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1.1.6 Matrice LED a Punti

Introduzione

Come suggerisce il nome, una matrice LED a punti è una matrice composta da LED. L’accensione e lo spegnimento dei LED consentono di visualizzare diversi caratteri e modelli.

Componenti

../_images/list_dot1.png

Principio di Funzionamento

Matrice LED a Punti

In generale, le matrici LED a punti si suddividono in due tipi: catodo comune (CC) e anodo comune (CA). Anche se sembrano simili, differiscono internamente. In questo kit utilizziamo una matrice CA (con anodo comune), riconoscibile dalla scritta 788BS sul lato.

Nella figura qui sotto, i pin sono disposti su entrambi i lati della parte posteriore. Prendendo come riferimento il lato con l’etichetta, i pin su questo lato vanno da 1 a 8, mentre sull’altro lato da 9 a 16.

Vista esterna:

../_images/image841.png

Nelle figure seguenti è mostrata la struttura interna. Nella matrice LED CA, ROW rappresenta l’anodo del LED e COL il catodo; è il contrario per una matrice CC. In entrambi i tipi, i pin 13, 3, 4, 10, 6, 11, 15 e 16 corrispondono a COL, mentre i pin 9, 14, 8, 12, 1, 7, 2 e 5 a ROW. Se si desidera accendere il primo LED in alto a sinistra, per una matrice LED CA si imposta il pin 9 su Alto e il pin 13 su Basso; per una matrice CC, il pin 13 su Alto e il pin 9 su Basso.

Vista interna:

../_images/image851.png

Numerazione dei pin corrispondenti a righe e colonne:

COL

1

2

3

4

5

6

7

8

Pin No.

13

3

4

10

6

11

15

16

ROW

1

2

3

4

5

6

7

8

Pin No.

9

14

8

12

1

7

2

5

Qui vengono utilizzati due chip 74HC595: uno controlla le righe e l’altro le colonne della matrice LED a punti.

Schema di Collegamento

T-Board Name

physical

wiringPi

BCM

GPIO17

Pin 11

0

17

GPIO18

Pin 12

1

18

GPIO27

Pin 13

2

27
../_images/schematic_dot1.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito. Poiché il cablaggio è complesso, procediamo per gradi. Innanzitutto, inserisci il T-Cobbler, la matrice LED a punti e i due chip 74HC595 nella breadboard. Collega il 3.3V e il GND del T-Cobbler ai fori sui due lati della breadboard, quindi collega il pin 16 e 10 dei due chip 74HC595 a VCC, i pin 13 e 8 a GND.

Nota

Nell’immagine Fritzing sopra, il lato con l’etichetta si trova in basso.

../_images/image871.png

Passo 2: Collega il pin 11 dei due 74HC595 tra loro e poi a GPIO27; successivamente il pin 12 di entrambi i chip a GPIO18; infine, collega il pin 14 del 74HC595 sul lato sinistro a GPIO17 e il pin 9 al pin 14 del secondo 74HC595.

../_images/image881.png

Passo 3: Il 74HC595 sul lato destro controlla le colonne della matrice LED. Consulta la tabella qui sotto per il mapping. Di conseguenza, i pin Q0-Q7 del 74HC595 corrispondono rispettivamente ai pin 13, 3, 4, 10, 6, 11, 15 e 16.

74HC595

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

LED Dot Matrix

13

3

4

10

6

11

15

16
../_images/image891.png

Passo 4: Ora collega le RIGHE della matrice LED. Il 74HC595 sul lato sinistro controlla le RIGHE. Consulta la tabella qui sotto per il mapping. I pin Q0-Q7 del 74HC595 sul lato sinistro sono quindi mappati ai pin 9, 14, 8, 12, 1, 7, 2 e 5 rispettivamente.

74HC595

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

LED Dot Matrix

9

14

8

12

1

7

2

5
../_images/image901.png

Passo 5: Vai nella cartella del codice.

cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.6/

Passo 6: Compila.

gcc 1.1.6_LedMatrix.c -lwiringPi

Passo 7: Esegui.

sudo ./a.out

Dopo l’esecuzione del codice, la matrice LED si accende e si spegne riga per riga e colonna per colonna.

Nota

Se non funziona dopo l’esecuzione, o appare un messaggio di errore: "wiringPi.h: No such file or directory», fare riferimento a Il codice C non funziona?.

Codice

#include <wiringPi.h>
#include <stdio.h>

#define   SDI   0   // ingresso dati seriali
#define   RCLK  1   // ingresso clock della memoria (STCP)
#define   SRCLK 2   // ingresso clock del registro a scorrimento (SHCP)

unsigned char code_H[20] = {0x01,0xff,0x80,0xff,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
unsigned char code_L[20] = {0x00,0x7f,0x00,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

void init(void){
   pinMode(SDI, OUTPUT);
   pinMode(RCLK, OUTPUT);
   pinMode(SRCLK, OUTPUT);

   digitalWrite(SDI, 0);
   digitalWrite(RCLK, 0);
   digitalWrite(SRCLK, 0);
}

void hc595_in(unsigned char dat){
   int i;
   for(i=0;i<8;i++){
      digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));
      digitalWrite(SRCLK, 1);
      delay(1);
      digitalWrite(SRCLK, 0);
   }
}

void hc595_out(){
   digitalWrite(RCLK, 1);
   delay(1);
   digitalWrite(RCLK, 0);
}

int main(void){
   int i;
   if(wiringPiSetup() == -1){ //se l'inizializzazione di wiring fallisce, stampa il messaggio
      printf("setup wiringPi failed !");
      return 1;
   }
   init();
   while(1){
      for(i=0;i<sizeof(code_H);i++){
            hc595_in(code_L[i]);
            hc595_in(code_H[i]);
            hc595_out();
            delay(100);
      }

      for(i=sizeof(code_H);i>=0;i--){
            hc595_in(code_L[i]);
            hc595_in(code_H[i]);
            hc595_out();
            delay(100);
      }
   }

   return 0;
}

Spiegazione del Codice

unsigned char code_H[20] = {0x01,0xff,0x80,0xff,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
unsigned char code_L[20] = {0x00,0x7f,0x00,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

L’array code_H rappresenta gli elementi della riga della matrice LED, mentre l’array code_L rappresenta quelli della colonna. Quando vengono visualizzati i caratteri, un elemento della riga e uno della colonna vengono presi e assegnati ai due chip HC595, mostrando così un pattern sulla matrice LED. Prendiamo come esempio il primo numero di code_H, 0x01, e il primo di code_L, 0x00.

0x01 convertito in binario diventa 00000001; 0x00 in binario diventa 0000 0000.

In questo kit viene utilizzata una matrice LED ad anodo comune, quindi solo gli otto LED dell’ottava riga si illuminano. Quando code_H è 0xff e code_L è 0x7f, si accendono i LED nella prima colonna.

../_images/anode_table1.png 
void hc595_in(unsigned char dat){
   int i;
   for(i=0;i<8;i++){
      digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));
      digitalWrite(SRCLK, 1);
      delay(1);
      digitalWrite(SRCLK, 0);

Scrive il valore di dat al pin SDI dell’HC595 bit per bit. Il valore iniziale di SRCLK è impostato su 0, qui viene impostato su 1 per generare un impulso di salita, quindi si sposta il dato da pinSDI (DS) al registro a scorrimento.

void hc595_out(){
   digitalWrite(RCLK, 1);
   delay(1);
   digitalWrite(RCLK, 0);

Il valore iniziale di RCLK è impostato su 0, e viene impostato su 1 per generare un impulso di salita, trasferendo i dati dal registro a scorrimento al registro di memoria.

while(1){
   for(i=0;i<sizeof(code_H);i++){
      hc595_in(code_L[i]);
      hc595_in(code_H[i]);
      hc595_out();
      delay(100);
   }
}

In questo ciclo, i 20 elementi nei due array, code_L e code_H, vengono caricati uno ad uno sui due chip 74HC595. Poi viene chiamata la funzione hc595_out() per trasferire i dati dal registro a scorrimento al registro di memoria.