標(biāo)題: 光立方原理和電路詳細(xì)介紹 [打印本頁(yè)]
作者: 15249798685    時(shí)間: 2017-10-17 10:52
標(biāo)題: 光立方原理和電路詳細(xì)介紹
一.光立方原理
你的思維有多寬，光立方的動(dòng)畫就有多多。我猜想大家做光立方都是為了能
隨性所欲的控制每一個(gè)燈珠，來(lái)實(shí)現(xiàn)自己想的一些精美動(dòng)畫。那么，讓我們從光立
方的原理開(kāi)始入手。一講到原理，估計(jì)很多同學(xué)就頭痛了。這里借鑒在網(wǎng)上找的
一些資料來(lái)幫助大家理解光立方的原理。先從點(diǎn)陣的點(diǎn)亮原理說(shuō)吧，如圖所示
這是一張led 的點(diǎn)陣圖，如果我們想要點(diǎn)亮任意位置的led，我們只要在該位置
led所使用的列線接地，行線接上+V即可。
學(xué)過(guò)單片機(jī)的朋友，都知道數(shù)碼管是怎么點(diǎn)亮的，其中有位選和段選之分，
通過(guò)掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)所有數(shù)碼管能正常工作以實(shí)現(xiàn)我們想要的數(shù)字。
點(diǎn)陣也一樣，盡管是8*8的點(diǎn)陣，如果我們讓整體能隨意顯示圖案，那也需
要用動(dòng)態(tài)掃描的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)其精準(zhǔn)的控制。所謂動(dòng)態(tài)掃描，就是說(shuō)我
們一次只能讓一行排或者一豎排的燈亮。每次只能這么點(diǎn)亮，8次為一個(gè)周期，從
左至右依次點(diǎn)一次，那么循環(huán)起來(lái)，我們看到的就是完整的圖像了。
在這里，一共有8層。
想必大家對(duì)光立方的連接已經(jīng)有了一定的了解，縱向一束的負(fù)極性引腳是要連在一起，
而橫向一層的正極性角連在一起。從掃描的角度去說(shuō)，那一次也只能夠點(diǎn)亮一層。
這里光立方的一層有64個(gè)燈，我們想成之前那個(gè)8*8的平面點(diǎn)陣。光立方的每一層雖然有64個(gè)燈，但是我們會(huì)有64跟線分別連接到這些燈上，從而實(shí)現(xiàn)一次性的對(duì)64個(gè)燈進(jìn)行控制。我們將一個(gè)立體畫面從下往上分為8層，每次掃面一層這樣一副畫面就完成了。通常單片機(jī)引腳較少，我們采用74hc595芯片進(jìn)行拓展（74hc595原理請(qǐng)參考595用戶手冊(cè)）。下面來(lái)一張電路圖，此圖是用595進(jìn)行拓展的。
（這張圖是模塊原理圖的截圖，接線不是很清晰，可以參考原理圖）

在圖中，數(shù)據(jù)通過(guò)串行的方式，分別傳送到每一個(gè)
74hc595中，再內(nèi)部控制器儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)一層64個(gè)燈同時(shí)的點(diǎn)亮。
描述一個(gè)固定畫面的顯示，需要硬件執(zhí)行8次掃描的過(guò)程。
1.將第一層64個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳入8個(gè)74hc595中，控制uln2803層控制芯片打開(kāi)第
一層開(kāi)關(guān)，使第一層點(diǎn)亮，這個(gè)時(shí)候，其他層是滅的。
2.等待時(shí)間t。
3.熄滅第一層，開(kāi)始向74hc595中傳輸?shù)诙䦟拥臄?shù)據(jù)，鎖存，開(kāi)啟第二層總控制
開(kāi)關(guān)，點(diǎn)亮第二層。
4.等待時(shí)間t。
.......
熄滅第七層，將第八層的的數(shù)據(jù)傳入所有74hc595中，鎖存，開(kāi)啟第八層總開(kāi)關(guān)，
點(diǎn)亮第八層。
再回到第一步，循環(huán)下去....
這樣，便實(shí)現(xiàn)了一個(gè)偵畫面的顯示，由于人眼的視覺(jué)暫留的特性，只要刷新的
夠快，我們看到的就是光立方整體一起點(diǎn)亮的。便實(shí)現(xiàn)了我們想
要的效果。為了畫面的穩(wěn)定，上面間隔點(diǎn)亮t要保持一致，否則會(huì)出現(xiàn)亮度不均
的情況。
上面是傳統(tǒng)單色光立方的成像原理。
在此基礎(chǔ)上我們又開(kāi)發(fā)了雙彩色和RGB全彩光立方。
畫面的成像和單色是一樣的，在配色上加了一些改動(dòng)。我們稱它為混色。
就紅藍(lán)兩種顏色而言，紅色和藍(lán)色同時(shí)點(diǎn)亮就會(huì)出現(xiàn)紫色。利用軟件控制多種顏色的燈在不同或相同時(shí)間點(diǎn)亮就會(huì)出現(xiàn)很多彩色圖案。
硬件部分考慮到單片機(jī)的IO口的限制，所以彩色光立的層驅(qū)動(dòng)我們將2803換成了74Hc595。
通過(guò)控制74Hc5953的使能控制端口切換相應(yīng)顏色的LED燈的選擇。
下面用RGB光立方舉例說(shuō)明
RGB燈有紅綠藍(lán)三種顏色，我們需要用3個(gè)74hc595來(lái)控制選擇，每一個(gè)控制一種顏色。
需要某一種顏色時(shí)就控制相應(yīng)的74hc595使能打開(kāi)。需要混色時(shí)就同時(shí)打開(kāi)需要混色的Led燈對(duì)應(yīng)的74hc595即可。
然而隨著這套電路的使用我們又發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。比如亮度低的問(wèn)題，這使得光立方在白天光線充足的時(shí)候動(dòng)畫顯示不夠清晰。我們又增加了電流控制電路。如下
這套電路我們用在MT10的主板上，稱之為“ABL”電路。原理很簡(jiǎn)單利用二極管和MOS管控制其工作電壓已達(dá)到調(diào)整電流的目的。
然而這些電路的增設(shè)只是飯后的小甜點(diǎn)。早在上一代MT9我們就為其主板搭載了一塊藍(lán)呀模塊和一塊音樂(lè)解碼芯片。這使得用手機(jī)制作動(dòng)畫成為了光立方的主流功能。并且可以通過(guò)手App控制保存在光立方TF卡內(nèi)的音樂(lè)。因?yàn)檫@一功能的火爆我們不得不將他繼承給MT10。并且在MT10版本APP上實(shí)現(xiàn)了WIFi鏈接。音樂(lè)解碼采用的藍(lán)牙4.0音樂(lè)解碼芯片。通過(guò)對(duì)軟件的整合實(shí)現(xiàn)了一部手機(jī)雙藍(lán)牙同時(shí)鏈接，這一項(xiàng)看似不可能的頂級(jí)配置。
作者: 倉(cāng)道與    時(shí)間: 2018-7-25 06:11
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