決定這個(gè)項(xiàng)目了，這個(gè)作品不參加科技創(chuàng)新大賽，只是自己做來(lái)玩，玩玩技術(shù)。如果時(shí)間趕得上的話(huà)，就參加學(xué)校的科技展就好了，估計(jì)就這兩次參加的機(jī)會(huì)——高一高二。至于這個(gè)作品的名字，一般來(lái)說(shuō)叫做光立方，但是我想給它起另外一個(gè)名字。就好像POV LED，我起為“漂浮在空中的文字”一樣。術(shù)語(yǔ)化的名字并不吸引人。 目前還沒(méi)想好名字，想好再命名。
光立方基本確定制作方案了，這次采用據(jù)說(shuō)是最高級(jí)的AVR單片機(jī)，ATMega128A，我也是第一次用它。因?yàn)槲覍?duì)存儲(chǔ)器大小和IO端口數(shù)量的要求，只有它令我滿(mǎn)意。
然后電路板全部用貼片焊接，電路板自己印刷自己做，用感光油墨即濕模制版。我這個(gè)光立方做與別人不同。發(fā)三色光——紅、藍(lán)再加上兩者混合——紫。用的是三條腿的發(fā)兩種光的發(fā)光二極管。大小嘛，8*8*8就好了，太多焊接也挺累的。主要是單片機(jī)、上位機(jī)程序的算法設(shè)計(jì)和電路制作，這兩部分不用別人的現(xiàn)成的，自己弄。據(jù)我目前所知道的編程知識(shí)，無(wú)論在電腦，還是單片機(jī)或者手機(jī)上的編程，完全有能力做到的。越是有挑戰(zhàn)性的東西，自己弄比較有成就感，呵呵！
因?yàn)楦咧校臻e時(shí)間較少，沒(méi)有連續(xù)的時(shí)間繼續(xù)去學(xué)ARM9，不過(guò)節(jié)假日倒是可以的。另外我在學(xué)校活動(dòng)課時(shí)間去圖書(shū)館看下有關(guān)計(jì)算機(jī)底層方面的東西，不過(guò)那些書(shū)都太古老啦，有些東西是好的，有些已經(jīng)過(guò)時(shí)了的，有可能誤導(dǎo)沒(méi)有上網(wǎng)學(xué)過(guò)的人，網(wǎng)上的是新鮮的。
2013年4月20日23:07:12
今天有兩件大事
第一件，我成功制作出了第一塊電路板！這下子我可以隨心所欲地使用貼片元器件了！光立方也將采用貼片制作，電路板自制。
第二件，經(jīng)過(guò)多次畫(huà)圖嘗試，決定了這512個(gè)LED燈的連線(xiàn)，以及用電鉆做了一塊模板用來(lái)固定LED燈方便對(duì)稱(chēng)整齊地焊接。
整個(gè)LED點(diǎn)陣的電路，只需要使用17個(gè)類(lèi)似74HC573的暫存器。因?yàn)槭褂玫氖请p色（其實(shí)也可以是三色）的發(fā)霧狀光的LED，為了能顯示這三種顏色，所以額外多了八個(gè)。正常只需要九個(gè)就可以了。程序當(dāng)然得采用動(dòng)態(tài)掃描的辦法了，不然還要更多的芯片……盡管LED很多，但我單片機(jī)的速度也很快 嘻嘻，實(shí)時(shí)運(yùn)算不成問(wèn)題，到那時(shí)再看下如果速度還令我滿(mǎn)意的話(huà)，像POVLED那樣建立一個(gè)顯示緩存區(qū)，效果更好了。
矩陣LED的暫存芯片分工：
左邊是共地的，覺(jué)得用ULN2003比較好，因?yàn)樗墓嚯娏鬏^大，可以受得住。
每一層都有兩個(gè)暫存器，每個(gè)暫存器控制這一層上一行的LED。我也不知道怎么用文字描述這種接線(xiàn)方法。若想要知道，琢磨下我的草圖吧。。。。或者等我焊接好后再拍局部圖來(lái)看。
為了方便焊接和焊接得整齊美觀，我做了一塊模板：8*8的，間距4cm，我知道這間距不符合每個(gè)LED的管腳長(zhǎng)度，這樣焊接會(huì)比較麻煩，但是我覺(jué)得間距太小的話(huà)，看不出整體效果，不夠氣勢(shì)。
為了增長(zhǎng)LED的引腳長(zhǎng)度，我用那種排針來(lái)接長(zhǎng)去。排針是21mm長(zhǎng)的，也是那些插杜邦線(xiàn)的排針。
就是這種接法，接好后，把它們立起來(lái)就是一面了，共八面。焊接會(huì)比較辛苦，當(dāng)然后面程序也更加。
2013年4月29日11:50:43
第一面LED陣列焊接好啦！~~~~只是時(shí)間不連續(xù)，做得較慢。五一放假我可以做得很快。
拆模板！~~~
噔噔噔！~~~~~
由于用模板焊接，即使每個(gè)LED的引腳不整齊，但每個(gè)LED發(fā)光的頭都是整整齊齊的。引腳比較難固定，但稍微歪一點(diǎn)也不妨礙整體效果。發(fā)光部分整齊即可。
2013年4月30日13:55:15
好輕松，又做好第二塊了！
2013年5月2日
第三塊做完
2013年5月4日20:09:39
做完第四塊了，接近一半的工程啦。
現(xiàn)在焊接得越來(lái)越整齊了。
到最后總裝的時(shí)候，還要對(duì)之前那些不整齊的地方進(jìn)行修正，不然比較影響美觀的。
2013年5月12日12:00:00
焊接完第五塊LED陣列
2013年5月15日
弄完第六塊。
2013年5月19日9:56:53
弄完第七塊了，還差一塊。
2013年5月19日13:56:30
一口氣完成第八塊！！~~~~
現(xiàn)在都做完了！不過(guò)還要對(duì)之前那第一第二塊某些地方進(jìn)行修復(fù)，因?yàn)閯傞_(kāi)始不熟練，很多地方歪歪斜斜的，不修正的話(huà)影響美觀。
2013年6月22日22:05:46
LED矩陣焊接完成
由于存放的時(shí)候，位置不好，風(fēng)吹窗簾，窗簾碰到它，然后把它拉歪了一些。我只焊接外圍的八個(gè)點(diǎn)，形成八條柱子支撐著。
這么多個(gè)LED燈要想穩(wěn)定地支撐起來(lái)，需要焊接好才行，焊接節(jié)點(diǎn)處要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，焊錫要充分熔化，形成一個(gè)小球牢牢包著線(xiàn)頭。
為了焊接方便，我用泡沫做了一些支架，這些泡沫是上次學(xué)校電腦教室換電腦時(shí)，我去那里撿了兩大袋廢棄泡沫回來(lái)，別人以為我是撿垃圾的呢，呵呵，早料到會(huì)有一天用上的。
其實(shí)組裝起來(lái)很快的，一個(gè)上午就可以焊接完成，但是期間有點(diǎn)累，就做得不是很集中，時(shí)間分散來(lái)慢慢做，所以拖了好幾天。
2013年7月15日20:37:02
買(mǎi)了兩塊大大的 30*40cm的萬(wàn)用板，其中一塊用手電鉆切割出一條槽 ，另一塊削去兩個(gè)角，使得兩塊萬(wàn)用板可以互相垂直插合。然后噴漆，沒(méi)有銅的那面全部噴黑色油漆，防止反光。最后用大量熱熔膠將兩塊板固定起來(lái)
切得手都麻了。。。砂輪，磨得慢，而且一定不能晃動(dòng)，隨著它的轉(zhuǎn)動(dòng)慢慢來(lái)，稍微歪了點(diǎn)會(huì)有分力使砂輪碎裂，很脆的。
我懶得買(mǎi)一個(gè)砂輪鋸了，直接用手電鉆換個(gè)鉆頭這樣弄。便宜呵呵，反正砂輪鋸目前也不常用，以后開(kāi)實(shí)驗(yàn)室個(gè)人再買(mǎi)。
噴漆~~記得戴手套，噴得薄點(diǎn)，不要塞住萬(wàn)用版的孔和不要使油漆滲透到另一邊的銅上，不然難看。
熱熔膠固定，那些熱熔膠的絲可以去除的，現(xiàn)在先不動(dòng)它，剛剛打好，以后再除掉。
2013年7月31日13:42:43
開(kāi)始焊接走線(xiàn)，焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)一開(kāi)始就弄錯(cuò)了！~~~哎，64個(gè)LED燈128個(gè)引腳一次性很難全部插到萬(wàn)用板里面，后來(lái)就不打算穿孔了，直接焊接排線(xiàn)。
而且一開(kāi)始LED的焊接方向就錯(cuò)了，就是說(shuō)LED燈引腳的折彎折錯(cuò)了，正常的話(huà)是底下是走線(xiàn)，外表看不到引線(xiàn)的，現(xiàn)在那么多工，將錯(cuò)就錯(cuò)了，犧牲了一面，可以觀看的只有四面。
2013年8月3日21:13:29
焊接完所有LED燈的引腳，八個(gè)八個(gè)一組。另外也設(shè)計(jì)好74HC595芯片控制這幫LED燈的電路了，單片機(jī)主控電路尚未設(shè)計(jì)完成。我采用分組模塊化設(shè)計(jì)，電路板之間可以拼接。因?yàn)槭侨斯ぶ瓢妫娐钒宸帜K的話(huà)，可以減少后期調(diào)試的成本，如果某條線(xiàn)路連錯(cuò)了不必全部芯片都要拆下來(lái)，而且一塊覆銅板也是蠻貴蠻重的。
2013年8月8日12:49:15
光立方的底層LED響應(yīng)電路設(shè)計(jì)完成！
采用8個(gè)74HC595，對(duì)外提供一條由八根時(shí)鐘線(xiàn)和一根數(shù)據(jù)線(xiàn)組成的總線(xiàn)，電路板中加入了兩個(gè)去耦電容和一個(gè)濾波電容，因?yàn)榭偩�(xiàn)速度可能達(dá)到16MBps的哇！~~~如果產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，會(huì)導(dǎo)致LED燈的控制不精確。設(shè)計(jì)軟件：Altium Designer 10
這次采用雙面板設(shè)計(jì)，在這張?jiān)O(shè)計(jì)圖里，紅色是頂層線(xiàn)路，藍(lán)色是底層線(xiàn)路。單面板是只有紅色那一層的。設(shè)計(jì)完后交給DRC檢驗(yàn)，0錯(cuò)誤0警告。O(∩_∩)O哈哈~。這次我還是打算繼續(xù)自制電路板，設(shè)了四個(gè)定位穿孔，做板時(shí)要在曝光的時(shí)候準(zhǔn)確定位才得。不然兩面板對(duì)不齊就作廢了。單面板雖然制作起來(lái)簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)難，由于線(xiàn)路太多，很難布線(xiàn)，或者說(shuō)根本沒(méi)法布線(xiàn)，飛線(xiàn)會(huì)很多，焊接起來(lái)很麻煩。
這塊板要做兩塊，一塊板能管理512個(gè)LED燈其中一種顏色，我LED燈有三個(gè)引腳，三種顏色，所以做兩塊相同的板，一塊管理紅色一塊管理藍(lán)色，紅色藍(lán)色加起來(lái)就是紫色。如果不做這電路板去管理這512個(gè)LED燈，他們?nèi)拷拥絾纹瑱C(jī)上的話(huà)，引腳會(huì)不夠用。所以就用這樣分層管理的設(shè)計(jì)，最后以總線(xiàn)的形式匯總到單片機(jī)里，交由單片機(jī)統(tǒng)一控制。
2013年8月25日23:13:09
嗯，好久沒(méi)做了呢，進(jìn)度有些緩慢……
主要是集中在如何更加有效地對(duì)齊雙面板。我發(fā)現(xiàn)了兩種辦法對(duì)齊它。一種是先曝光一面，顯影后，鉆幾個(gè)孔。然后再依照這些孔對(duì)齊另一面曝光。
另一種辦法是先對(duì)齊菲林底片，對(duì)齊后用雙面膠布粘牢，然后中間插入一塊雙面板，然后上下兩面同時(shí)曝光。但是由于中間插入雙面板，因?yàn)殡p面板厚度原因，造成兩張菲林膠片會(huì)有點(diǎn)突起，曝光時(shí)一定要用玻璃一定要壓平，否則就產(chǎn)生偏移了。
今天做成功光立方的第一塊電路板了，今晚拿去學(xué)校我們攀達(dá)社團(tuán)科技組的實(shí)驗(yàn)室里用臺(tái)鉆鉆孔，花了我差不多兩節(jié)課的時(shí)間，70多個(gè)孔，而且鉆頭質(zhì)量不咋地，磨損厲害，鉆頭夾的軸心好像不太對(duì)，敲了幾下還是沒(méi)法完美校準(zhǔn)。呵呵，突然感覺(jué)差不多成了像大學(xué)里的私人實(shí)驗(yàn)室咯~因?yàn)槟壳皶?huì)用實(shí)驗(yàn)室里的這些工具的沒(méi)多少個(gè)，社團(tuán)成員都是進(jìn)來(lái)玩玩，鉆頭夾不能夾0.8mm的鉆頭，下次要墊點(diǎn)東西才能夾得住0.8mm的，但不知道穩(wěn)不穩(wěn)妥。
黑色油性筆是用來(lái)修補(bǔ)電路的，顯影過(guò)程中，有些地方感光不好，被藥水錯(cuò)誤地洗去了，露出了銅。用黑色油性筆可以保護(hù)銅不會(huì)被接下來(lái)的蝕刻電路板操作中的三氯化鐵腐蝕掉。現(xiàn)在已經(jīng)蝕刻完成電路板了。明天脫模然后檢查線(xiàn)路后就可以焊接電子元件了。過(guò)孔直徑最好設(shè)計(jì)大一點(diǎn)好。
電路板上邊多余的部分我會(huì)考慮裁剪掉，那是我用臺(tái)鉗夾住電路板然后涂抹感光油墨的，那部分臺(tái)鉗夾住沒(méi)辦法涂均勻。
2013年8月30日14:11:14
電路板焊接完成~~~
在這次焊接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)重要的一點(diǎn)，做雙面板的時(shí)候，與插針連接的走線(xiàn)的層面最好在底層，然后貼片在頂層。如果不這樣的話(huà)，可能會(huì)導(dǎo)致某些線(xiàn)路無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接。元器件插上去后會(huì)蓋住焊盤(pán)，你將無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接，所以必須反過(guò)來(lái)插，就成了我這樣插針在底層，貼片在頂層這樣反過(guò)來(lái)焊接的結(jié)果。但是如果讓插針和貼片都在同一層的話(huà)，就必須全部設(shè)置過(guò)孔，將頂層芯片的引腳過(guò)孔到底層然后才能與插針焊接起來(lái)。
當(dāng)然，如果引腳很多，像我現(xiàn)在這種至少64個(gè)插針引腳，都設(shè)置過(guò)孔會(huì)很麻煩，可以采用過(guò)孔鉚釘實(shí)現(xiàn)焊接。過(guò)孔鉚釘中間是空的，可以使上下兩層互相連接，但是使用過(guò)孔鉚釘時(shí)，鉆孔要比平常的孔還要大一點(diǎn)。總的來(lái)說(shuō)，我感覺(jué)采用我現(xiàn)在這種插件和貼片互相反過(guò)來(lái)焊接比較省事。
對(duì)于焊接過(guò)孔的方法，我用一些多芯銅線(xiàn)，里面每一根小銅線(xiàn)大概0.8mm，取出其中的一條，插到過(guò)孔里去，然后焊接牢固，最后剪斷多余的部分，這樣就能實(shí)現(xiàn)上下兩層板的電氣連接了，你直接用焊錫加熱溶解是很難使焊錫浸透過(guò)孔的。
這次做的電路板蝕刻還差一點(diǎn)點(diǎn)，不夠完全，有些短路斷路，我用萬(wàn)能表二極管蜂鳴器檔位仔細(xì)檢查所有線(xiàn)路都不互相短路，再焊接過(guò)孔和芯片。檢查短路的辦法可以采用二分法，一條線(xiàn)路上，如果發(fā)現(xiàn)遇地短路，而用放大鏡一下子還找不到時(shí)，將這條線(xiàn)路中間切斷，分別檢查分開(kāi)的兩部分哪部分仍舊短路，再將哪部分的中間繼續(xù)切斷，繼續(xù)檢查……這樣可以快速定位短路點(diǎn)，但最好不要切太多，后面還要焊接回去的，否則線(xiàn)路不通。
我買(mǎi)了一臺(tái)CNC數(shù)控雕刻機(jī)，下次做電路板時(shí)候 試一下用雕刻機(jī)直接對(duì)覆銅板雕刻，不用感光油墨顯影的辦法做電路板了，我的做電路板的方法還在繼續(xù)改進(jìn)呵呵。
2013年9月15日0:18:30
終于又迎來(lái)一次更新了，時(shí)間間隔確實(shí)有點(diǎn)久。自從那天買(mǎi)到CNC后，一直琢磨熟練它，現(xiàn)在終于比較熟練地操控它了，成為了我身邊的一個(gè)非常非常得力的助手，很棒！能夠自動(dòng)雕刻線(xiàn)路，鉆孔，切割電路板。平時(shí)無(wú)聊沒(méi)事做還可以讓它雕刻木頭，做一些浮雕，花朵等的工藝品，送送人也不錯(cuò)……總之是個(gè)非常有責(zé)任，非常精確，細(xì)心的助手，以后不用愁了。但是雕刻機(jī)受刀具限制，一些太細(xì)的貼片封裝無(wú)法完成雕刻，比如AVR的Mega128A的QPF64封裝，引腳間距太小，一把刀過(guò)去就割斷兩個(gè)引腳了。所以在這種情況下用我之前的感光油墨制版的方法才能完成制版。但是碰到這種封裝很少，只有這種單片機(jī)等復(fù)雜芯片才會(huì)有這么密的引腳。一般的比如74HC595D、ULN2003A等的貼片封裝雕刻機(jī)都是可以完成的。使用0.3mm直徑全角15°的平底尖刀。同時(shí)，雕刻機(jī)雕刻與感光油墨制版相比，方便很多很多，起碼不會(huì)弄得一手臟，難洗的油墨，如果不進(jìn)行大面積去銅的話(huà)，速度更快，一般只需要勾出電路的輪廓使它與多余的銅絕緣就行，不需要把多余的銅都鏟掉。像我第一次做的時(shí)候，沒(méi)考慮到這點(diǎn)，做一塊板子用了四個(gè)小時(shí)半，第二次做只需要30多分鐘。
這是我這臺(tái)數(shù)控雕刻機(jī)的參數(shù)：
【機(jī)械部分】
X,Y,Z有效行程：200x150x50mm
工件最大厚度：65mm
外形尺寸：260x330x290mm
工作臺(tái)尺寸：210X270mm
機(jī)架材料:6061+6063鋁合金
步進(jìn)電機(jī)：3A 57型電機(jī)（全新二相四線(xiàn)）
傳動(dòng)單元:全新1204 T型絲桿
滑動(dòng)單元:X13圓軌，Y16圓軌，Z12圓軌
實(shí)際雕刻精度：優(yōu)于0.03mm（雕不同硬度材料有所不同）
重復(fù)定位精度：優(yōu)于0.03mm
最大空行速度：4000mm/min
雕刻速度：0～1000mm/min
主軸電機(jī)：DC110V 240W二手拆機(jī)直流美國(guó)產(chǎn)的伺服電機(jī)，超低噪音，高精度（徑向跳動(dòng)≤0.03mm）,ER11夾頭，配3.175mm夾心一個(gè)
主軸轉(zhuǎn)速：8000RPM左右
機(jī)器凈重:14KG
機(jī)器毛重：22KG（含控制器，配件，包裝） 【電控部分】
步進(jìn)驅(qū)動(dòng)：0～3.5A可調(diào)三軸驅(qū)動(dòng)器（TB6560AHQ芯片，24V供電）2，4，8，16細(xì)分可設(shè)置，出廠(chǎng)為8細(xì)分
主軸電源：200W/AC220V（單片機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速）
驅(qū)動(dòng)電源：24V10A開(kāi)關(guān)電源
價(jià)格 ：2880.00 元 只有XYZ三軸，無(wú)A軸。配置不算高，價(jià)格算是市場(chǎng)上最低的了。但是夠我初學(xué)用的了。以后熟了之后自己做一臺(tái)寬行程大功率的，可以DIY的，這東西沒(méi)什么技術(shù)難度，同時(shí)成本低了不少。自己在工業(yè)控制方面用單片機(jī)編程感覺(jué)成就感增加不少。另外這雕刻機(jī)需要使用LPT并口與電腦通訊，用USB轉(zhuǎn)并口模塊是不行的，我買(mǎi)了一張PCI轉(zhuǎn)LPT并口卡插在主板PCI插槽上，那是完美可行的。因?yàn)橹靼鍥](méi)有LPT這種古老的接口了。一般的筆記本電腦只能哭去了……
控制盒的插頭是航空插頭，非常不容易松動(dòng)，我話(huà)比你知，一旦接好后，你怎么踢都踢不松，踢不掉這些插頭，保證了工作期間信號(hào)的穩(wěn)定性。你知道的，在雕刻過(guò)程中，如果信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)丟步（就是走漏幾個(gè)角度），如果人沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)按緊急停機(jī)按鈕，同時(shí)機(jī)器又沒(méi)有編碼盤(pán)進(jìn)行閉環(huán)的反饋監(jiān)控，軟件不知道發(fā)生了丟步，不知道要重復(fù)發(fā)一次信號(hào)以補(bǔ)償回來(lái)，那結(jié)果將是毀滅性的，剩下的雕刻全部存在偏差，工件亂七八糟，不可逆轉(zhuǎn)。
刀也是蠻貴的，三、四塊一只，一把刀大概能刻四張電路板，如果不鏟銅只是去輪廓的刻法，我想刻個(gè)十塊不成問(wèn)題，我現(xiàn)在開(kāi)始用這種方法。第一第二次設(shè)計(jì)用鏟銅的刀路，太損了。
使用Altium Designer 10 繪制電路原理圖、PCB電路板，生成Cam工程文件導(dǎo)出走線(xiàn)的位圖、鉆孔位圖。使用ArtCam2008軟件由位圖生成刀路文件，刀路文件導(dǎo)入Mach3后，自動(dòng)根據(jù)刀路文件操控雕刻機(jī)操刀雕刻
這是我第一次使用數(shù)字化控制的工業(yè)設(shè)備，感覺(jué)妙極了，精準(zhǔn)！快速！刀頭全程電腦跟蹤，不一般的體驗(yàn)~~~
這個(gè)是Mach3。右上角的刀路窗口里，兩條紅色實(shí)線(xiàn)的交叉點(diǎn)，也就是十字中心，就是刀頭的位置，最右邊有一個(gè)綠色的箭頭，那是刀的深度。在整個(gè)雕刻過(guò)程中，十字中心以及綠色的深度箭頭都在動(dòng)。全程跟蹤著實(shí)際中刀頭的位置，很精準(zhǔn)，背景就是刀路了，藍(lán)色表示還沒(méi)刻的路線(xiàn)，青綠色則是已經(jīng)刻過(guò)的。
我第一次看的時(shí)候轉(zhuǎn)速?lài)樀轿伊耍?3000轉(zhuǎn)每分鐘。進(jìn)給率后來(lái)我調(diào)了下，60mm每分鐘才是最合適的，對(duì)于用0.3mm平底尖刀雕刻電路板來(lái)說(shuō)。進(jìn)給率就是每分鐘或每秒刀切割時(shí)走的長(zhǎng)度。進(jìn)給率越大雕刻速度越快，但是太快的話(huà)，可能導(dǎo)致斷刀，太慢的話(huà)，刀具磨損厲害。轉(zhuǎn)速也不宜太高，比如鉆孔的時(shí)候，轉(zhuǎn)速不能跑一萬(wàn)轉(zhuǎn)了，必須調(diào)到1000~2000轉(zhuǎn)或更低，然后大一點(diǎn)進(jìn)給率，最好不要一次性鉆穿，鉆一點(diǎn)就起來(lái)再鉆下去一點(diǎn)，再提起來(lái)……這個(gè)可以由ArtCam軟件在生成刀路的時(shí)候自動(dòng)設(shè)定，不需要人工參與。多次退出來(lái)的原因是可以排屑，讓鉆頭不磨損得那么厲害，同時(shí)孔不是很粗糙。我第一次試的時(shí)候，還不知道這些東西My God！10mm長(zhǎng)的鉆頭，鉆了十幾個(gè)孔后，短得只有2mm了，磨損太快。
另外必須的一點(diǎn)是，無(wú)論是雕刻 還是鉆孔，都必須加水在工件上。特別是雕刻，在電路板上用礦泉水瓶戳孔噴滿(mǎn)水，盡量讓刀在雕刻的過(guò)程中始終碰到水。這樣可以幫助排屑，同時(shí)銅屑不會(huì)飛到空氣中，還可以給刀具降溫，延長(zhǎng)刀具壽命……好處多得去了。沒(méi)有一個(gè)機(jī)床是不需要水的。
電路板做了三塊，都失敗了，第四塊終于成功。每一塊都有不同的錯(cuò)誤，但總能找到錯(cuò)誤的原因，改正過(guò)來(lái)繼續(xù)嘗試雕刻。做到第四塊的時(shí)候，經(jīng)驗(yàn)差不多了，成功了。還有一點(diǎn)點(diǎn)瑕疵就是深度有點(diǎn)深了。然后今晚做了第五塊，也不算第五塊，就是在第四塊的旁邊再雕刻一塊電路，第五塊和第四塊做在同一塊覆銅板上。第四塊是能用的只是刻得有點(diǎn)深，因?yàn)閆軸原點(diǎn)（就是對(duì)刀）弄得不太好，同時(shí)也不可能保證工作平面始終是水平的，總有一丁點(diǎn)不平整。 但第五塊做得很完美！美中不足的是，我又淘氣了，把背面的標(biāo)志文字給刻成鏡像的了。在背面刻文字的時(shí)候，要把文字鏡像，但電路圖不需要鏡像。只鏡像文字。在雕刻雙面板的時(shí)候，我有個(gè)建議就是，雕刻完第一面的線(xiàn)路之后，先不急著翻版雕刻第二面，有過(guò)孔穿孔的先鉆孔再雕刻另一面。鉆完孔后，等你雕刻第二名的時(shí)候，你看它走刀的位置，準(zhǔn)備下刀切割的時(shí)候，如果下刀的地方與孔不對(duì)，就馬上壓下控制器上紅色的急停按鈕，緊急停機(jī)，別讓刀繼續(xù)下否則電路板就刻毀了。因?yàn)槌７傅腻e(cuò)誤就是背面雕刻的時(shí)候，由于鏡像不鏡像的問(wèn)題容易搞混，如果沒(méi)有這些孔做參照，等你刻完之后翻過(guò)來(lái)一看，哎呀！陰公哦！位置亂完了，不對(duì)齊。這就白白浪費(fèi)時(shí)間和覆銅板了。
另外，為了保證雙面板完美對(duì)齊。先在雕刻機(jī)的工作平面上手動(dòng)輸入G代碼命令，保持Y軸不變，走X軸，讓它刻一條水平的直線(xiàn)，你把工件對(duì)齊機(jī)架不一定有效，對(duì)齊這條刻出來(lái)的線(xiàn)是最保守的。工件放在這條線(xiàn)上，這條線(xiàn)能保證工件與機(jī)器內(nèi)部的水平線(xiàn)平行。在開(kāi)始雕刻第一面的時(shí)候，在你定的坐標(biāo)原點(diǎn)處鉆穿一個(gè)孔先這個(gè)孔我稱(chēng)為定位孔（原點(diǎn)坐標(biāo)參考點(diǎn)，很重要的一個(gè)孔！）再開(kāi)始走刀路雕刻，刻完第一面后，翻轉(zhuǎn)電路板，左右偏移不要緊，上下偏移也不要緊，因?yàn)槟阌羞@個(gè)定位孔。重要的是電路板的角度一定不能改變，就是仍要保持與這條線(xiàn)水平。不要嫌麻煩，如果你剛才沒(méi)有鉆那個(gè)孔，那么你這個(gè)翻轉(zhuǎn)的前提是你刻的第一面的線(xiàn)路必須保持與電路板完美的中心對(duì)稱(chēng)，翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，要完美準(zhǔn)確地沿著中心翻轉(zhuǎn)，不能晃動(dòng)，不能移位。看吧！哪個(gè)人工能做到如此精確的翻轉(zhuǎn)。
有了這一個(gè)定位孔，再加上這一條水平線(xiàn)，根據(jù)幾何關(guān)系所有的對(duì)稱(chēng)都在無(wú)形之中被約束了。
翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)后，手動(dòng)調(diào)整刀頭的位置到那個(gè)定位孔，軟件上清空坐標(biāo)數(shù)據(jù)使這點(diǎn)為原點(diǎn)，然后還有一個(gè)重要的步驟就是設(shè)置Mach3的電機(jī)信號(hào)，把X軸的步進(jìn)電機(jī)反方向運(yùn)行。就是比如刀路上讓它向左走時(shí)，軟件實(shí)際上要輸出相反的信號(hào)給雕刻機(jī)，使它向右走。Y軸、Z軸不需要改變。因?yàn)槟汶娐钒逡呀?jīng)翻過(guò)來(lái)了嘛，不信你比劃下就知道了。這樣刻出來(lái)的雙面板的兩面是完美精確對(duì)齊的！這是我目前發(fā)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單方便的方法。
第五塊就是那塊小的， ULN2003A芯片，做LED的負(fù)極，能夠允許500mA的灌電流呢，不做負(fù)極浪費(fèi)了，我沒(méi)想到的是，忘記了ULN2003A只有七個(gè)輸出引腳，而我8個(gè)LED燈，所以我用了兩塊芯片拼在一起，輸出端和第九腳全部預(yù)留上拉電阻的空位，如果需要上拉輸出端就焊接，不需要就不焊接，因?yàn)槿绻敵龈唠娖绞切枰侠模琔LN2003是開(kāi)漏輸出的。我非常喜歡這種電路設(shè)計(jì)理念——為以后著想，多留點(diǎn)余地。所以，有很多電子工程師是基于這種理念設(shè)計(jì)東西的。當(dāng)你買(mǎi)到一個(gè)電子產(chǎn)品或是什么電腦主板、顯卡的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)電路板上有些地方?jīng)]有焊接元器件，不要總是以為這是偷工減料（實(shí)際上可能也存在這種可能性），多數(shù)是基于這種理念，預(yù)留出來(lái)的，為了方便維修調(diào)試、方便升級(jí)的時(shí)候，不需要重新設(shè)計(jì)板子，降低設(shè)計(jì)成本，不會(huì)浪費(fèi)一大堆板材資源。
如果LED直接接單片機(jī)會(huì)燒了不可。那塊大的就是之前做的74HC595D，我要做兩塊的，第一用已經(jīng)由感光油墨的辦法做了。明天再打算在這塊板上面繼續(xù)雕刻系統(tǒng)的電源管理電路，節(jié)約用板嘛！雕刻機(jī)不需要像感光那么嬌氣，熟練的我想在哪刻就在哪刻。
2013年9月20日22:08:38
電源管理電路制作完成。
這個(gè)模塊做失敗了兩次。
第一次做是發(fā)現(xiàn)忘記修改AMS1117芯片的封裝，我原來(lái)是用7805的模型來(lái)改的，它的封裝和AMS1117一樣，但是引腳對(duì)應(yīng)關(guān)系不同。AMS1117芯片第一第二第三引腳分別是GND、Vout、Vin。而7805則是Vin、GND、Vout。在焊接的時(shí)候突然發(fā)現(xiàn)的，懶得再做一塊了，就割斷板上的銅線(xiàn)，用軟線(xiàn)飛線(xiàn)連接，但是做到后面，發(fā)現(xiàn)實(shí)在太亂，而且維護(hù)性不強(qiáng)，果斷廢棄。
于是在電腦上重新設(shè)計(jì)電路，簡(jiǎn)化了好多電路，多余的接口去掉，只保留一個(gè)USB母口做5V供電。順便修改一下不使用雙面板做了，用單面板。因?yàn)槲覇蚊姘暹�剩余比較多。千方百計(jì)手動(dòng)走線(xiàn)，始終沒(méi)辦法100%不使用過(guò)孔，線(xiàn)路沒(méi)法布通。于是用了兩處跳線(xiàn)，單面板跳線(xiàn)不多的話(huà)，也比較簡(jiǎn)單的用一根鐵絲連過(guò)去就行。
設(shè)計(jì)完后，發(fā)給雕刻機(jī)雕刻出來(lái)。
雕刻出來(lái)后焊接。在焊接USB母口的時(shí)候，意外發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，你USB母口在背面插入，正面焊接，這樣的話(huà)，相當(dāng)于鏡像了。但是我沒(méi)有在電腦上把USB的封裝鏡像一次，這樣的話(huà)，焊接好后，USB的+就會(huì)接到電路板上的-，USB的-就接到了+。這樣一通電，在我省掉防反接的二極管的板上非燒了不可。
這個(gè)問(wèn)題很不起眼但是非常大。一不小心就會(huì)犯，凡是設(shè)計(jì)插件的時(shí)候，必須將它的封裝鏡像過(guò)來(lái)，而貼片元器件則不能鏡像，否則你在背面焊接就會(huì)出錯(cuò)。
這也就是第二次失敗。
哎，這個(gè)是沒(méi)辦法的事情，只得再去修改電路，將插件鏡像一次。
再交給雕刻機(jī)雕刻線(xiàn)路。這次肯定成功了，我心里想著。雕刻完后，用砂紙打磨表面，擦除一些毛刺，這些毛刺很危險(xiǎn)，不僅有可能傷到手，最重要的是可能造成短路。這是用雕刻機(jī)制作的必須做的步驟，打磨。用化學(xué)藥品腐蝕是很光滑的。
打磨后，我對(duì)著陽(yáng)光看看，哇！好漂亮！淺淺綠綠黃黃的，好有一種未來(lái)科技的感覺(jué)，科技感！
為了不破壞這塊板子，我小心翼翼地焊接著，焊接完后，我敢保證這是做板以來(lái)最完美，最漂亮的一塊板子。焊接完后，利用萬(wàn)能表調(diào)試電路，匹配一些電阻、電容的參數(shù)。然后修改電腦中的原理圖中元器件的參數(shù)，使之與實(shí)際相符，為了方便以后的維護(hù)用。有些參數(shù)可以通過(guò)計(jì)算得出，但計(jì)算時(shí)有些參數(shù)可能沒(méi)考慮完全，可以實(shí)際測(cè)量取值。萬(wàn)能表是我的必備利器啊！幫了我超多的忙，沒(méi)有它基本上做不下去的。很重要的一個(gè)東西。調(diào)整后，去除了可調(diào)電阻，換上了一個(gè)4.7K的電阻接到2.5V的輸出的插針之間。因?yàn)闆](méi)有芯片是輸出2.2V的，我只找到了一塊低壓差的AMS1117-2.5V芯片，于是我扭著可調(diào)電阻，從0~10K調(diào)，萬(wàn)能表掛在輸出與地之間時(shí)刻監(jiān)視著電壓，直到扭到我想要的2.2V時(shí)，再用萬(wàn)能表測(cè)出可調(diào)電阻的阻值，發(fā)現(xiàn)哈哈！恰好4.7K。我有這個(gè)阻值的電阻。把可調(diào)電阻拆下來(lái)?yè)Q上定值電阻。如果還用可調(diào)電阻的話(huà)，到時(shí)候做成品后，不小心碰到那個(gè)旋鈕的話(huà)，電壓就變了，電壓太低就不亮，太高就會(huì)燒毀我的LED燈泡，而且燒的不是一個(gè)，通常是8個(gè)或者全部燒完。非常危險(xiǎn)，那么密集的512個(gè)LED陣列，燒了燈泡你可知道有多難換。 
匹配好參數(shù)后，我在電腦上用Photoshop設(shè)計(jì)一些標(biāo)簽，發(fā)給打印機(jī)打印在紙上。貼上去注明輸出的電壓
剪下來(lái)，用透明膠布貼上去。
OK啦！三塊電路板都做好了。爽快地在新的誕生的板上簽上我的名字和日期。從左到右分別是ULN2003A（接收LED燈的灌電流）、74HC595D（給LED加正電）、PowerManager（電源管理，將5V的直流電壓轉(zhuǎn)換成3.3V、2.2V、5V三個(gè)輸出，供給光立方整個(gè)系統(tǒng)，很重要）。我用一個(gè)USB口做輸入，方便與移動(dòng)電源連接，到時(shí)如果參展的話(huà)，沒(méi)有220V電給你，我?guī)�(gè)移動(dòng)電源很輕松就可以供電。我外公吃驚說(shuō)，啊！你這塊東西不是給手機(jī)充電的嗎？怎么又做到這里去了。我說(shuō)哎，只要你懂，什么東西都可以互相交叉使用，各種DIY，不受說(shuō)明書(shū)上的適用范圍限制，很自由！
2013年9月30日22:42:53
做好了一塊基礎(chǔ)輸入輸出系統(tǒng)板
其功能顧名思義，就是一些單片機(jī)的常用的外圍電路集合。
里面有SPI接口，晶振、復(fù)位、還有為輸出到不同電壓的74HC595D的SCK時(shí)鐘信號(hào)串聯(lián)不同阻值的電阻使它電壓匹配。
晶振使用16M。
雕刻電路板時(shí)，最好用粗刀進(jìn)行區(qū)域清除，把多余的銅清掉，然后用細(xì)刀(我用的是0.1mm15°或30°的平底尖刀)進(jìn)行二維輪廓切割即線(xiàn)路雕刻。
如果不進(jìn)行區(qū)域清除的話(huà)，焊接的時(shí)候，多余的銅很容易與線(xiàn)路粘連。下次做板我要進(jìn)行這個(gè)工序。不過(guò)這個(gè)工序比較耗費(fèi)時(shí)間。
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尼瑪，徹底被坑了一次。在組建電路，測(cè)試一下能否進(jìn)行ISP下載。
一般來(lái)說(shuō)，像是ATMega16的單片機(jī)，使用它的ISP下載功能是將MOSI、MiSO、SCK等信號(hào)線(xiàn)接到芯片上的對(duì)于MOSI、MISO、SCK上的，可是，這個(gè)128我接了，又確認(rèn)了好幾次，沒(méi)接錯(cuò)啊，又用不停地摸芯片看是否發(fā)熱，檢查電源線(xiàn)是否錯(cuò)誤，有沒(méi)有短路，晶振有沒(méi)有起振（默認(rèn)出廠(chǎng)設(shè)置為內(nèi)部晶振起振，所以這個(gè)外部晶振是否起振暫時(shí)不影響下載）……查了半個(gè)多小時(shí)，確實(shí)沒(méi)接錯(cuò)啊。可是PROGISP軟件始終提示無(wú)法進(jìn)行芯片擦除、寫(xiě)入，編程模式?jīng)]有打開(kāi)。
哎，陷入一陣?yán)Щ螽?dāng)中，很郁悶。
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于是重新看了一下芯片手冊(cè)中的引腳定義，還有SPI串行編程那幾頁(yè)。就是看到這頁(yè)！嚇尿我了。
手冊(cè)中這樣說(shuō)道：
盡管SPI 編程接口重用SPI I/O模塊，但其中有一點(diǎn)不同：MOSI/MISO引腳映射到SPI
I/O 模塊的PB2 與PB3 在編程接口并不使用。 而PE0 與PE1 用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，如Table 127所
示。
Table 127. SPI 串行編程映射
符號(hào) 引腳 I/O 說(shuō)明
MOSI (PDI) PE0 I 連續(xù)數(shù)據(jù)輸入
MISO (PDO) PE1 O 連續(xù)數(shù)據(jù)輸出
SCK PB1 I 連續(xù)時(shí)鐘
意思就是說(shuō)，編程所用的SPI總線(xiàn)中的MOSI、MISO不是接到芯片上的第12、13腳，而是第2、3腳。第12、13腳的信號(hào)是用來(lái)進(jìn)行正常的SPI通訊的。但是SCK卻是共用的，都是接在第11個(gè)引腳上。
然后我馬上把線(xiàn)接過(guò)去，結(jié)果芯片馬上就可以擦除成功了。哦也！突然如釋重負(fù)，輕松許多了。后面就是試驗(yàn)驅(qū)動(dòng)74HC595D和ULN2003A來(lái)點(diǎn)亮LED燈了。
對(duì)于新的芯片，遇到問(wèn)題多多看芯片手冊(cè)是有必要的，誰(shuí)知道會(huì)在哪個(gè)地方拐個(gè)彎呢。反正里面總能找到答案。
所屬相冊(cè)：光立方
2013年10月1日11:22:00
驅(qū)動(dòng)LED燈發(fā)紅光、藍(lán)光都成功了！
糾正之前的一個(gè)錯(cuò)誤，之前在用串聯(lián)電阻把2.5V調(diào)到2.2V時(shí)，是空載調(diào)出來(lái)的，非常不準(zhǔn)，我接上LED后馬上掉到1.6V左右，燈不夠亮，后來(lái)根據(jù)計(jì)算，（2.5V-2.2V）/0.02A=15歐，用15歐的可以適合一個(gè)LED燈，但是實(shí)際上還有7個(gè)LED燈并聯(lián)起來(lái)，電流不止0.02A，所以，整裝測(cè)試時(shí)，我在想要不要直接接2.5V，因?yàn)樗蠰ED燈并不是一直保持常亮的，用掃描法顯示，應(yīng)該不會(huì)燒壞。
另外，在測(cè)試74HC595D時(shí)，我用萬(wàn)能表測(cè)得芯片的確輸出了高電平，SCK時(shí)鐘線(xiàn)也有一個(gè)方波脈沖過(guò)來(lái)，DS信號(hào)一直保持高電平。但是它的輸出端就是不輸出高電平，這個(gè)郁悶死了，后來(lái)耐下心來(lái)把電腦上設(shè)計(jì)的和實(shí)際電路對(duì)照仔細(xì)檢查電路發(fā)現(xiàn)，我居然漏焊了一個(gè)上拉電阻。就是電腦屏幕上白色高亮顯示的那條線(xiàn)路，有一個(gè)上拉電阻我沒(méi)有焊接。
所屬相冊(cè)：光立方
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焊上去后就正常輸出了。另外我發(fā)現(xiàn)單片機(jī)輸出的5V信號(hào)也許并不需要通過(guò)串聯(lián)一個(gè)電阻降點(diǎn)壓就可以直接接到工作在3.3V和2.5V電壓上的74HC595D，但是否穩(wěn)定還不好說(shuō)。
所屬相冊(cè)：光立方
2013年10月7日23:44:01
重新做了一塊ATMega128A的最小系統(tǒng)，原先那個(gè)太簡(jiǎn)了，引線(xiàn)太多，安裝起來(lái)混亂。
用感光油墨來(lái)做，但是蝕刻的過(guò)程中由于我玩游戲沒(méi)注意，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，部分線(xiàn)路有點(diǎn)細(xì)，后來(lái)我用焊錫補(bǔ)上去了，還在銅線(xiàn)上鍍錫防止氧化。焊接好后測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)總是提示說(shuō)無(wú)法進(jìn)入編程模式，我就納悶了，難道是下載器壞了？用以前的開(kāi)發(fā)板試了一下居然也下載不了，同樣的錯(cuò)誤。后來(lái)買(mǎi)了新的一個(gè)USBISP下載器，免驅(qū)動(dòng)的（其實(shí)就是作為鍵盤(pán)鼠標(biāo)一類(lèi)，系統(tǒng)會(huì)識(shí)別這種類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)）。插上去后還是提示說(shuō)無(wú)法進(jìn)入編程模式，看來(lái)一定是線(xiàn)路斷開(kāi)了。我仔細(xì)用萬(wàn)能表最小電阻的檔位來(lái)檢查每一個(gè)排針到芯片引腳是否導(dǎo)通，果然發(fā)現(xiàn)PE0斷了，用放大鏡仔細(xì)看那個(gè)引腳，還有一丁點(diǎn)沒(méi)有焊接上去，銅線(xiàn)太細(xì)了。我之所以不用萬(wàn)能表的二極管蜂鳴器檔位去測(cè)電路是否導(dǎo)通，雖然導(dǎo)通時(shí)發(fā)出響聲這樣會(huì)測(cè)得快點(diǎn)，但是二極管檔位的電壓太大好像2V還是3V吧，我怕會(huì)擊毀我珍貴的ATMega128A。電阻檔位的電流和電壓都是比較小的。
這塊最小系統(tǒng)板子做得蠻漂亮的，棕黃色的那些是松香，我沒(méi)有用酒精洗掉，也懶得洗了。復(fù)位按鈕去掉，直接上拉10K電阻，引出ISP接口方便下載。看起來(lái)感覺(jué)這個(gè)芯片好像很偉大噢~的確，所有信號(hào)經(jīng)過(guò)一層層的打包，通過(guò)各種總線(xiàn)最終匯集到它這里，它又通過(guò)各種總線(xiàn)將新信號(hào)發(fā)出去。像是一個(gè)大大的中心，管理著光立方的一切。我心里一陣莫名的自豪感（成就感？無(wú)法形容）
然后將這幾塊電路板用熱熔膠固定在光立方旁邊。線(xiàn)我還沒(méi)有接好，先固定電路板位置。
這個(gè)光立方的整體架構(gòu)還不穩(wěn)定，松松晃晃，我得買(mǎi)一塊板子墊在最底部，因?yàn)槿f(wàn)用板的硬度的確不得，現(xiàn)在已經(jīng)有點(diǎn)變形了。我決定采用電木板做。
對(duì)于LED燈后面的線(xiàn)，以后我加固的時(shí)候我會(huì)用一塊黑紙板（紙皮噴黑油漆）蓋住。
2013年10月13日0:16:01
終于調(diào)試好了74HC595D的控制信號(hào)了，不容易啊，因?yàn)橹白鲭娐钒寮挤ㄉ瑁�(xiàn)路出錯(cuò)地方有點(diǎn)多，比如線(xiàn)路意外與地短路，焊盤(pán)過(guò)小焊接不牢等，各種硬件上的困難，再加上軟件也有不解的地方，所以有時(shí)懷疑到底是軟件出錯(cuò)還是硬件出錯(cuò)。不過(guò)，我也因此學(xué)到了一些實(shí)用的故障檢修方法，都是順順利利做過(guò)來(lái)的話(huà)也沒(méi)什么意義。
第一個(gè)就是檢查電路板制作過(guò)程中出現(xiàn)線(xiàn)路短路等地方，如果是單面板或是雙面板，單面板效果最好，就是用強(qiáng)光照射電路板走線(xiàn)層的背面，然后沒(méi)有銅鋪到的地方會(huì)透光厲害，有銅的地方不透光，這樣線(xiàn)路很明顯地就顯現(xiàn)出來(lái)了，蠻漂亮的，而且即使很細(xì)，很小的銅錯(cuò)誤連接或是斷點(diǎn)都可以看得出。如下實(shí)物拍攝圖
所屬相冊(cè)：光立方
很明顯，你也可以馬上看到有一處線(xiàn)路斷開(kāi)，是我割開(kāi)的，那一段線(xiàn)路我廢棄了，直接在過(guò)孔處焊接插針。
我是用手機(jī)的LED高亮閃光燈作為光源的，效果很好。
第二個(gè)就是用軟件仿真，由于我手頭上沒(méi)有AVR JTAG仿真器，沒(méi)法進(jìn)行硬件片上調(diào)試，只能在AVR Studio這個(gè)編程環(huán)境里結(jié)合一個(gè)Proteus進(jìn)行電路模擬仿真，主要觀察芯片的電平，監(jiān)視變量的變化，調(diào)整程序直到符合我的要求，好了之后程序也就沒(méi)問(wèn)題了，還有問(wèn)題就一定在硬件上。但要注意程序仿真時(shí)，某些元器件可能因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)過(guò)時(shí)或者一些BUG，結(jié)果會(huì)和實(shí)際元器件不同，這點(diǎn)還是有的。
調(diào)試好程序后，我在程序代碼旁邊加了注釋?zhuān)鞔_表達(dá)了通訊協(xié)議即時(shí)序。程序我也是看著官方數(shù)據(jù)手冊(cè)中的時(shí)序圖寫(xiě)的，值得注意的是，電路板中我將芯片的兩根時(shí)鐘線(xiàn)：輸出寄存器和緩存寄存器短接在一起合并成一根線(xiàn)了。因此時(shí)序會(huì)有所不同
void AllBlue()
{
unsigned char k=0,i=0x00;
//74HC595D 芯片兩根時(shí)鐘線(xiàn)接在一起作為一條線(xiàn)
SCK_DOWN;//兩根時(shí)鐘線(xiàn)一起同時(shí)拉低
for (k=0;k<8;k++)
{
if(i&0x01==0x01)//i為將要輸出的數(shù)據(jù)，高電平點(diǎn)亮
{
DSB_UP;
}else
{
DSB_DOWN;
}//送出第一位數(shù)據(jù)等待芯片接收
i>>=1;
SCK_UP;//時(shí)鐘線(xiàn)拉高，產(chǎn)生上升沿，于是
//緩存寄存器中第一位先輸出到引腳上（因?yàn)橐婚_(kāi)始是初始狀態(tài)，這一位的數(shù)據(jù)為隨機(jī)，會(huì)在循環(huán)結(jié)束時(shí)剛好被推掉），
//然后緩存器中所有數(shù)據(jù)后移一位，騰出空位，然后DS上的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩存第一位
SCK_DOWN;//恢復(fù)低，此時(shí)數(shù)據(jù)、輸出、緩存沒(méi)有變動(dòng)。為了下次有一個(gè)低到高的跳變。芯片命令生效只發(fā)生在低電平到高電平跳變期間
}
SCK_UP;//最后再來(lái)一次上升沿，將剛才送入緩存器的最后一位數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)然也有一位未知數(shù)據(jù)送入緩存器，但那個(gè)數(shù)據(jù)沒(méi)有用處，不影響實(shí)際輸出，下一次執(zhí)行for循環(huán)完畢后會(huì)被推掉。
SCK_DOWN;
}
值得一提的是，這塊芯片做工很好，不需要我將單片機(jī)命令延時(shí)也能做出響應(yīng)，真的像手冊(cè)中寫(xiě)到的各種電平響應(yīng)時(shí)間都是ns級(jí)別的，能勝任我ATMega128A的16M高頻率數(shù)據(jù)速度呢。這樣就不浪費(fèi)CPU時(shí)間了。
成功控制一個(gè)74HC595D芯片后，16個(gè)芯片都不成問(wèn)題啦！現(xiàn)在就是調(diào)試紅色LED還有程序開(kāi)始構(gòu)建立體坐標(biāo)系對(duì)每一個(gè)LED燈進(jìn)行更高一級(jí)的定位和管理了。
2013年10月18日23:04:28
繼上次做完LED單列控制后，用了一分鐘后發(fā)現(xiàn)不太穩(wěn)定，啟用其余的七個(gè)芯片一起控制512個(gè)LED燈時(shí)，發(fā)現(xiàn)總有一些燈沒(méi)法點(diǎn)亮或者一直保持常亮，這是很不正常的。我剛開(kāi)始動(dòng)了幾下排針接口，燈有點(diǎn)閃爍，于是懷疑接口接觸不良，然后把所有排針都拔掉套，直接焊接上去，這樣非常牢固，也穩(wěn)定。
但是這么做了之后，始終還是有一盞燈保持常亮，而且顯示的燈和我的信號(hào)也對(duì)不上。
郁悶了，陷入難題。琢磨了兩天，心情極其抑郁， 在程序仿真上程序是完全沒(méi)有問(wèn)題的，然后我又買(mǎi)了一個(gè)AVR JTAG仿真器進(jìn)行片上調(diào)試，實(shí)際進(jìn)行斷點(diǎn)檢查，很疑惑地發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇葩的現(xiàn)象：在
for (k=0;k<8;k++)
{
if(i&0x01==0x01)//i為將要輸出的數(shù)據(jù)，高電平點(diǎn)亮
{
DSB_UP;
}else
{
DSB_DOWN;//就在這里，每當(dāng)我片上調(diào)試，執(zhí)行完這一句后，竟然74HC595D產(chǎn)生了一次移位輸出操作，我時(shí)鐘線(xiàn)還沒(méi)有拉高呢！上升沿沒(méi)有產(chǎn)生，怎么可能。而且DS信號(hào)沒(méi)有發(fā)生變化，但如果是執(zhí)行上面那個(gè)需要輸出高電平點(diǎn)亮燈的DSB_UP;時(shí)，卻又是正常的，不會(huì)產(chǎn)生移位操作。
}
i>>=1;
SCK_UP;//然后到這里，時(shí)鐘線(xiàn)確實(shí)應(yīng)該拉高了，程序執(zhí)行完這句后，這個(gè)芯片又再次產(chǎn)生了一次移位操作！于是，每當(dāng)遇到一個(gè)燈是不需要點(diǎn)亮的時(shí)候，總有兩次移位操作出現(xiàn)，造成輸出的結(jié)果與變量設(shè)定不符。
我仍是無(wú)解啊！~~~~這種奇葩的現(xiàn)象怎么會(huì)發(fā)生。我懷疑是第一個(gè)74HC595D壞了，于是我接到另外一個(gè)芯片上（就是只接那一根時(shí)鐘線(xiàn)），發(fā)現(xiàn)問(wèn)題仍然存在。然后又仔細(xì)再次檢查電路板，以為某個(gè)芯片下面存在錫渣造成短路，把所有74HC595D拆下來(lái)，清理了一遍，然后先不焊接，只接進(jìn)行程序片上調(diào)試，軟件監(jiān)控的單片機(jī)IO口并沒(méi)有發(fā)生異常變化。
然后我可以排除不是電路板上的短路問(wèn)題。
焊接一個(gè)芯片回去，試了一下，發(fā)現(xiàn)情況又出現(xiàn)了。我再換一個(gè)全新的芯片再焊上去，也是一樣的情況！多了幾次移位操作，而且只是在需要輸出低電平，也就是熄滅一個(gè)燈的時(shí)候產(chǎn)生。
奇葩啊！奇了怪了，這種問(wèn)題完全不切合實(shí)際，煩得我。。晚上向一個(gè)很要好的朋友吐槽后，果斷放棄，不理它了。不去想這個(gè)東西，當(dāng)做沒(méi)做過(guò)。
但是，在那天晚上的第二天中午，當(dāng)我回到房間準(zhǔn)備睡午覺(jué)的時(shí)候，忽然想起還有最后一線(xiàn)希望，之前我在設(shè)計(jì)那塊基礎(chǔ)輸入輸出系統(tǒng)電路板的時(shí)候，我特意考慮了AVR單片機(jī)于74HC595D的時(shí)鐘線(xiàn)連接，我在IO口與每一個(gè)SCK之間設(shè)置了一個(gè)電阻焊盤(pán)，當(dāng)初想到以后可能會(huì)發(fā)生電壓不匹配的情況，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是5V，LED藍(lán)燈需要3.3V，一起的74芯片工作電壓也跟著是3.3V了，所以預(yù)留了一個(gè)電阻調(diào)整IO電壓防止出現(xiàn)電流倒灌等現(xiàn)象弄壞74芯片，而且74芯片手冊(cè)里也明確寫(xiě)道時(shí)鐘線(xiàn)、DS信號(hào)線(xiàn)電壓不能超過(guò)工作電壓的+-0.3V。
對(duì)啊！會(huì)不會(huì)是電壓不匹配呢？造成74芯片內(nèi)部混亂，工作不正常，如果是74芯片內(nèi)部電路出錯(cuò)，那么就算是千奇百怪等的奇葩現(xiàn)象也能用這個(gè)電壓不匹配的理由解釋了，因?yàn)槲覀円矡o(wú)法知道它里面到底怎么個(gè)電路。
因?yàn)槟菈K基礎(chǔ)輸入輸出系統(tǒng)的板子我已經(jīng)不要了，我直接剪斷一根杜邦線(xiàn)，中間串入一個(gè)2K歐的電阻，然后用熱縮管包起來(lái)，時(shí)鐘線(xiàn)、DS都串聯(lián)電阻，然后一上電開(kāi)機(jī)，啊！！！！神啦！芯片完全正常，對(duì)應(yīng)坐標(biāo)上的燈也能準(zhǔn)確的顯示出來(lái)！！！！
又是一個(gè)新的突破！ 果然！遇到問(wèn)題時(shí)，有時(shí)置之不理，過(guò)幾天潛意識(shí)會(huì)幫你解決問(wèn)題。今晚我在圖書(shū)館看電子制作的雜志的時(shí)候，才發(fā)現(xiàn)居然也有個(gè)人寫(xiě)了一篇文章講如何排查線(xiàn)路問(wèn)題的，他講的就是心理問(wèn)題，他也倡導(dǎo)這種潛意識(shí)解決問(wèn)題的辦法。2013.02期
但是顯示出來(lái)后，我仔細(xì)觀察還發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)坐標(biāo)的燈雖然亮了，但是周?chē)臒粢灿悬c(diǎn)微弱的亮起，我馬上想到這是沒(méi)有消隱造成的。因?yàn)槎䴓O管發(fā)光，你掃描的速度快的話(huà)，會(huì)有一個(gè)“影子”，就像控制數(shù)碼管一樣，信號(hào)切換到另一根管子的時(shí)候，你上一根管子還有電，如此快速掃描，就會(huì)有一個(gè)微弱的亮光。這當(dāng)然不行，我堅(jiān)決要保持完美的燈光效果，要亮就亮出精彩，要滅就滅得徹底。
另外補(bǔ)充一句，我的ULN2003不需要接電源正，只需要接地就行了，這種接法能夠控制是否與地導(dǎo)通，但不能輸出驅(qū)動(dòng)電流，要輸出電流需要接正電源，它是開(kāi)漏輸出的，如果不接電源，那個(gè)引腳就是高阻態(tài)，同時(shí)需要注意的是輸入反向輸出，單片機(jī)送1時(shí)，2003會(huì)導(dǎo)通地，單片機(jī)送0時(shí)，2003因?yàn)闆](méi)有接正電源而呈高阻態(tài)。
于是我得改進(jìn)程序，想辦法消去那些殘余電流。我采用了PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，別人是用來(lái)調(diào)節(jié)電壓的，我是用來(lái)消隱的。這一個(gè)程序的思路就是隱含了PWM這項(xiàng)技術(shù)，用示波器可以看到有明顯的方波。若不清楚自行百度PWM。
#define DSB_UP PORTG|=0x01
#define DSB_DOWN PORTG&=~0x01
#define LGND PORTD
#define LBSCK PORTA
void Blue()
{
//74HC595D 芯片兩根時(shí)鐘線(xiàn)接在一起作為一條線(xiàn)
LGND=0x00;
for (i=0;i<8;i++)//Y掃描，ULN2003響應(yīng)時(shí)間為0.1us左右，相對(duì)于74HC595D比較慢，放在循環(huán)最外層
{
for (j=0;j<8;j++)//X掃描
{
x=0x01<<j;
LGND=0x00;//發(fā)光二極管消隱處理，先不接通LED的地，正極信號(hào)準(zhǔn)備完成后再接通地就會(huì)一次性該亮的亮起來(lái)
LBSCK&=~x;
for (k=0;k<8;k++)//Z掃描
{
n=LEDdat[j][ i][k][0];
if((n&0x01)==0x01)//送出第一位數(shù)據(jù)等待芯片接收
DSB_UP;
else
{
DSB_DOWN;
}
LBSCK|=x;//時(shí)鐘線(xiàn)拉高，產(chǎn)生上升沿
//緩存寄存器中第一位輸出（因?yàn)橐婚_(kāi)始是初始狀態(tài)，這一位的數(shù)據(jù)為隨機(jī)，會(huì)在循環(huán)結(jié)束時(shí)剛好被推掉）
//然后緩存器中所有數(shù)據(jù)后移一位，騰出空位，然后DS上的數(shù)據(jù)進(jìn)入緩存第一位
LBSCK&=~x;//恢復(fù)低，此時(shí)數(shù)據(jù)、輸出、緩存沒(méi)有變動(dòng)。為了下次有一個(gè)低到高的跳變
n=n>>1;
}
LBSCK|=x;//最后再來(lái)一次上升沿，將剛才送入緩存器的數(shù)據(jù)輸出
LBSCK&=~x;
LGND=0x80>>i;//到此之前信號(hào)已經(jīng)輸送到發(fā)光二極管正極了，此時(shí)接通地完成電路導(dǎo)通，該亮的會(huì)亮
_delay_us(100);//亮100us后將地?cái)嚅_(kāi)，LED不亮。這里的延時(shí)相當(dāng)于PWM的占空比，每次循環(huán)只有這一段時(shí)間LED亮
LGND=0x00;//斷地
for (k=0;k<8;k++)//將正極信號(hào)全部拉低，熄滅一列下來(lái)的燈，斷正極
{
DSB_DOWN;
LBSCK|=x;
LBSCK&=~x;
}
LBSCK|=x;
LBSCK&=~x;
}
}
}
這樣，在實(shí)際中，就不會(huì)出現(xiàn)有影子的LED了，同時(shí)，因?yàn)镻WM的影響，這種技術(shù)本身就可以調(diào)節(jié)電壓，通過(guò)占空比控制。即在中間那個(gè)延時(shí)100us的時(shí)候，實(shí)際到達(dá)LED的電壓不會(huì)是3.3V了，更低，因此如果接3.3V的供電電源，LED發(fā)光太弱。于是我就可以放心地接到5V上去了，接到5V后，實(shí)際輸出的也就3V左右，恰好合適，光亮程度也合適。但此時(shí)千萬(wàn)不能讓LED不通過(guò)這個(gè)程序亮起來(lái)，否則5V很快會(huì)燒壞LED。
整體上評(píng)估，這個(gè)方法消隱我想了一下，還是有一個(gè)比較大的缺點(diǎn)：浪費(fèi)CPU時(shí)間。通過(guò)計(jì)算：
我用AVR Studio進(jìn)行程序仿真調(diào)試，設(shè)置斷點(diǎn)
Cycle Counter清零后完整執(zhí)行一次Blue函數(shù)，然后得到的時(shí)鐘周期為129952 嗯，然后單片機(jī)我是用外部 16M晶振的，16M就是一秒鐘振蕩16 000 000次，其倒數(shù)即振蕩一次需要0.000 000 0625秒，時(shí)鐘周期就是說(shuō)晶振振蕩了多少次的意思，那么執(zhí)行這一個(gè)函數(shù)振蕩129952次所需的時(shí)間就是129952*0.0000000625=0.008122秒=8.122毫秒。（時(shí)鐘周期是控制著整個(gè)單片機(jī)的工作步驟，一個(gè)個(gè)脈沖出來(lái)，使計(jì)算機(jī)的每一步都跟著它同一個(gè)步調(diào)，每一個(gè)拍子下來(lái)，計(jì)算機(jī)就完成一個(gè)最基本的動(dòng)作。那么，要產(chǎn)生時(shí)鐘周期就要用晶振，如果步調(diào)節(jié)奏快了，計(jì)算機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作的速度也跟著快了。16M晶振就是一秒鐘產(chǎn)生16 000 000個(gè)時(shí)鐘周期，換句話(huà)說(shuō)同等情況下，晶振頻率越大，計(jì)算機(jī)工作的速度也就越快） 每次執(zhí)行Blue刷新函數(shù)時(shí)得需要占用CPU 8.12ms的時(shí)間，如果我還有播放MP3，我不用AVR單片機(jī)進(jìn)行軟解碼，就單單從SD內(nèi)存卡讀取數(shù)據(jù)送到VS1003芯片進(jìn)行硬解碼也需要幾個(gè)毫秒的時(shí)間，而且沒(méi)有足夠的內(nèi)存一次性把一首歌送完過(guò)去，怕是會(huì)造成短暫的停頓，CPU也不是雙核的嘛。。如果要根本解決的話(huà)，可以用多一個(gè)CPU，一個(gè)CPU專(zhuān)門(mén)刷新LED陣列，另一個(gè)處理邏輯數(shù)據(jù)。我先試驗(yàn)下停頓明不明顯先。而且目前我也沒(méi)想到其他比較不占用CPU的消隱辦法。那個(gè)延時(shí)時(shí)間如果太短消隱效果不明顯，太長(zhǎng)會(huì)造成LED閃爍
很好！晚安！
2013年10月19日17:09:57
基于后期需要進(jìn)行一些動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，我必須要弄一個(gè)上位機(jī)軟件對(duì)光立方進(jìn)行取模，網(wǎng)上我搜到一個(gè)別人用C#做的控制軟件，但是感覺(jué)不太順手，而且單單用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算的話(huà)，動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)起來(lái)很麻煩的，決定自力更生，自己采用Java語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)一個(gè)上位機(jī)控制軟件，運(yùn)行平臺(tái)PC，通過(guò)串口與光立方通訊。Java移植性好，以后還可以移植到安卓手機(jī)里一樣能控制。
2013年10月21日12:53:57
暫時(shí)使用別人已經(jīng)做好的上位機(jī)控制軟件試了一下，效果很棒！我分析了一下他寫(xiě)的上位機(jī)軟件，然后對(duì)應(yīng)著寫(xiě)我光立方里CPU的底層代碼，使兩者配合起來(lái)。電腦與光立方通過(guò)串口通訊，波特率調(diào)到最大115200傳輸速度很快，不錯(cuò)。
并且優(yōu)化了燈數(shù)據(jù)的緩存結(jié)構(gòu) ，由原來(lái)的四維數(shù)組改成二維數(shù)組，大大減少了內(nèi)存花銷(xiāo)。
以下是用那個(gè)軟件調(diào)出來(lái)的動(dòng)畫(huà)效果，電腦實(shí)時(shí)取模，往單片機(jī)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)接受到后馬上更新
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SIGNAL (SIG_USART0_RECV)
{
unsigned char recv=UDR0;
if (recv==0xF2 && RecvFlag==0)//有一大波僵尸要沖過(guò)來(lái)了，目測(cè)敵方有64個(gè)人頭
{
RecvFlag=1;//打開(kāi)包袱
RecvIndex=0;
return;
}
if (RecvFlag==1)//包袱已打開(kāi)，來(lái)一個(gè)收一個(gè)
{
//RecvData[RecvIndex]=recv;
LEDdat[7-RecvIndex%8][7-RecvIndex/8]=recv;
RecvIndex++;
}
if (RecvIndex==64)//收完64個(gè)了
{
RecvFlag=0;//封住袋口，三十六計(jì)走為上計(jì)~
}
}
但是，別忘了，我的光立方底層硬件結(jié)構(gòu)是支持三種顏色異步顯示的，而這個(gè)別人寫(xiě)的上位機(jī)軟件只支持一種顏色。所以為了發(fā)揮光立方全部性能，我必須親自為她專(zhuān)門(mén)編寫(xiě)一套上位機(jī)軟件，支持三色顯示，并且支持脫機(jī)操作。另外，還有播放音樂(lè)等功能。
但由于數(shù)學(xué)知識(shí)不足，我個(gè)人無(wú)法實(shí)現(xiàn)三維立體圖形的變換數(shù)學(xué)算法，但是，我會(huì)避開(kāi)這個(gè)數(shù)學(xué)的算法，利用單片機(jī)程序以及硬件構(gòu)造解決三維圖形的變換問(wèn)題，達(dá)到相同的效果，這是程序的優(yōu)勢(shì)。利用Photoshop可以進(jìn)行二維圖形變換，我自己可以開(kāi)發(fā)一套由位圖轉(zhuǎn)為模的軟件，這樣就可以從二維構(gòu)建三維，也可以在單片機(jī)里進(jìn)行數(shù)組變換，實(shí)現(xiàn)圖像鏡像。二次開(kāi)發(fā)豐富著呢~~~
2013年11月2日23:09:19
紅、藍(lán)、紫三種顏色的LED燈程序調(diào)試成功，現(xiàn)在程序可以接收帶有顏色信息的燈模數(shù)據(jù)了，可以顯示不同顏色的圖案。另外最近買(mǎi)了個(gè)示波表SHS800，有了它我可以更清晰地看到波形，如果存在時(shí)序方面的程序錯(cuò)誤能及早發(fā)現(xiàn)，加快了程序調(diào)試進(jìn)度。而且它還兼?zhèn)淙f(wàn)用表的所有功能。
對(duì)于紫色，有些LED燈生產(chǎn)的質(zhì)量不均一，里面的材料用量不完全一樣，導(dǎo)致其工作電壓存在偏差，最終在相同電壓下，有的紅色發(fā)光比較亮，有的比較弱，而藍(lán)色是比較均一的。但由于紅色的不均一，會(huì)導(dǎo)致紫色不均一。因?yàn)樽仙褪怯杉t色和藍(lán)色疊加而成的。LED只有三個(gè)引腳，中間共地，旁邊兩個(gè)一個(gè)是藍(lán)一個(gè)是紅的PN結(jié)正極。
所屬相冊(cè)：光立方
所屬相冊(cè)：光立方
這是紅色燈光全亮的某一列的波形，可以清晰地看到程序在串行輸出時(shí)會(huì)產(chǎn)生方波信號(hào)，我就是利用這個(gè)方波信號(hào)進(jìn)行PWM電壓調(diào)制的。
所屬相冊(cè)：光立方
所屬相冊(cè)：說(shuō)說(shuō)和日志相冊(cè)
2013年11月2日23:16:24
由于時(shí)間較緊，我懶得去做功放電路和MP3解碼電路了，拆家里的一個(gè)廢棄收音機(jī)里面的電路板出來(lái)，接到我的單片機(jī)里，他們倆就能互相通訊了。單片機(jī)控制三個(gè)按鍵的引腳電平，就是模擬用戶(hù)按下收音機(jī)的某個(gè)鍵，這樣就能控制了。這個(gè)收音機(jī)可厲害的！自帶U盤(pán)解碼、SD閃存卡解碼、收音機(jī)、還有3W的CM8601功放。我直接給它接上一個(gè)大大的3W8歐喇叭，再串聯(lián)一個(gè)可調(diào)電阻作簡(jiǎn)易的音量調(diào)節(jié)用。音質(zhì)很不錯(cuò)，低音效果過(guò)得去，主要是喇叭好，這個(gè)喇叭我是在收廢舊里撿的，很實(shí)用。
所屬相冊(cè)：說(shuō)說(shuō)和日志相冊(cè)
2013年11月16日22:02:49
固定燈架，電路板。
所屬相冊(cè)：光立方
2013年11月28日0:01:12
設(shè)計(jì)完成光立方的展報(bào)，后天星期五就參加學(xué)校舉辦的2013科技創(chuàng)新展。已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題了哦！要做就做到最好，這是我的動(dòng)力。
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