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客戶成功故事與項目成功案例

光立方控制器電路程序設計


光立方相對于傳統的平面宣傳設備,具有了傳統設備沒有的3D表現效果,在具備更加強烈的表現性的同時,還給用戶提供了操作簡單的APP控制系統,讓用戶隨時可以方便地修改光立方的展示內容,充分展現了高效、低耗、易用的特點,是室外宣傳極佳的選擇之一。

室外廣告一直是商家對外宣傳的重要途徑,而隨著社會不斷進步,越來越多的城市發展成為不夜城。在夜幕下,傳統的橫幅、掛畫以及墻壁廣告的形式,已經不能滿足高可見性的要求,在激烈的市場競爭中已經滿足不了人們的需求。以燈光為信息載體的新型宣傳方式也就應運而生,并得到快速發展,與傳統的宣傳形式達成了互補的形式。

一、光立方整體方案設計

本項目中,采用STC12C5A60S2單片機、LED燈為硬件基礎,C語言為編程基礎,并結合移動設備,共同構建了一個集安全、高效、節能和強表現性于一體的夜間燈光展示產品——光立方。

在光立方中,以單片機為基礎,控制了多個LED燈組,以矩陣的表現形式,通過程序的控制,實現3D表現形式,并且在其中嵌入了WiFi模塊,用以提供外部控制的訪問接口。

單片機憑借其可靠性高、處理功能和速度突出、功耗低、控制功能和環境適應性強、可實現模塊化等優勢,近年來在智能儀器、工業控制、家用電器、醫用設備、航空航天、網絡通信、汽車電子等領域得到了廣泛的應用。STC12C5A60S2單片機是新一代8051單片機,指令系統完全兼容8051,但速度比其快8~12倍,并且具有低功耗、高速、超強抗干擾等特點,非常適合在室外工作。

LED燈具有體積小、電壓低、壽命長、亮度高、環保等特點,是室外光源的極佳選擇之一。C語言是一門可以直接控制底層的高級編程語言,在復雜性遠低于匯編的同時,又提供了其他高級語言不具備的強大底層處理能力,并且具有相當高的效率。

外部控制選擇了以APP為媒介的控制系統,以現在市面上非常普及的Android系統為基礎,開發了一款以WiFi為通信基礎的無線控制系統,擺脫了傳統同類產品控制復雜、操作不便的困擾。

二、光立方控制程序及APP設計

2.1光立方控制程序設計

光立方控制程序的編程語言采用了C語言,將燈組信息通過單片機芯片存儲在程序中,再用C語言來調用相應位置LED燈的明滅、顏色,即可構成完整的動態光效;而光立方另外還具有音頻出口,亦可以通過控制來實現音效切換和播放的功能,從而極大地豐富了光立方的展示效果。光立方的控制程序需要完成的功能有:開機檢查、Logo展示、模式切換(字母模式/動畫模式)、顯示效果切換、WiFi控制。

開機檢查主要作用是檢查硬件是否存在故障,這是必須有的一個步驟,通過三個方向(從前往后、從后往前、從上往下)的順序掃描能夠排除絕大多數問題,用戶可以通過檢查結果來判斷光立方是否為正常運行狀態,這就確保了光立方的可維護性。

Logo展示是作為制作方展示自己的商標、廣告語的一個途徑。光立方的展示過程中,考慮了兩種展示形式,一種是快捷簡單的字母模式,用戶只需鍵入相應的字母即可展示;而對于更加絢麗的效果,也提供了稍微復雜一些的動畫模式,由用戶自己來編輯想要的效果,達到自行DIY的目的。

在用戶管理的方式中,很多傳統產品采用了插卡的形式,而此種形式操作復雜,不具有易用性。因此在光立方中沒有采取此種方式,而是嵌入了WiFi模塊,通過編寫WiFi控制功能,用戶可以很方便地使用移動控制端來控制光立方。

2.2光立方APP設計

手機APP是用戶控制光立方的最佳手段,所以APP的開發著重易用性,需要讓用戶更加容易理解,該APP應該具有簡明菜單、模式切換、效果設置等等界面。在APP打開之后,即進入簡明菜單頁面,用戶在該頁面可以選擇詳細的操作選項。

效果設置界面是另一個非常重要的界面,該界面將燈組信息轉換為可視化的用戶編輯界面,用以保存用戶的設置。而安卓客戶端在現如今已經非常普遍,這也為客戶端控制提供了非常便利的硬件基礎。

三、光立方硬件設計

光立方的硬件系統由單片機芯片和LED共同構成。在硬件設計過程中,先通過Altium Designer畫出了光立方所需要的原理圖。

在Keil中生成hex文件之后,進行電路仿真,驗證電路的正確性。在仿真無誤的情況下,將程序燒錄進單片機的芯片中,使得之前編寫的程序與硬件建立相應的聯系,達到通過程序控制光立方的目的。最后進行底板的焊接,因為處于試驗階段,故選用的設備都是小型的設備,非常脆弱,需要十分小心地操作,以免損壞電路板或芯片。最終,經過隊員的努力,完成了底板的焊接。

在底板焊接完成之后,也就進入了最后一步,也是最繁復的一個步驟:焊接LED燈組,燈組選擇了8×8×8共512只LED燈,燈與燈之間的布置必須小心謹慎,一只LED電路不通,可能會影響一條線路甚至是整個光立方的展示效果。在小心翼翼地焊接完之后,光立方成品就算是制作完成了。光立方效果圖如圖3所示。

圖3 光立方效果圖

在商業化以及后續發展過程中,光立方大概的發展方向有:大型化、精細化、智能化以及混合化。大型化針對的是高層建筑的遠距離傳播,此時不僅是產品規格的改變,還有芯片數量、LED亮度的增加。精細化即針對底層建筑、室內以及高端需求做針腳細密化,LED材料做高端化改良。智能化是現在電子設備發展的趨勢,如直接導入動畫、圖片等功能的實現。以上三種需求的混合能夠適用于大多數的場景,這也是光立方走向市場之后可流水線生產的主流產品方向。

結語

團隊不負所望完成了預期的目標,而在完成了目標的同時,隊員們也在反思項目的諸多不足之處。單片機技術日新月異,不求進取,終將被淘汰,所以產品想緊跟時代的步伐,還必須在技術上不斷提高。光立方的形式偏向中規中矩,在硬件、軟件方面都有非常大的局限性,如尚未考慮球體結構的光立方設計等等。而更加復雜、精巧的光立方設計,考驗的不僅僅是硬件知識,還有軟件的設計。想讓光立方走向市場,被人們所接受,還需要不斷學習、不斷改進。

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