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作者：淮北师范大学 田猛 王成龙 李梦
指导教师：于雷

　　作品简介

　　这次我们的作品是CUBE8光立方，与北京奥运会无关。如本文题头图片所示，CUBE8是一个长、宽、高由8*8*8个LED灯组成的真实3D立方体显示器。其最大的特点就是带给你未来3D技术的科技体验。
　　光立方网上已经有很多的演示视屏，这也并非我们首创，但是，对于其炫酷的3D显示效果让我们难以抵制，所以，我们决定做这一件极其富有创意的作品。
　　结构说明：这组光立方是由8*8*8蓝色的草帽型led组成，采用正方形结构的焊接方法，保证了该作品组成的立体感。不仅需要很强的动手能力来组装512个排列整齐的LED和金属支架，需要有足够的耐心设计一大堆LED驱动电路，最后还要为硬件成品开发显示程序，好让光立方动起来。
　　功能与使用：该作品的功能性非常的强悍，不仅仅是512个led堆积起来的一组灯，而是一个可以符合3D显示效果的作品，十分符合当下时尚的潮流。3D显示效果的十分令人震撼。不同的的组合，不同的图案，显示出不一样的震撼效果。该作品使用十分简单，打开电源的那一刻，蓝光散发出的梦幻效果，立刻会将你吸引，期间显示的一些图案，和一个个小游戏让我们看到冰冷硬件之后的乐趣。　　

　　平台选型说明

　　平台：STC15F2K61S2是STC开发的新一代增强型51单片机，具有ROM大，时长短，刷新频率高等特点

　　设计说明

　　3D光立方原理：
　　我们以我们制作的8X8X8的光立方来说，我们可以把他拆成8个面。如右图示：
　　每个面有64个灯组成。或者说是64束led蓝光灯组成。
　　从光立方的上方看，这是一个具有64个灯的面，而8个面组合起来又是一个完整的立方体。不同的3D图案就是靠着这一个个的点连接起来后形成的。　　

　　我们先从一个面的控制来考虑起;控制着64个灯使其能自由的变换，，不同的灯的变换构成不同的平面图案，而我们要做的就是首先将每个图片切割成8层，通过控制每层的图案然后依次点亮每层即可，由于我们眼睛的视觉残留效果，当每一个灯的变换小于时间20ms时候，我们眼睛就会存在一个视觉残留的概念，大脑也会将上次的图案和这次的图案自动的进行组合。从而，达到图形结构的效果。这样，我们就能够考到一个整体的个体图案。
　　光立方的原理其实很简单，就是控制这512个led的显示效果，通过不同的显示组合，来达到显示不同立体图案的效果。
　　了解了光立方的原理，我们来设计一下光立方的电路。

　　设计方案：
　　学过点阵都知道，如果要控制8*8点阵，需要16个引脚，16那么有8个8*8点阵，我再用8个引脚来充当各个8*8点阵的“开关”即可。
　　那么我们考虑如何将这每层的64个灯控制好，这就要考虑到共阴数码管的概念，将64个led蓝光的阴极进行串联，连接到一个引脚上，下面我们又要考虑如何用16个引脚控制led的问题，这里我们使用了一个能起到缓存效果的ic--74hc573，下面是该芯片的介绍(引用百度百科)：

　　八进制 3 态非反转透明锁存器
　　74HC573　　

　　高性能硅门CMOS器件　　SL74HC573 跟 LS/AL573的管脚一样。器件的

　　锁存器
　　输入是和标准 CMOS 输出兼容的;加上拉电阻，他们能和 LS/ALSTTL 输出兼容。　　当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的(也就是说输出同步)。当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。　　×\u36755X出能直接接到 CMOS，NMOS 和 TTL 接口上　　×\u25805X作电压范围：2.0V~6.0V　　×\u20302X输入电流：1.0uA　　×CMOS 器件的高噪声抵抗特性　　

　　以上是关于74hc573的介绍，我们采用了hc573缓存的方法，来分别吧64个灯的亮灭信息由单片机先暂时存到这个芯片上面，然后，在一起输出到灯上，这样的话，我们根据该芯片的电学特性，就可以很方便的将这个芯片的基本电路表示出来。
　　层控制：每一面的控制由八片74hc573组成，而，每一层的控制，我们通过不同的资料和网上的说明找到了uln2803这个芯片，这是一个达林顿管类型的芯片，具体资料如下:　　

　　八路NPN达林顿连接晶体管阵系列特别适用于低逻辑电平数字电路(诸如TTL, CMOS或PMOS/NMOS)和较高的电流/电压要求之间的接口，广泛应用于计算机，工业用和消费类产品中的灯、继电器、打印锤或其它类似负载中。所有器件具有集电极开路输出和续流箱位二极管，用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容，而ULN2804 最适于6至15伏高电平CMOS或PMOS。
　　通过从单片机上输入不同的信息来达到控制每一个层的目的。

　　焊接部分：
　　这里需要说的是，一定注意每个灯的焊接时间，和焊接整齐度，焊接整齐度直接影响整个制作效果。•每一层的二极管是共阴极的，这里一定不能焊接错误　　

　　如上的形式的焊接方式，使得每一层的二极管的阴极连接到uln2803的某一行引脚上。
　　最后是电路图的设计，有关电路图，请看word下的附录;

　　作品特色

　　首先我们要谈一谈该作品的不同的特性：
　　先进性：我们在网上不同的设计方法的基础之上加入了我们自己的设计元素，不再是每一层的阴极都是连在一起而是通过不同的引线连接，与其他的led作品相比，这件作品不仅能够显示一些明显的平面图案，也能够将3D立体图案显示出来，这是他的先进性的体现，也是我们现在科技发展的方向。
　　实用性：这件作品不仅仅是作为比赛使用的一件制作。同时，我们也将他看做是一件很好的科技装饰品，同其他装饰品相比，该作品的很大的功能性在于可以改变图案的形式，图案的种类。这是其他作品所没有的;这也不失是一件很好的装饰品。
　　创新性：从开始设计到制作完成，我们处处想到的就是创新性的体现，在硬件上不在使用以往的单层连接方法，改用串联接。硬件的创新性较少，重要的创新性体现在软件方面，图案的变换，图案的设计，处处都是创新性的体现;在图案中我们加入了诺基亚经典小游戏：贪吃蛇，以及世博会中国馆的主造型，不同的正立方体的变换，八个立方体的旋转都是创新性的体现。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2487