本文作者:qiaoqingyi

灯条怎么编程(灯条控制器编程)

qiaoqingyi 05-15 28

  光立方,我在三年前从一个国外网站上就见到了。那时候刚开始玩电子,就心血一热,开始做光立方。费了一个星期的功夫才把主题的LED显示体搭建完成了,而且当时的焊接功底实在不敢恭维。(后面有图为证)

  后来由于毕业的缘故,没有继续做下去,光立方被我当做装饰品放再书桌上。

  今年上半年的时候,看到了很多人的作品,想起我那个光立方。回忆起当年的时光,决定将它继续做完。

  很顺利,不管是硬件搭建还是软件编程。

  我看了很多教程,相比来说,我最开始看的老外的比较好。他们用的元件并不是我们常用的元件,但是上面的理论讲解很重要。

  如果真的想做好,必须懂得原理,而不是一味的仿造。不知道有哪些朋友已经做过很好的教程,我把我的想法分享出来,供大家参考借鉴。

  概要

  首先,我的作品并没有完成多么炫的效果,我只是搭建了一个设计的平台。尤其是比较容易修改的显示程序,要炫的效果,完全可以大家自己设计!!!!

  第二,硬件上,可能与平时大家所见的不同(受多个设计方案的影响,没选好一个方案),但我会介绍如何元件替代(包含单片机、行列驱动芯片的替换)。

灯条怎么编程(灯条控制器编程)

  第三,内容写得比较抽象,希望大家仔细看,并且多看别人作品,多看程序代码,先思考了再问,不是说不想回答,只是不想回答没有思考过的问题。

  第四,设计属于睡神耗子自己所想的,所以和你以前见过的光立方可以不一样的架构。一位网友给我看了另一种电路,确实是设计精妙。不过本设计对于设计程序,以及理解是比较容易的。可以作为初级的教程来看。

  第五,设计使用了大量网络的上图片资源。由于自己在制作的时候没有留下照片,而且说实话,做得挺难看的!所以不多配自己的图了。

  作品展示

  

  设计的挺难看,各位大侠就别计较了,各位菜鸟就知道有这么几个部分组成就可以了。

  这是我仿造的杜洋的光立方显示效果(懒,未仿造全部,部分效果也不好)

  以上只是说明我能造出来

  下面是重头戏。

  第一.光立方主体焊接

  这个没有什么好法子,大家慢慢,仔细的焊接吧。考验焊接功夫和耐性的时刻到了。

  给几个别人的图做参考。

  

  先找个木板钻8*8=64个孔,(什么,你没有木板和电钻。那找个替换,真不行,上纸箱板)。每个孔的间距一样,具体多长,量一下LED的负极(短的管脚)。比那个长度小大概3~5mm就差不多了(具体值,大家量一量就行了)。

  然后弯管脚。为了确保光立方是个正方体,一般情况,都是弯短脚(负极)。

  

  注意方向任意,但是所有的LED是一个方向,具体方向,就看个人喜好了。

  

  8个LED焊接在一块,一共焊接8条,然后将这8条的LED灯链的一端(短引脚没焊接)焊接在一块。

  

  为了结实,再在中间及另一端焊接个铜线。注意,要保证铜线是焊接在负极(短管脚上)

  这样,一层就完成了。

  总结下,焊接的要领是将一层的负极接到一块。(当然你非要正极接一块,也是可以的)。

  

  如此反复,总共焊接8层,然后,将相同的长管脚焊接在一起。(或者,你一层层向上盖楼也行~!~)。

  你会发现每一层都会空余一个管脚未焊接,我就把这个管脚当做层的控制端用了。

  

  如上图所示,会发现每一层相同位置的LED的正极(长管脚,红色所指的)连接在一起,相信聪明的童鞋,知道如何控制光立方的某一个灯亮了:

  在正极上加正电压,在层的控制端上加负电压即可了。

  第二:显示原理

  为了下面层驱动与阵列驱动的讲解,想说明一下光立方的显示原理。

  玩过LED点阵或多位数码管的童鞋,更容易理解——对,动态扫描原理。

  其实不同层的灯是不可能同是亮的。那么人怎么感觉亮呢,只要LED等闪得足够快,就可以了。人眼的视觉暂留大概24帧/秒(这也是为什么电影大多是这个值,请查看你电影文件的属性)。那么只要你能够将LED灯闪到这个速度就没问题了。对于电路来书,μs(微妙)级是很容易实现的,所以,这不是问题。

  光立方其实就相当于64*8的LED点阵。你理论上只能让一层(64)的灯可以随意亮灭(一直保持,并且不相互干扰)。

  当一定的速度,先点亮第一层,然后再点亮第二层……一直循环,就达到你要的效果了。

  写得抽象,不懂得童鞋,去看看LED点阵,或者多位数码管的显示原理就可以。

  第三:层驱动电路

  层选,是要求这一层的控制端加负电压(因为这一层的负极都接一块了)。那么我们很容易的想用三极管的开关作用就可以了。对我就直接使用的三极管。

  ****有热心网友发现了我的错误,8550是PNP型三极管,而我写文章,画电路都写的NPN,我查看了下,是我自己的疏忽,真实设计是PNP,程序也是按照PNP写的。在此,十分感谢给予批评帮助的人。*******

  

  MCU是单片机控制,一般要串个电阻,用来限流,这里讲原理,就不画了(具体去看附件中的原理图)。Layer_x指某一层的控制端。加了一个上拉电阻,保证平时状态下控制端处在高电压(那样就不会亮灯了。)

  当MCU输出高时,PNP三极管就导通了,Layerer_x就连接到地上,那么层选就打开了。

  PNP型三极管有很多,比如我用的就是S8550,相信许多童鞋是用过的。

  有些童鞋说,他们见别人用的不是三极管,而是ULN2803。我以前是没用过的,查了查:是八路NPN达林顿连接晶体管,也就是说其实里面就相当于集成了8个三极管,用起来更方便。所以,大家手头有什么就用什么呗。

  啥,ULN2803怎么用?看下图,我懒得画封装图了,用一个插座代替了,管脚顺序可没有改,别照抄啊!!!!

  

  我的设计里,用了16个S8550,2个一组。原因是为了防止一个三极管承受不了这么大的电流(64个LED灯的电流)。

  第四.阵列驱动

  这是我起的名字,也就是一层64个灯的驱动。

  64个灯,驱动那是相当麻烦了,用单片机直接驱动是不现实的,管脚不够,电流太大。那么我们考虑拓展单片机的IO口。

  用很多芯片是可以用的:例如HC164, HC377,HC573,HC574,HC595等等。只要有8位输出就可以。大家用的比较多的应该是HC573,最初的时候我照着葫芦画瓢,非要买HC574。它俩没有什么大区别,只是锁存的信号不一样罢了。

  

  借用一个574的图(573一样的接法,CLK改为HC573的LE即可)。有八片HC574,每一个HC574可以输出8位,这样就可以同时输出64位了,对应64个灯。

  HC138是为了节省管脚的,我图省事,就直接用单片机的管脚接每个片子。

  数据线是共用的,一次给一个片子写数据,轮流写,将所有的片子写完。那么阵列驱动数据就完成了。

  当使能输出(许多片子有OE端),层选打开时,就可以点亮特定的灯了。

  附HC164和HC595的驱动图。这两个片子都是串行转并行了,使用的单片机管脚更少一些!!

  

  注意:所有输出端要加限流电阻,至于加多大,要看你的LED灯了。一般情况下的直插LED灯,红色的加的电阻大一些,绿色的小一些,实际情况自己测试就可以了。

  一定要先计算一下你需要多大的电流,因为这关系到你选用多大电流的电源。

  当然,一般情况下,最多亮64个LED(瞬间只能亮64个)。一般的充电器类都能达到这个电流水平(什么,你要用电池!别扯了***)。

  第五.控制板

  可以选用的单片机是很多的。

  考虑管脚够用,至少也要十几个IO口吧。用个DIP40,LQFP32妥妥的。

  51.AVR.PIC……随便哪个都可以,方便、易学、好买上选择,用STC的51就行了。我用了库存的STC12C5A60S2,相信这个单片机很多人都在用。

  当然你用STC89C系列或者STC15系列也是可以的,他们区别在定时上,我使用的是定时器,你可以用STC给的工具来修改定时时间。

  第六.程序

  相信很多人都不喜欢这个。

  见好多童鞋做好的电路,到处找程序。为了不改程序,能照搬电路就照搬。当出了问题也不知道是硬件还是软件的问题。

  好吧,恰好我是苦逼的程序员。好歹也写了两年程序。

  以下是讲解,其实讲得不好,因为自己的水平,还有程序这事就是多磨多练的功夫。

  

  我用的是KEILC51,相信很多童鞋,看到这么多文件就傻了。不用担心,文件多了,许多文件你根本不用理解。

  Main,是主程序。App是应用文件,comAssistant是串口助手,stc12cIntProcess是中断函数。还有一堆displayxx是显示效果函数。

  简单的说,主程序调用APP文件中的函数,App函数又调用displayxx(xx表示01,02什么的)函数,来显示特效。

  由于我使用的是HC574+MCU层选,但是有很多其他方式可以使用。修改app.c文件中的CubeLoop函数即可。由于各种方案很多,如有需求,请留言请教之。

  我将显示效果设计成8*8的数组。因为数组元素是unsigned char(uint8_t)型,也就是说每一位表示一个LED灯。你只要在displayxx函数里修改cubeBuf[8][8]这个数组即可。 说明一下,这个数组是如何对应的光立方的LED的。数组每一个元素(char型),对应每一层所有相同位置的LED灯(即正极相连的),请看第7图那个红色对应的一条灯链。 还有,我为了方便设计,将更新显示最小的单位是100ms,即0.1s。也就是说,你想显示刷新的速度最快是100ms,其实这个时间是相对比较长了,可以改短一点,程序在stc12cIntProcess.c中第61行:

  if(++cubeCounter10)

  {

  cubeCounter = 0;

  cubeUpdateFlag = TRUE;

  }

  把10改小一点就可以了。

  至于显示效果的设计,修改displayxx.c文件即可。每一个文件中都只有一个bool_t Display01(void)程序,其中序号01对应displayxx.c文件的序号。该函数名一定要在display.h中声明,这样app.c文件才能调用。

  这个有25个显示面组成的。

  也就是每一个显示面都停留100ms,当然,你可以让多个显示面显示一个效果。

  注意的是最后一个显示面一定要有这句话endFlag = TRUE;,这是说明这个显示效果结束了。

  这样,程序我就解释完了,不过很抽象,大家想理解,就多研究程序,不懂就问。

  我稍讲一下编译的问题,很多童鞋经常问为什么编译不出来,其实IDE已经告知的很清楚了。不懂就去网上搜搜,再不懂留言,至于像undefined这种编译错误最好不要问了。。。

  还有很多人找不到代码的位置——啥,用搜索啊!KEIL工具栏有个望远镜的哪里有个输入框就是,windows下的程序基本上都是ctrl+F键可以直接调用搜索的!还有,跟踪函数,你看到一个函数,不知道函数体在哪里?点击到函数名中,右击选“go to define……”就可以了。睡神耗子先帮你到这了。

  还有一个关键的地方,做显示库。也就是如何给cubeBuf[][]赋值。大家自己去研究下,看看显示出来什么样子就可以了。我写的显示函数是对应视频的显示效果。

  可以确定的是cubeBuf[][]所有元素赋值为0xFF,就是光立方全亮,都是0x01就只显示一层,最上层或最下层,都是0x00,光立方全熄灭。

  附件中有取模软件,兼容我的程序。有点抽象。大家要好好培养自己的立体感。。。

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