一種新型音樂光立方的設(shè)計

　　摘 要：隨著現(xiàn)代生活水平的提高，一款新型音樂光立方的設(shè)計映入眼簾：基于互聯(lián)網(wǎng)—手機(jī)—藍(lán)牙通信的音樂光立方，通過對該光立 方的設(shè)計制作，使大眾群體可以簡單便捷地控制光立方并可以觀賞到絢麗的 3D 燈光效果。光立方在燈效設(shè)計基礎(chǔ)上，將其通過藍(lán)牙與 手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相聯(lián)通，并增加了音樂播放功能，使設(shè)計更有觀賞價值和實(shí)際應(yīng)用意義。

　　關(guān)鍵詞：光立方;互聯(lián)網(wǎng);手機(jī);藍(lán)牙通信

　　隨著社會的發(fā)展，越來越多的人了解光立方，也激發(fā)了很多 電子制作愛好者的興趣。 炫酷的 3D 燈光效果與便捷的單片機(jī)控 制使其越來越受人們的關(guān)注。 設(shè)計光立方包括了電子線路、單片 機(jī)、PCB 設(shè)計與制作等多個學(xué)科知識，在設(shè)計過程中，不僅能鍛 煉個人的實(shí)際動手操作能力，還能將知識學(xué)以致用，培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié) 作能力。 該設(shè)計以 STC89C52 單片機(jī)作為核心，結(jié)合藍(lán)牙技術(shù)和 燈光音頻效果， 以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)—手機(jī)—藍(lán)牙通信于一體的音樂 光立方設(shè)計，具有良好的市場應(yīng)用前景[1]。

　　1 總體方案設(shè)計

　　該設(shè)計為了保證功能的正常運(yùn)行和方便調(diào)試， 整個光立方 采用模塊化設(shè)計。 以 STC89C52 單片機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對 14 層的 LED 燈組(合計 234 個 LED 燈)的控制。以矩陣為表現(xiàn)形式，通過 程序的控制，實(shí)現(xiàn) LED 燈受控閃爍，并且在其中嵌入無線藍(lán)牙模 塊，以實(shí)現(xiàn)手機(jī)為載體，從網(wǎng)上在線播放音樂，再通過該模塊實(shí) 現(xiàn)與光立方的連接，使音樂的音頻、音強(qiáng)反映在 LED 燈閃爍效果 上[2]。

　　2 硬件電路設(shè)計

　　光立方硬件電路主要包括復(fù)位電路、晶振電路、三極管驅(qū)動電路等模塊。

　　2.1 復(fù)位電路

　　復(fù)位電路可以把電路恢復(fù)到初始狀態(tài)[3]，常用的有上電復(fù)位、 手動按鍵復(fù)位、看門狗復(fù)位 3 種方法。 該設(shè)計 3D 光立方采用的 上電復(fù)位方式。 上電復(fù)位指上電壓從零逐步升高，在 RESET 處會處在高電平，過一段時間后，因為該點(diǎn)的電阻接地，RESET 在這點(diǎn)的電平會逐漸的降低至低電平， 從而控制單片機(jī)復(fù)位口的電平從 1 變 為 0，完成單片機(jī)復(fù)位的過程。

　　2.2 晶振電路

　　晶振可以為單片機(jī)提供穩(wěn)定的時鐘源。 晶振可看作是一個 二端口網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)會有兩個諧振點(diǎn)，區(qū)分串聯(lián)諧振還是并聯(lián) 諧振。 52 系列單片機(jī)的 OSC-IN 和 OSC-OUT 接口是外接一個晶 振然后給單片機(jī)提供時序用的， 通常而言此處的晶振選取 8M。

　　2.3 三極管驅(qū)動電路

　　驅(qū)動電路由三極管的基極串聯(lián)一個 5kΩ 的限流電阻依次連 接到單片機(jī)的 P0.0-P0.7 端口， 發(fā)射極與光立方顯示模塊相應(yīng)的 列控制端相連[4]。 在接收到程序信號后，單片機(jī)執(zhí)行程序，使得 I/ O 端口置于高電平，再讓三極管導(dǎo)通，使對應(yīng)的 LED 燈點(diǎn)亮，從 而實(shí)現(xiàn)各種絢麗的燈光效果。

　　2.4 原理圖

　　在確定元器件和基本電路后， 在 Protel DXP 中創(chuàng)建 PCB 項 目，繪制出所需的元器件和原理圖[5]，使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽或者導(dǎo)線連 接線路。 通過軟件算法，檢查原理圖的電氣錯誤，并加以修正。

　　3 軟件設(shè)計

　　光立方采用的是動態(tài)顯示方式， 考慮到人眼視覺會出現(xiàn)視 覺暫留特性的問題， 設(shè)置以每秒鐘的時間里顯示 20 幀甚至 30 幀以上的圖形畫面， 從而達(dá)到在肉眼看來是連續(xù)畫面的視覺效 果。該設(shè)計的光立方是采用單片機(jī)來達(dá)到控制的效果[6]，利用單片機(jī)來控制 LED 燈的點(diǎn)亮與熄滅以及顯示順序， 采用延時控制 來改變 LED 點(diǎn)亮與熄滅的時間，最終顯示多種多樣的圖案。

　　電力論文投稿刊物：《電子世界》的主要讀者對象不僅包括各電子領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者、各大專院校師生、研究機(jī)構(gòu)資深人士，還有政府、行業(yè)主管部門領(lǐng)導(dǎo)及電子行業(yè)的企業(yè)家，因其學(xué)術(shù)性、權(quán)威性、系統(tǒng)性、前瞻性而廣受業(yè)界人士關(guān)注。

　　4 結(jié)束語

　　3D 光立方作為一種靈活多變的設(shè)計方向， 輔之以炫酷而又 絢麗的燈光效果，吸引著人們對其進(jìn)行開發(fā)研究。 基于互聯(lián)網(wǎng)— 手機(jī)—藍(lán)牙通信特點(diǎn)的音樂光立方正是在此基礎(chǔ)上， 通過對藍(lán) 牙、手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等要素進(jìn)行有機(jī)地結(jié)合，從而達(dá)到功能強(qiáng)大、控 制靈活的特點(diǎn)。 除此之外，光立方技術(shù)日新月異，人們的通信手 段不斷增強(qiáng)，單片機(jī)也在不斷發(fā)展，如何將光立方朝著精細(xì)化、 系統(tǒng)化、現(xiàn)代化發(fā)展仍是科技設(shè)計者必須面對的問題，想讓光立 方更好地進(jìn)入市場，還需要緊跟時代的步伐，不斷前進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 林金陽，陳知新，張國成，等.基于 LED 光立方的音頻譜顯示 [J].福建工程學(xué)院學(xué)報，2016，14(1)：67-70.

　　[2] 董誠浩，朱堯富.基于 STC 單片機(jī)的 LED 光立方系統(tǒng)[J].電子世界，2015(20)：192-193.

　　[3] 楊永剛.3D 光立方的設(shè)計與制作[J].電子世界，2014(6)：129.

　　[4] 李振國，高敏.基于單片機(jī)的光立方設(shè)計與制作[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018(2)：270

　　作者：李開平 ， 劉忠富 ， 鄭 治 ， 顧 強(qiáng) ， 張漢奇

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