過了才可以進(jìn)行這一步的動態(tài)檢測，而它的測試方法和靜態(tài)檢測的方法是相反的，靜態(tài)是斷開信號源，動態(tài)是接入信號源的，通過查看波形、參數(shù)和穩(wěn)定性能否滿足制作者的需求的。

　　光立方如何顯示都是通過主程序的，而主程序又得通過按鍵的操作來運(yùn)行的。前面也說過主程序，所以現(xiàn)在講講顯示是怎么執(zhí)行的，這里的光立方是8*8*8的所以每一次的動態(tài)動畫或是靜態(tài)效果都是要一層一層的顯示的，直到所有層都顯示完了，這才是一幅完整的畫面。

　　最后附上效果圖