基于51单片机的光立方设计毕业设计 - 图文 (4)

图3-18已搭好的8层LED灯

3.6 PCB板的焊接 3.6.1 PCB板的制作

PCB板制作分为制作印制电路板、清洗与打孔和检修三个环节，对于PCB板印刷的制作环节大致分为印制底图图样描绘、底图掩膜层制作和蚀刻加工等。对于主板的大小选择上，主板是整个光立方的底座，大小要合适，不宜过大也不宜太小，太大不好看，太小放不下，一般设计的和焊的LED灯的尺寸差不多，刚好放的下还有点剩余最好，这样既美观又节省资源。

首先要用到DXP进行电路板的图纸设计和仿真测试，当仿真没有错误后，就可以自动布线，手动布局，生成3D的PCB版图，把生成的PCB版图文件拿去制作PCB板。

3.6.2 主板的焊接

在焊接主板之前必须保证主板清洁干净，检查是否有破损有裂缝，各个元器件的符号是否清晰，所要焊接的元器件是否齐全，焊各种元器件的准备工作是否都做好了，元器件是否都是完好的功能是否正常都要先检测好，这些都确定没有问题后，就开始按原理图上的位置焊接元器件，焊接时用锡不要太多，那样会很不好看，而且有可能会和附近的元器件发生短路，焊接时间不能太久，很多元器件受不了电烙铁的高温，还要避免静电干扰，焊点要小要均匀，刚好焊住而且焊点光滑明亮。

3.6.3主芯片的焊接

单片机的焊接是个难点，因为用的是贴片的单片机焊脚很小，焊锡一多就容易混成一团，对于贴片单片机的焊接和其它元器件的焊接不同，它的焊接首先是要固定四个脚，把四个角用焊锡固定好了，就一条边一条边的焊，先是在一条边上用很多的焊锡，再用焊锡膏弄在焊锡上，然后烙铁从一条边上划过，这时焊锡在焊锡膏的作用下就会彼此分离就刚好把单片机的引脚焊住了，以此类推其它边也焊完了，这样焊接的单片机既美观又简单，如果你按传统办法焊接，很容易两个引脚短接还不美观。

图3-1 单片机焊接

3.6.4开关及按键的焊接

按键的焊接是最简单的，四个引脚分别插在四个孔中，要注意的是按键的四个脚是两两一对的，不要认为他们都是一样的，要是焊错了就没有按键的功能了，就成了一根导线了，自锁开关的焊接比较复杂，特别是六根引脚的开关，它的按下和弹回来接通的引脚是不同的引脚，自锁开关的原理图如下图4-2所示。

图3-2 自锁开关图

3.6.4排插及晶振的焊接

排插的焊接需要把针和板子贴紧，不能留下空隙，而且排插短的那头接板子，在焊接的时候排插会比较热，不能用手直接接触，先焊排插的两端，焊完两端排插就固定了，再焊剩下的就简单了，对于晶振的焊接要迅速，晶振比较脆弱，尽量快点焊接。

图3-3 PCB板的正反面

第四章 软件设计

系统的组成有两各个部分一个是硬件一个则是软件，软件的伸缩性很大，编写的好的程序实现起来简单不易出错，编的不好的数据会出现很多问题，本系统采用的是模块化的设计方案，减少软件出错的概率，在软件的设计过程中需要用到了软件编辑器，软件可以使单片机上电初始化，也可以是单片机实现特定的功能效果。

本系统程序主要由三大块组成，分别是主程序、按键程序和显示程序，软件的执行过程如下图3-1所示。首先程序执行主程序，在主程序中判断按键程序，当接收到按键程序时，主程序调用显示程序，把显示程序发给硬件，硬件显示出来。

图4-1 软件执行图

4.1 主程序的设计 一般编写程序都是从功能出发，要求怎么的功能就写怎么的代码，本系统都是采用C语言的编码格式编写的代码，设计了三个外接按键P3.2、P3.3、P3.4，分别是主菜单、确定和退出，主菜单里有自动模式、频谱模式、测试模式，系统还设置了呼吸待机灯，流程图如3-2所示：

图4-2 主程序流程图

程序的开始之前必须要写好各个模块的初始化定义，初始化的内容有中断初始化，定时器的初始化，串口的通信方式和波特率的选定,I/O口的设定等等。

4.2 显示程序的设计 显示程序一般由字库代码和执行程序构成，字库代码可以借助取模软件，由静态的画面通过像素点的移动，利用人眼的视觉延时效果，产生动的效果，这就要求对扫描时间的控制和频率的的快慢决定的很好。

4.2.1显示模块的原理

要使静态的画面动起来就需要对静态图像不断的刷新，图像与图形之间切换的速度很快，这样人眼看出来的效果才是流畅的动画，扫描是把光立方分成很多的部分，一个部分一个部分的扫描显示，当扫描到最后一部分时又开始从第一部分循环扫描，其实每一个LED灯的亮度都是由刷新的速度决定的，刷新速度快灯的亮度就亮，这是因为人的视觉的延时，刷新速度太快亮灭的效果就看不出来，在人眼里看到的就是一直亮着，而且亮度还会叠加，实际的灯的亮度比看到的灯的亮度暗很多。

4.2.2 显示程序的设计

本设计的程序采用的是动态的扫描显示，通过选通一列的方式，这时程序里的一行数组就按照由低位到高位的方式依次从单片机的I/O口输出到驱动74HC595移位寄存器中从寄存器中输出到LED的阳极控制灯的亮暗，这样一次一次的循环就可以产生一个动态的画面，整个流程图如下3-3所示。

单片机高速的输出数据，数据通过P3.5口到达74HC595，通过综合选通端口选通一个74HC595输出，紧接着单片机又通过P3.5口输出另一组数据，通过改变选通端口输入到另一个寄存器中再显示，其实这些数据都有一个字模，通过调用这些字模，再配合数据的左移右移，或者加一减一，这样一个字库就可以动起来，再加上延时程序这样程序就可以完美的显示。

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