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仁杰
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[资料] 3D 64色LED光立方设计方案

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楼主 | 发布于 2019-06-30 | 只看楼主

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随着社会的发展，对光文化与光技术的要求也越来越高，二维显示屏已无法满足人们的需求，因此，我们设计制作了 3D 的 64 色 LED“光立方”。该光立方是一个由 LED 组成的 3D 显示器，是一个集实际型、经济型、高性价比的艺术品。光立方可以根据不同的要求展示不同的 3D 造型和图案，具有丰富的视觉效果。它不仅仅局限于装饰，更是能够帮助更好的学习，可植入各种传感器，来将各种外界的信号转化为光信号显示，应用十分之广泛。

该立方灯应用领域十分广泛，例如可以作为各种娱乐游戏的 3D 彩色显示屏；写入各种炫彩动态图形达到装饰效果；甚至可以用于机器学习，实现对音频信号的识别处理达到控制显示效果的目的……

整个系统分为四大模块：硬件电路模块、显示模块、数据模块以及音频信号采集模块。软硬件相互独立，LED 灯电路实现数据的锁存，然后利用 FPGA 产生控制信号以及数据信号来实现光立方的动态显示。系统框图如下：

我们利用 MicroBlaze 嵌入式软核产生每一帧的显示数据，并按序写入 Bram 中；显示端利用地址读取数据，利用双端 RAM 的特性实现读与写的独立，从而实现图像的高速刷新显示。

该模块主要由 8*8*8 个 RGBLED 灯（共阴极）、3*8 个 74HC573 锁存器、3 个 74HC138 译码器、2 个 74HC04 非门以及 5 个 ULN2803 三极管芯片构成。

3*8 个锁存器分别用于存储单层 LED 灯红色、绿色和蓝色三种颜色的数据。数据写入通过 3 个 138 译码器来控制锁存器的选通，同时写入某行某列某种颜色的 8 位数据即可完成。共需要五位地址线及八位数据线来完成单层 RGB 数据的写入。

另外，利用 138 译码器芯片来实现层选，达到动态刷新显示效果。最终，层选和锁存器输出口通过 ULN2803 开关连接到 LED 灯电路。

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