LED光立方制作设计思路.docx
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LED光立方制作设计思路
LED光立方DIY设计思路
技术资料编者Q
Y轴
X轴
Z轴
坐标0点
LED光立方
LED光立方安装面板，下面有驱动及控制芯片
图1
X轴
图2
每层的LED排序如上图D0,D1,D2,D3…D62,D63分别为64个LED阵列实际排序方式,也就是光立方的俯视图，对应下图分别是其数据信号______0，______1，______2，______3…______62，______63;
图3
上图表达的是所有LED的接法，原图查看对应图纸
1.“光立方”是由8层这样布局的LED组成，每层位置排列全部一致
2.每层LED的所有正极全部接到一起，然后连接138的行扫描驱动电路，通过138译码确定使能哪一层
3.各层同一位置LED的负极连接都一起，例如第一层的D0和第二、三、四…等层的D0的负极都连接一起，然后再把它们接到______0上面。
X轴
Z轴
4953
8_1
4953
8_2
4953
8_3
4953
8_4
4953
8_5
4953
8_6
4953
8_7
4953
8_8
Z轴，8层
Z轴，7层
Z轴，6层
Z轴，5层
Z轴，4层
Z轴，3层
Z轴，2层
Z轴，1层
图4
…..
8,8
8,7
8,2
7,8
8,1
…..
7,8
7,1
7,2
Out15
Out0
…………
Out14
Out1
in_data
Out_data
SM16126
R_LED
OE
LE
CLK
…..
6,8
6,7
6,2
5,8
6,1
…..
5,8
5,1
5,2
Out15
Out0
…………
Out14
Out1
in_data
Out_data
SM16126
R_LED
OE
LE
CLK
…..
2,8
2,7
2,2
1,8
2,1
…..
1,8
1,1
1,2
Out15
Out0
…………
Out14
Out1
in_data
Out_data
SM16126
R_LED
OE
LE
CLK
…………
…………
…………
........
驱动
........
驱动
........
74138
49538_1
49538_2
49538_8
49538_7
A
B
C
EN
DATA
LED光立方
图5
硬件设计思路：
本电路设计采用成熟的LED驱动电路，并稍作改动，串行移位芯片采用SM16126，代换芯片：
5020，5026。
它还有亮度调整功能，通过调节R_EXT端的电阻大小或者PWM，就可轻松做到亮度可控。
4片SM16126构成了64位的静态显示，可显示一层的图像也就是一个二维画面。
层切换是通过3-8线译码器74HC138可代换芯片：
74138系列。
对控制器输出的层信号译码，然后通过P沟道MOS管4953放大后驱动LED光立方一层的二极管阳极，此时对应SM16126移位后的并行数据就被显示出来了。
然后通过协调层的数据和层的选通，动态显示后就能做到立体控制与显示。
LED的选材很重要，介意采用凹头LED，驱动电流不宜太大。
图6
图7
模块与控制器接口
1.VCC：
电源5V可做处理器电源
2.GND：
电路地线公共地
3.EN：
当模块的层扫描信号完成后，使能该信号，低电平有效，必须在下次扫描信号切换前终止使能
4.C,B,A：
为层扫描切换，000为第1层，001为第2层，010为第3层，011为第4层，100为第5层，101为第6层，110为第7层，111为第8层。
5.CLK：
为串行移位总线的时钟时序
6.LE:
寄存器输出脉冲，将此时移位寄存器数据传输到输出寄存器
7.DS：
SDI为串行移位总线的数据时序时钟上升沿锁存数据
图8
图9
移位时序图SDI
CLK上升沿锁存SDI的数据，当64位的数据移位完成，LE上的寄存器输出脉冲有效一次，数据输出到______0-______63端口。
电源：
接5V电源。
协议
协议建立一个数组unsignedcharOUT[64]这个数据就是光立方一帧的图案;和一个标志位flag。
底层驱动程序负责将数组中一帧的数据写入到光立方，程序在读取OUT前先判断flag，flag=SET时可以从OUT读取数据，否则说明顶层程序尚未更新数据，需等待，成功读取数据后底层驱动程序需要将flag=CLR以告诉顶层程序可以更新OUT。
顶层程序负责计算需要写入到光立方的下一帧数据，程序在写入OUT前先判断flag，flag=CLR时可以数据写入OUT，否则说明底层程序尚未调用数据，需等待。
顶层程序将数据的全部写完后程序需要将flag=SET以告诉底层程序可以读取。
数据格式为
例如:
OUT[0]=0X55;
数组
OUT[0]
数据位
位7
位6
位5
位4
位3
位2
位1
位0
数据
0
1
0
1
0
1
0
1
表1
参考图2
1.数组OUT[0]代表光立方从第一层D0到第八层D0的数据，以此类推数组OUT[1]代表光立方从第一层D1到第八层D1的数据。
这样数组中就包含了光立方完整的一帧数据。
2.OUT[0]的位0表示光立方的D0的所在第一层数据（1为点亮0为熄灭），同样OUT[0]的位1也就是第2层的数据。
原理图仅供参考。
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