01学期项目设计报告-光立方

1、微控制器的的应用实实训学期项目设设计报告告 完成日期：20113年112月117日目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc375340832 1摘要 PAGEREF _Toc375340832 h 3 HYPERLINK l _Toc375340833 2绪论 PAGEREF _Toc375340833 h 4 HYPERLINK l _Toc375340834 3光立方方项目方方案 PAGEREF _Toc375340834 h 5 HYPERLINK l _Toc375340835 3.1硬硬件： PAGEREF _Toc375340835 h 5 HYPERL

2、INK l _Toc375340837 3.2光光立方的的点阵部部分，步步骤： PAGEREF _Toc375340837 h 5 HYPERLINK l _Toc375340838 3.3焊焊接注意意事项： PAGEREF _Toc375340838 h 6 HYPERLINK l _Toc375340839 焊好的leed点阵阵插到PPCB板板上用上上位机lled全全亮指令令，测试试。 PAGEREF _Toc375340839 h 6 HYPERLINK l _Toc375340840 3.4软软件： PAGEREF _Toc375340840 h 6 HYPERLINK l _Toc3

3、75340841 3.5整整体框图图 PAGEREF _Toc375340841 h 6 HYPERLINK l _Toc375340842 4系统硬硬件 PAGEREF _Toc375340842 h 7 HYPERLINK l _Toc375340843 4.1CCPU： PAGEREF _Toc375340843 h 7 HYPERLINK l _Toc375340844 4.2LLED灯灯： PAGEREF _Toc375340844 h 7 HYPERLINK l _Toc375340845 4.3PPCB板板： PAGEREF _Toc375340845 h 7 HYPERLINK

4、 l _Toc375340846 4.4AArduuionn板： PAGEREF _Toc375340846 h 8 HYPERLINK l _Toc375340847 4.5AArduuinoo unno R3板板： PAGEREF _Toc375340847 h 8 HYPERLINK l _Toc375340848 4.6缩缩小版uuno控控制模块块： PAGEREF _Toc375340848 h 9 HYPERLINK l _Toc375340849 4.7通通信协议议模块： PAGEREF _Toc375340849 h 10 HYPERLINK l _Toc375340850 5

5、系统软软件设计计 PAGEREF _Toc375340850 h 11 HYPERLINK l _Toc375340851 5.1上上位机： PAGEREF _Toc375340851 h 11 HYPERLINK l _Toc375340852 5.2lled ediit 控控制软件件: PAGEREF _Toc375340852 h 11 HYPERLINK l _Toc375340853 5.3lled gammeseerveer 游游戏控制制软件: PAGEREF _Toc375340853 h 12 HYPERLINK l _Toc375340854 5.4aarduuinoo 编程

6、程软件： PAGEREF _Toc375340854 h 12 HYPERLINK l _Toc375340855 6整体性性测试及及所遇问问题 PAGEREF _Toc375340855 h 13 HYPERLINK l _Toc375340856 6.1整整体搭建建完成以以后的测测试 PAGEREF _Toc375340856 h 13 HYPERLINK l _Toc375340857 6.2调调试中遇遇到的问问题 PAGEREF _Toc375340857 h 13 HYPERLINK l _Toc375340858 7设计总总结 PAGEREF _Toc375340858 h 14

7、HYPERLINK l _Toc375340859 8致 谢 PAGEREF _Toc375340859 h 15 HYPERLINK l _Toc375340860 9参考文文献 PAGEREF _Toc375340860 h 16 HYPERLINK l _Toc375340861 10附录录 PAGEREF _Toc375340861 h 17 HYPERLINK l _Toc375340862 10.1设计实实物图效效果图 PAGEREF _Toc375340862 h 17 HYPERLINK l _Toc375340863 10.2程序清清单 PAGEREF _Toc3753408

8、63 h 18 HYPERLINK l _Toc375340864 10.3电路图图 PAGEREF _Toc375340864 h 26摘要 本本设计制制作出一一个三维维立体显显示图案案的lEED光立立方。本本产品不不仅可以以像发光光二极管管点阵一一样显示示平面的的静态或或动态画画面，还还可以显显示立体体的静态态或动态态画面，打打破了传传统的平平面显示示方案。同同时又增增加了显显示的花花样和立立体图案案显示效效果，可可以广泛泛用于传传媒信息息显示和和各种装装饰显示示，为将将来显示示技术的的进步和和发展指指导了方方向，光光立方显显示比发发光二极极管点阵阵更具有有视觉效效果，而而且画面面图案更更

9、加丰富富多彩。本设计是用用采为核核心控制制器，AATMgga322PU扩扩展I/O口，完完成硬件件电路设设计。通通过软件件编程控控制数据据下载到到单片机机完成设设计图案案的显示示。软件件采用自自上而下下的模块块化设计计思想，使使系统朝朝着分布布式、小小型化方方向发展展，增强强系统的的可扩展展性和运运行的稳稳定性。我们的光立立方主要要功能是是在整体体上实现现画面立立体的显显示，实实现动态态的实时时3D显显示效果果，同时时可以根根据要求求改变程程序的数数组部分分就可实实现画面面的自主主定义，也也可自己己写更多多美轮美美奂的图图形。即即可显示示出我们们想要的的3维立立体图形形，字母母，数字字，也可可

10、实现图图形字母母数字的的来回变变换，移移动和交交替的变变换，达达到不间间断的变变换效果果。 绪论 中国LEED等从从上个世世纪900年代初初开始起起步，之之后都处处于快速速发展中中，20007、220088年为发发展最快快的两年年。时至至今日，LLED显显示屏已已应用于于各行各各业中，现现在就让让我们来来说说中中国LEED显示示屏行业业风风雨雨雨走过过的200载。目前中国LLED显显示屏的的产能远远远大于于市场需需求，产产能过剩剩明显。增增长放缓缓也造成成了目前前LEDD显示屏屏行业僧僧多粥少少的局面面。价格格将成为为推动LLED显显示屏市市场快速速发展的的第一要要素。目目前LEED显示示屏行

11、业业大打价价格战，毛毛利率进进一步下下降的同同时也削削弱了厂厂商自身身的盈利利能力。目目前LEED显示示屏产业业的细分分化程度度非常高高，不仅仅配件材材料供应应格局稳稳定，同同时各项项配件材材料毛利利率也大大幅降低低。LEDD显示屏屏是由多多种配件件材料组组装而成成，主要要的技术术集中在在LEDD灯珠、控控制系统统、驱动动IC、驱驱动电源源四个方方面。对对绝大多多数LEED显示示屏厂商商而言，并并不拥有有绝大部部分核心心技术以以及专利利。因此此，LEED显示示屏厂商商很难通通过技术术革新实实现快速速发展，更更多依靠靠稳定的的渠道或或工程项项目。从目前前的发展展情况来来看，渠渠道商或或工程项项目

12、都成成了LEED显示示屏厂商商争抢的的稀缺资资源。有有实力的的LEDD显示屏屏厂商都都有着稳稳定的渠渠道或者者工程项项目。由由过亿元元LEDD显示屏屏厂商所所构成的的上层格格局已经经形成，新新进厂商商想要打打开渠道道不仅难难度大，代代价也很很大。光立方项目目方案由于刚接触触Ardduinno，对对它的认认识还只只是皮毛毛。学校校安排的的微控制制器实训训，对我我来说很很有挑战战，我也也很感兴兴趣，我我想到了了做光立立方，由由于对着着方面了了解太少少，所以以我买的的套件（圣圣源淘宝宝买的），PPCB板板算是成成品，我我的能力力暂时做做不出来来，请老老师谅解解!（ppcb板板只是焊焊上了芯芯片和贴贴

13、片电阻阻）。此次所做光光立方为为8*88*8的的为3dd8s光光立方，大大体介绍绍 如下下： 硬件： 光立立方驱动动板(PPCB板板），AArduuinoo主控板板（也可可用我们们上课用用的Arrduiino unoo 板！），UUS BB数据线线，5112个33mm雾雾面蓝色色ledd，另外外用四个个ledd做驱动动板的垫垫脚！。 硬件上的的重点是是5122个leed的焊焊接！焊焊接方法法大体如如下： 1.需要自自制一个个ledd搭接板板，尺寸寸为222.866*222.866，分为为六十四四个格，点点与点的的间距为为2.99。 光立方方的点阵阵部分，步步骤： （11）先把把5122个LEE

14、D，负负级全部部弯成990度 (2）摆摆到搭建建模版上上，进行行负极 与 负负极间的的焊接，一一共是88列。 (3) 歪曲正正极900度，进进焊接，一一共7列列。（此此为一层层，此焊焊法，共共焊8层层！）焊接注意事事项： 焊好好的leed点阵阵插到PPCB板板上用上上位机lled全全亮指令令，测试试。软件：用Arduuinoo编程软软件编程程，也可可利用上上位机实实现LEED的焊焊接，把把2个LLED的的负极焊焊接在一一起（注注意焊接接时候速速度要快快，要不不然温度度会损害害LEDD.还有有就是LLED的的负极不不要碰到到正极）。 弯曲的的正极，要要和负极极间有一一定的距距离。 全部的正正极弯

15、曲曲成 990度，至至于负极极的上层层。 注注意！只只要弯曲曲7列就就可以了了，最后后一列不不用弯曲曲。（最最后用来来连接层层用的） 测试试ledd点阵，用用上位机机测试，将将ledd的变幻幻（此方方法不需需要编程程）。 整体框框图 系统硬件CPU： 微微处理器器的英文文缩写是是CPUU，即中中央处理理单元，是是计算机机的核心心部分，计计算机完完成的每每一件工工作，都都是在它它的指挥挥和干预预下完成成的。计计算机配配置的CCPU的的型号实实际上代代表着计计算机的的的基本本性能水水平 LED灯灯： 即发光光二极管管，是一一种半导导体固体体发光器器件，它它是利用用固体半半导体芯芯片作为为发光材材料

16、，当当两端加加上正向向电压，半半导体中中的载流流子发生生复合引引起光子子发射而而产生光光。LEED可以以直接发发出红、黄黄、蓝、绿绿、青、橙橙、紫、白白色的光光。 本项项目所需需是蓝色色LEDD灯。 PCCB板：就是印刷电电路板（PPrinntedd ciircuuit boaard，PPCB）。它它几乎会会出现在在每一种种电子设设备当中中。如果果在某样样设备中中有电子子零件，它它们都是是镶在大大小各异异的PCCB上的的。除了了固定各各种小零零件外，PPCB的的主要功功能是提提供上头头各项零零件的相相互电气气连接。 随随着电子子设备越越来越复复杂，需需要的零零件自然然越来越越多，PPCB上上头

17、的线线路与零零件也越越来越密密集了。裸裸板（上上头没有有零件）也也常被称称为印印刷线路路板Prrintted Wirringg Booardd（PWWB）。板子子本身的的基板是是由绝缘缘隔热、并并不易弯弯曲的材材质所制制作成。在在表面可可以看到到的细小小线路材材料是铜铜箔，原原本铜箔箔是覆盖盖在整个个板子上上的，而而在制造造过程中中部份被被蚀刻处处掉，留下来来的部分分就是变变成网状状的细小小线路了了。这些些路被称称作导线线（coonduuctoor ppartternn）或称布线，并并用来提提供PCCB上零零线的电电路连接接。 通常PPCB的的颜色都都是绿色色或棕色色，这是是阻焊漆漆（sool

18、deer mmaskk）的颜颜色。是是绝缘的的防护层层，可以以保护铜铜线，也也可以防防止零件件被焊到到不正确确的地方方。在阻阻焊层上上还会印印刷上一一层丝网网印刷面面（siilk scrrccnn）。通通常在这这上面会会印上文文字符号号（大多多是白色色的），以以标示出出各零件件在板子子上的位位置。丝丝网印刷刷面也被被称作图图标面（llegeend）。 Arduuionn板： Arrduiino是是一块基基于开放放源代码码的USSB接口口Simmplee i/o接口口板（包包括122通道数数字GPPIO，44通道PPWM输输出，66-8通通道100bitt ADDC输入入通道），并并且具有有使用

19、类类似Jaava,C语言言的IDDE集成成开发环环境。 Arrduiino unoo RR3板：Arduiino UNDD是Arrduiino USBB接口系系列的最最新版本本，作为为Ardduinno的平平台的参参考标准准模板。UUND的的处理器器核心是是ATmmegaa3288，同时时具有114路数数字输入入/（其其中6路路可作为为PWMM输出），一一个166MHZZ晶体振振荡器，UUSB口口，一个个电源插插座，一一个ICCSP heaaderr和一个个复位按按键。 4.66 缩小小版unno控制制模块： 基于aarduuinoo unno模块块下的缩缩小版的的控制模模块 44.7 通通信

20、协议议模块： 基基于arrduiino unoo模块下下的缩小小版的控控制模块块，此模模块已写写入通信信协议，切切不可 写入任任何程序序！作为为用电脑脑端控制制软件空空的中间间传输条条件！ 系统软件设设计 上位机机、leed eeditt 控制制软件，lled gammeseerveer 游游戏控制制软件。本本次所用用的三个个软件必必须在通通信 协议议模块的的配合才才能使用用 上上位机： ledd eddit 控制软软件: led ggameeserrverr 游戏戏控制软软件: arduiino 编程软软件： 整体性测试试及所遇遇问题整体搭建完完成以后后的测试试 1 整体搭搭接完成成以后，在

21、在通信模模块的配配合之下下，通过过电脑用用上位机机软件，进进行整体体测试。 2 用上位位机软件件测试方方便快捷捷，如果果搭接有有问题，可可以及时时发现，及及时纠正正。 3 测试完完成以后后就可以以利用控控制模块块进行动动画效果果的显示示调试中遇到到的问题题 1. 焊接接的时候候烙铁温温度调的的太高，温度过过高，导导致二极极管的阻阻抗改变变，所以以出现了了问题，用用表量了了一下被被烧穿了了，总共共换下了了20多多个坏掉掉的LEED灯。 2. 点亮LEDD时，第第四行一一竖排都都不亮，第第二行一一竖排只只有两个个亮，第第二竖排排是因为为焊接的的不牢断断开了，第第四排是是驱动模模块引脚脚虚焊。 3.

22、 在利利用外接接 arrduiino unoo 板控控制时，出出现无法法控制现现象，解解决方法法为，去去掉通信信模块，单单独控制制。 4. 利用用电脑软软件和通通信模块块控制时时，出现现频闪现现象，经经检查为为通信模模块受损损所致。 5. 由于于焊接原原因和各各模块之之间的频频繁切换换，导致致光立方方点阵的的灯出现现受损现现象，经经更换效效果正常常 7 设设计总结结 今年年我们开开的课程程与以后后的工作作有着紧紧密的关关联，这这一学期期我们进进行了为为期两周周的单片片机实训训，它是是对我们们所学知知识的全全面总结结和综合合应用，有有为今后后走向社社会的实实际操作作应用铸铸就了一一个良好好的开端

23、端。这次实训我我们组选选择的实实训选题题是：LLED光光立方景景观灯，基基于单片片机的88*8*8的光光立方的的设计。本本次的设设计预期期要求：LEDD显示屏屏各点亮亮度均匀匀、充足足，可显显示或图图形和简简单文字字、数字字，而且且显示的的图形、文文字、数数字显示示稳定、清清晰无干干扰。图图形、文文字、数数字显示示有静止止、移入入、移出出等显示示方式。为了完成这这些预期期要求，我我查阅了了很多资资料，不不断向老老师、同同学请教教，以确确保设计计的电路路系统完完整，能能实现最最完美的的系统功功能。经经过这几几个月的的学习，我我们组吧吧Ardduioon板与与光立方方连接起起来。没没有吧之之前的预预想全都都是实现现，但是是我们已已经很努努力了。总的来说这这次的实实训完成成我认为为很成功功，不仅仅学到了了许多课课本上学学不到的的知识，提提高了我我们的动动手能力力，5112个LL