3Dcube8（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、性价比高的艺术品， 它不仅仅局限于装饰，更是能够帮助更好的学习 C 语言实际应用、满足单片机爱好者对单片机的研究的个好工具。3Dcube8 有多种规格，常见的有单色 4*4*4、单色 8*8*8、RGB 全彩光立方等。其中前者是这之中最简单的，制作难度和成本最高的是采用 RGB 的全彩光立方，这里我选择制作单色 8*8*8。
1、项目材料简介
LED 的选择：市面上有很多种发光二极管，按形状分方形和圆形草帽状、按效果又有高亮雾面等区别。考虑到美观和降低制作难度，我选择了3mm长脚高亮雾面发光二级管，长脚的最大优势就是可以作为支架，省时省力。
驱动方式利用人眼视觉暂留特性，利用逐层扫描的方式，来达到显示各种图案的目的。常见的 coms 锁存器（cmos 发热低，优先选择）有 74hc573 和 74hc595，前者为并入，后者串入。因为不需要光立方的级联设计，所以采用 573 锁存器。
主控芯片选择较多，有常见的 AVR、STC、ARDUINO 等。根据之前学过的课程，我们决定采用 stc 系列的 STC89c5A60S2 增强型单片机作为主控芯片。之所以不选 89C52 等芯片，不是因为他们的运算速度不够，主要原因是它们的片上 flash 太小，难以满足需求，其次是因为自己有闲置的 STC89C5A60S2，片上内存大，运算速度 1T，即充分利用资源节省成本，又可以实现所需要的功能需求。最后就是附属配件 usb 转 ttl 串口的 stc 下载线。选择采用 cp2102 作为 usb 转串口芯片方案，下载 STC 单片机完胜 PL2303 方案，最高下载速度可达 115200 波特率。
2、详细制作步骤
一. 电路设计
1. 软件部分
实验环境：AD13，
该部分我们在 altlium designer 13 上完成,及用 altlium designer 13 画出所有原理图,然后生成 PCB,最后将 PCB 图发给工厂,制造出对应的电路板.
a. 控制模块——单片机最小系统
b. 驱动电路—— p 口接 8 片 573le 端
在驱动电路上，图中的电阻都是 150r 的限流电阻,限流电阻 130r 为理论值.大于这个小于这个都可以。限流电阻 r=(vcc-vf)/i，Vcc 电源电压，Vf 为 LED 的正向电压降，I 为 LED 的工作电流，I 大了,就亮，小了就会偏暗。
到此,光立方的原理部分就结束了,接下来就该做 PCB 部分了.全部原理图如下图所示:
c. PCB 图的生成
我们将完成的原理图(图4)导入到 PCB 项目里,并进行合理的布局,然后开始布线,最后覆铜（如图5，图6）保存文件并将文件发给 PCB 板制造工厂。接下来就是短暂的等待。
在此期间我们可以进行下一步的制作。
2. 硬件部分
a. 显示电路 —— LED 点阵屏的制作
现将选定的 LED 灯弯曲成图7的样子，再按照图 8 将 LED 灯焊接在一起，一共需要焊接512个，共 8 片，每片 64 个。单片焊接完成如图 9，图 10, 8 片焊接结束如图 11 图 12。将 8 片 LED 按照 8X8X8 排列在一起，如图 13 图 14。
将 LED 灯焊接完成后，相信我们定做的 PCB 板也完成了，那么接下来我们开始焊接电路板，因为电路板上都是贴片，元器件非常小，所以在焊接过程中我们可以选用镊子夹住元器件，先在电路板上固定一只管脚，在逐一将其焊接……
到此，我们的焊接部分全部结束，接下来又要开始软件部分，不过在进行软件部分以前，我们需要吧焊接好的 LED 灯插入到 PCB 正面上的排母里，如图 17、图 18。
3.软件部分
所需软件：keil4.0、STC-ISPv4.80
这里主要是将程序烧录到单片机内，当然，这需要经过很多次的调试才能完成，呈现出自己想要的效果，感觉这是一个巨大工程，不过只要有恒心，一切都不是事，哈哈……下图是程序中的一小小小部分
补充：程序的设计分为4部分
1. 初始化部分
主要是设置对应的中断，定时工作方式。
2. 显示部分
把立方体看作 8 位数码管，每个面即为一个数码管，每个面的显示原理是和 8X8 点阵是完全一样的，保证这段程序正确的，可以直接调用。查表的方式是自 0 起递增的，每次加 1，每个画面查表 64 次。当然，实际的情况是要小于 65536 的，控制程序的代码也会占用 rom 空间，就会导致了画面次数减少，所以，要想在有限的空间内显示更多的画面，就得尽量把程序写的简短。c 语言可以直接定义 16 位变量。
3. 中断部分
为了达到动画效果切换时间可准确调节性，画面的切换用中断方式。把时间通过一个变量来表示，这样每次只需修改一个变量，就可以设置动画的速度了。每次发送中断后，查表的变量就加 64(i=i+64)，然后返回显示程序继续显示，中断程序只做变量的计算，改变的是查表的地址。
4. 循环
程序循环，循环的条件是 i 变量不满足动画显示的上限值。比如做八个画面，那么i的的值不满足 8X64 时，就继续显示，满足就清零从新开始。
显示循环
主题的显示程序，应该是一个死循环，一直在显示一个画面，只有中断产生的时候，改变了查表的变量，才切换一次动画。每个画面都显示后，注意修正变量，能使其显示同一个画面，不管是查表的变量还是 Z 轴，Y 轴的控制变量，都要进行初始化，直到中断的产生才改变查表的变量数值。
经过多次反复的调试，终于成功了，达到了我们想要的结果，可是那么高大上的东西，总要有个外壳吧，为了方便，实惠，我们选用3D打印机自己做咯，首先我们 3D 建模软件（这里使用 soildwork，也可以使用其他，如 3DMax 等）画出相应尺寸的模型（如图 19 然后使用 cura 设定打印参数，最后将文件导入打印机，开始打印，几个小时之后，就可得到我们想要的模型了，如图 20）
到了这里，我们的单色 8*8*8 光立方也就结束了，套上外壳并插上电源，期待已久的画面瞬间亮瞎了我的眼睛好咯，接下来让我们一起来欣赏那动人的画面
项目补充
1. 测试方案
a、在 8 片点阵屏搭建完成之后采用点阵屏整面点亮方式检查每一面 LED 的通电情况，有过亮、过暗或者完全不亮的及时拆换。
b、检查电路板的焊点和飞线是否有虚焊或者漏焊情况，元件正负极有无颠倒情况。
c、电路组装采用整体组装整体测试方式。
d、烧录测试程序，检查光立方的全亮状态下有没坏点。
2. 注意事项
a、搭建 LED 一定要主要，焊接温度和静电问题！
以上情况，会照成 LED 损坏，和 LED 微亮的情况。
（距离 LED 灯头 3mm 左右 电烙铁 放在上面加锡。5-10 秒 LED 就会坏的，尽量焊接一个点在3秒左右，就算一次不成功也没事等他冷却了，在焊接）。电烙铁接地处理里没有地的，在电烙铁头铁壳上绑一根电线，脚踩在水泥地板上线踩在脚下。
b、 LED 的间距 LED 间距为 20M，就是刚刚好标准洞洞板 9 个孔间距。
3.后期制作
在后期，我们将继续对光立方进行更深入的研究与制作，做出更大更绚丽的光立方。
