本文為您講解基于51單片機(jī)的4*4*4光立方程序?qū)崿F(xiàn)原理及程序代碼。LED光立方的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、每層LED燈電路控制邏輯，系統(tǒng)總原理圖，工作流程及相關(guān)C語(yǔ)言源碼實(shí)現(xiàn)。希望能夠?qū)δ銓W(xué)習(xí)了解LED光立方程序編寫(xiě)及LED立方實(shí)體制作起到一定的幫助指導(dǎo)作用。

　　3.1單片機(jī)資源分配情況

　　將4*4*4的LED光立方分層4層，分別由單片機(jī)的P1.0，P1.1，P1.2，P1.3，四個(gè)口來(lái)控制每一層，且給低電平有效，再有P0口和P1的總共16個(gè)口來(lái)控制16列，給高電平有效，P0和P1口加上位排阻，再給每一列加三極管放大，三極管的基極接單片機(jī)的P0和P1口，集電極接5V電源，發(fā)射極接每一列。這樣就可以通過(guò)控制每個(gè)口的輸出信號(hào)來(lái)控制每個(gè)的亮滅。

　　3.2復(fù)位電路

　　通過(guò)某種方式，是單片機(jī)內(nèi)部各類(lèi)寄存器的值變?yōu)槌鍪聽(tīng)顟B(tài)的操作稱(chēng)為復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位是通過(guò)外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位引腳RET通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連接，施密特觸發(fā)器用作噪聲抑制，偉哥機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻，復(fù)位電路采樣一次施密特輸出電平，獲得內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。單片機(jī)的時(shí)鐘電路正常工作后，CPU在RET/VPD引腳上連續(xù)采集到兩個(gè)機(jī)器周期的高電平后就可以完成復(fù)位操作了，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，復(fù)位電平的脈沖寬度一般大于1ms。復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位、手動(dòng)按鍵復(fù)位和看門(mén)狗復(fù)位三種方式，本次采用的是上電復(fù)位方式。

　　3.3時(shí)鐘電路

　　單片機(jī)的各個(gè)功能部件的運(yùn)行都是是時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)，一拍一拍的工作。因此時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)

　　系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)為內(nèi)部時(shí)鐘方式，單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)由反向放大器構(gòu)成的震蕩電路，芯片上的XTAL1和XTAL2分別為震蕩電路的輸入和輸出端。只要在這兩個(gè)引腳上接一個(gè)石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容就構(gòu)成內(nèi)部方式的振蕩器電路，有振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，便構(gòu)成一個(gè)完整的震蕩信號(hào)發(fā)生器。

　　一般選用石英晶體振蕩器。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振，在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號(hào)，其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。電路中兩個(gè)電容C1、C2的作用有兩個(gè)：一是幫助振蕩器起振;二是對(duì)振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。本系統(tǒng)的C1、C2的值為33pf。

　　單片機(jī)在工作時(shí)，有內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)的周期稱(chēng)為時(shí)鐘周期。其大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率的倒數(shù)，f表示。圖2中的時(shí)鐘頻率為12MHz，即f=12MHz，則時(shí)鐘周期為1/12us。

　　附注: 三極管可以不接，只是會(huì)影響光源亮度。