Note

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5.4 Graphismes 8x8 Pixels

La matrice LED est un affichage matriciel à points basse résolution. Elle utilise un ensemble de diodes électroluminescentes comme pixels pour créer des motifs visuels.

Elles sont suffisamment lumineuses pour être visibles en plein soleil, et vous pouvez les voir sur certains magasins, panneaux publicitaires, enseignes, et écrans de messages variables (comme ceux des transports publics).

Dans ce kit, nous utilisons une matrice 8x8 à points avec 16 broches. Les anodes sont connectées en lignes et les cathodes en colonnes (au niveau du circuit), ce qui permet de contrôler ces 64 LEDs.

Pour allumer la première LED, il faut fournir un niveau haut pour la ligne 1 et un niveau bas pour la colonne 1. Pour allumer la deuxième LED, il faut fournir un niveau haut pour la ligne 1, un niveau bas pour la colonne 2, et ainsi de suite. En contrôlant le courant à travers chaque paire de lignes et de colonnes, chaque LED peut être contrôlée individuellement pour afficher des caractères ou des images.

Composants Requis

Pour ce projet, nous avons besoin des composants suivants :

Il est plus pratique d’acheter un kit complet, voici le lien :

Nom

ARTICLES DANS CE KIT

LIEN

Kepler Kit

450+

Kepler Ultimate Kit

Vous pouvez également les acheter séparément via les liens ci-dessous :

SN

COMPOSANT

QUANTITÉ

LIEN

1

Découvrir le Pico W

1

ACHETER

2

Câble Micro USB

1

3

Plaque d’essai (Breadboard)

1

ACHETER

4

Fils de connexion (Jumper Wires)

Plusieurs

ACHETER

5

Matrice de LED

1

6

74HC595

2

ACHETER

Schéma

sch_ledmatrix

La matrice de points 8x8 est contrôlée par deux puces 74HC595, l’une contrôlant les lignes et l’autre les colonnes, tandis que ces deux puces partagent G18~G20, ce qui permet de réduire considérablement les ports I/O de la carte Pico W.

Le Pico W doit sortir un nombre binaire de 16 bits à la fois, les 8 premiers bits sont envoyés au 74HC595 qui contrôle les lignes, et les 8 derniers bits sont envoyés au 74HC595 qui contrôle les colonnes, permettant ainsi à la matrice de points d’afficher un motif spécifique.

Q7”: Broche de sortie en série, connectée à DS d’un autre 74HC595 pour connecter plusieurs 74HC595 en série.

Câblage

Construisez le circuit. Comme le câblage est complexe, faisons-le étape par étape.

Étape 1 : Insérez d’abord le Pico W, la matrice de points LED et les deux puces 74HC595 dans la breadboard. Connectez le 3.3V et le GND du Pico W aux trous sur les deux côtés de la carte, puis connectez les broches 16 et 10 des deux puces 74HC595 à VCC, les broches 13 et 8 à GND.

Note

Dans l’image Fritzing ci-dessus, le côté avec l’étiquette est en bas.

wiring_ledmatrix_4

Étape 2 : Connectez la broche 11 des deux 74HC595 ensemble, puis à GP20 ; ensuite, la broche 12 des deux puces à GP19 ; ensuite, la broche 14 du 74HC595 sur le côté gauche à GP18 et la broche 9 à la broche 14 du second 74HC595.

wiring_ledmatrix_3

Étape 3 : Le 74HC595 sur le côté droit contrôle les colonnes de la matrice LED. Voir le tableau ci-dessous pour le mapping. Par conséquent, les broches Q0-Q7 du 74HC595 sont mappées respectivement avec les broches 13, 3, 4, 10, 6, 11, 15 et 16.

74HC595

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

LED Dot Matrix

13

3

4

10

6

11

15

16

wiring_ledmatrix_2

Étape 4 : Connectez maintenant les LIGNES de la matrice LED. Le 74HC595 sur le côté gauche contrôle les LIGNES de la matrice LED. Voir le tableau ci-dessous pour le mapping. Nous voyons que les broches Q0-Q7 du 74HC595 sur la gauche sont mappées respectivement avec les broches 9, 14, 8, 12, 1, 7, 2 et 5.

74HC595

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

LED Dot Matrix

9

14

8

12

1

7

2

5

wiring_ledmatrix_1

Code

Note

  • Ouvrez le fichier 5.4_8x8_pixel_graphics.py sous le chemin kepler-kit-main/micropython ou copiez ce code dans Thonny, puis cliquez sur « Exécuter le script actuel » ou appuyez simplement sur F5 pour l’exécuter.

  • N’oubliez pas de sélectionner l’interpréteur « MicroPython (Raspberry Pi Pico) » en bas à droite.

  • Pour des tutoriels détaillés, veuillez vous référer à Ouvrir et Exécuter du Code Directement.

import machine
import time

sdi = machine.Pin(18,machine.Pin.OUT)
rclk = machine.Pin(19,machine.Pin.OUT)
srclk = machine.Pin(20,machine.Pin.OUT)


glyph = [0xFF,0xBB,0xD7,0xEF,0xD7,0xBB,0xFF,0xFF]

# Déplacer les données vers 74HC595
def hc595_in(dat):
    for bit in range(7,-1, -1):
        srclk.low()
        time.sleep_us(30)
        sdi.value(1 & (dat >> bit))
        time.sleep_us(30)
        srclk.high()

def hc595_out():
    rclk.high()
    time.sleep_us(200)
    rclk.low()

while True:
    for i in range(0,8):
        hc595_in(glyph[i])
        hc595_in(0x80>>i)
        hc595_out()

Une fois le programme en cours d’exécution, vous verrez un graphique x affiché sur la matrice de points 8x8.

Comment ça fonctionne ?

Ici, nous utilisons deux 74HC595 pour fournir des signaux aux lignes et colonnes de la matrice de points. La méthode pour fournir les signaux est la même que hc595_shift(dat) des chapitres précédents, mais ici nous devons écrire un nombre binaire de 16 bits à la fois. Nous avons donc scindé hc595_shift(dat) en deux fonctions : hc595_in(dat) et hc595_out().

def hc595_in(dat):
    for bit in range(7,-1, -1):
        srclk.low()
        time.sleep_us(30)
        sdi.value(1 & (dat >> bit))
        time.sleep_us(30)
        srclk.high()

def hc595_out():
    rclk.high()
    time.sleep_us(200)
    rclk.low()

Ensuite, appelez hc595_in(dat) deux fois dans la boucle principale, écrivez deux nombres binaires de 8 bits et appelez hc595_out() pour afficher un motif.

Cependant, puisque les LEDs de la matrice partagent des pôles communs, le contrôle de plusieurs lignes/colonnes simultanément peut causer des interférences (par exemple, si vous allumez (1,1) et (2,2) en même temps, (1,2) et (2,1) seront également allumés involontairement). Il est donc nécessaire d’activer une colonne (ou une ligne) à la fois, de parcourir les 8 cycles, et d’utiliser le principe de l’image résiduelle pour que l’œil humain fusionne 8 motifs et obtienne un motif de 8x8 pixels.

while True:
    for i in range(0,8):
        hc595_in(glyph[i])
        hc595_in(0x80>>i)
        hc595_out()

Dans cet exemple, la fonction principale contient une boucle for, et lorsque i est égal à 1, seule la première ligne est activée (la puce de contrôle obtient la valeur 0x80) et l’image de la première ligne est écrite. Lorsque i est égal à 2, la deuxième ligne est activée (la puce de contrôle obtient la valeur 0x40) et l’image de la deuxième ligne est écrite. Et ainsi de suite, pour compléter les 8 sorties.

Incidemment, comme l’affichage à 4 chiffres et 7 segments, il doit maintenir le taux de rafraîchissement pour éviter que l’œil humain ne perçoive un scintillement. Par conséquent, il est préférable d’éviter les sleep() supplémentaires dans la boucle principale.

Pour en savoir plus

Essayez de remplacer glyph par les tableaux suivants et voyez ce que cela donne !

glyph1 = [0xFF,0xEF,0xC7,0xAB,0xEF,0xEF,0xEF,0xFF]
glyph2 = [0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xAB,0xC7,0xEF,0xFF]
glyph3 = [0xFF,0xEF,0xDF,0x81,0xDF,0xEF,0xFF,0xFF]
glyph4 = [0xFF,0xF7,0xFB,0x81,0xFB,0xF7,0xFF,0xFF]
glyph5 = [0xFF,0xBB,0xD7,0xEF,0xD7,0xBB,0xFF,0xFF]
glyph6 = [0xFF,0xFF,0xF7,0xEB,0xDF,0xBF,0xFF,0xFF]

Ou bien, essayez de dessiner vos propres graphiques.