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3D光立方是由长宽高均8颗LED灯组成，即总共512颗LED点阵构成的三维立方体。本光立方的搭建方式是引导出8 个层引出线，这些引出线将作为各个点阵层面的“开关”，再将64个LED灯的正极连在一起，之后再连接到这个引出线上，总共引出72根线。本设计是采用延时控制的方式，由C51编写的控制程序烧录到单片机中，通过单片机来控制LED灯的亮灭情况，使整个光立方能够展现五花八门的动态造型。 光立方由长宽高均为8颗LED灯，总共512个灯按照点阵的方式组成的，层与层之间引出8 根引出线，再加上面与面之间的64根正极引出线，总共引出了72根引出线完成制作的。因此我计划按照以下思路研究： (1)分析光立方的显示原理，并绘制原理图。 (2)列出设备清单，选购所需材料。 (3)设计光立方模型框架，焊接各个电路模块，并搭建整体电路。 (4)LED灯及硬件测试 (5)编写程序及程序调试 (6)软硬件调试 本系统主要是由以下三个模块组成的，分为：主控模块、驱动模块、显示模块。主控模块：以高性能的STC15F2K60S2单片机为控制核心。驱动模块：由锁存器74HC573和驱动器ULN2803两个硬件构成。显示模块：利用512个LED灯组成8*8*8的立方体结构。
图1 系统总体的模块框图 第一点： STC15F2K60S2单片机，它是高性能芯片的代表。选用这个芯片的理由包括以下几点：1.加密性超强，极难解密；2.芯片具有非一般的抗干扰性；3.运行速度超快，较传统51系列要快上八到十二倍。  图2 STC15F2K60S2
主控电路图
第二点：我选择采用ULN2803芯片的理由是因为光立方的制作所用到的LED灯数量比较多，要选择能承受较大电流的芯片，而ULN2803芯片正好符合条件。 ULN2803芯片有8个达林顿晶体管，NPN型。当工作电压达到5伏特之时，不需要通过标准的逻辑缓冲器处理数据，它能够直接处理数据。它不但工作电压高，而且工作电流也大，可以达到500毫安。通常连接在阵列中，极其适合逻辑接口的电平数字电路和较高的电流、电压中。 ULN2803引脚图如图3所示：
图3 ULN2803 第三：选择74HC573芯片驱动，它有以下优点：1.它的输出不是低电平或者高电平,而是高阻态，并且支持多个芯片并联输出；2.能够缓冲控制输入，有改善使能输入抗扰度滞后的作用；3.数据能够锁存，保存数据；4.具有缓冲数据及加强驱动的能力。 74HC573的引脚图如图4所示;
图4 74HC573 74HC573属于硅门 CMOS 器件，不仅引脚与LS/AL573相同，并且74HC573的输出也能与之输出兼容。74HC573有三态总线驱动输出，工作的电压在两伏特到六伏特之间，低输入电流为1.0uA。置数能够全并行的存取，缓冲控制输入，并能使能输入能够具有改善抗扰度滞后的作用。假如锁存的使能端变高了，就表示器件的锁存相对而言数据是透彻的；假如锁存的使能端变低了，那么吻合设立时间还有维系时间的数据将会被它锁存住。
考虑到外观及整体形状的美观，本设计采用LED雾状蓝方灯，因为雾状灯的亮度比高亮灯的亮度更均匀柔和，所以选择雾状灯。 图 显示模块
光立方搭建的大体方向文档 1 LED灯二维平面点阵的搭建 搭建LED灯二维平面点阵，首先将LED灯的正负极弯折好如图1所示，再把LED灯放入平面模板中如图2所示，并将各个灯的负极焊接在一起。（注意：弯折负极的时候，弯曲的地方应该尽可能靠近灯的根部，不要留太长，这样焊接正极之时会更加方便，不容易造成短路的情况。）
图1 正负极的弯折 图2 将LED灯放入模板中 所有LED灯的正极与正极相连，负极与负极相连，管脚之间用焊锡固定住，并要注意灯的正负管脚不要相互接触如3所示。因为焊接时烙铁温度比较高，容易损坏LED灯，所以焊接完后要对每个LED灯进行测试。焊好之后将所有灯从模板上取下，将多余的负极引脚减掉，如图4所示就可完成二维平面点阵了。
图3 将各个负极焊接在一起 图4 完成的二维平面点阵 2 LED面到体的搭建 把已经焊接好的8个面一层一层有序的插到底板上，每插一面灯，都要用焊锡将灯的正极管脚与底板固定如图5所示。8个面焊接结束后，我们可以用手将8个灯面微调，以保证光立方的美观。
图5灯面与底板的固定 然后需要9根镀锡钢线，每一层都用一根镀锡钢线搭接好，8层8根镀锡钢线如图6所示，多余的一根镀锡钢线搭接在光立方的另一面的顶层，如图7所示，起到一个稳固的作用。要注意的是面与面、层与层之间必须同一水平面上，排列整齐，同样也要测试层与层之间连接的LED灯的好坏。 图6 8层8根镀锡钢线的搭接 图7 另一面镀锡钢线的搭接
完成以上焊接后，我们将光立方从左到右依次用一根白色的导线搭接，导线的一端接着靠近底板里面的一排孔里，另一端接着镀锡钢线上，也就是每一层的负极上如图8所示。 图8 导线的搭接 将反面底板多余的正极引脚和多余的镀锡钢线剪掉，至此光立方完成搭建。 本系统选用了512个LED灯，数量较多，对于焊接及调试都造成了一定的困难，如果有其中一个灯损坏了，就必须把8层LED灯拆开，再将损坏的LED灯取出并重新焊接一个完好的灯，所以在检查电路时也绝非易事。 焊接之前将万用表的旋钮选择到二极管量测档，然后把红黑表笔分别接触LED灯的正负电极，观察LED是否会发光，如果不发光，查看万用表欧姆档显示的电阻值是多少，然后交换表笔重新测，若两次测量的电阻值较为一致，则LED灯是好的。焊接完毕之后对照电路图与实际线路有无出入，再用万用表欧姆档检测元器件引脚间有无短路，有无接触不良，有无虚焊等；再把万用表调至蜂鸣器档，测试电路有无出现短路问题，包括LED灯层与层的连接处、各个元器件与电源及地有无接通等等。将编写好的程序烧录到单片机中，光立方接通电源后，观察是否所有LED灯均亮。 在调试过程中，光立方出现了一些问题，下面是我发现的问题以及我的应对方案： 光立方接通电源后，只有最上层的一排LED灯会亮，其他LED灯都没有点亮。于是我用万用表测试，发现LED灯全是好的，并没有损坏，最后发现是光立方的8根焊接镀锡钢线的方向焊错了，应该焊接在光立方正面，把它们取下后焊接好，接通电源后大部分LED灯亮了。 在调试过程中有几个LED灯一直不亮，将万用表调至欧姆档检测，发现灯已经烧坏了，拆下后重新焊接上好的LED灯，LED灯正常工作。
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