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5.4 - Grafica a 8x8 Pixel
La matrice LED è un display a matrice di punti a bassa risoluzione. Utilizza una griglia di diodi emettitori di luce come pixel per visualizzare schemi.
Sono abbastanza luminosi da essere visibili alla luce solare esterna, e puoi vederli in alcuni negozi, cartelloni pubblicitari, insegne e display a messaggi variabili (come quelli sui veicoli del trasporto pubblico).
In questo kit è utilizzata una matrice di punti 8x8 con 16 pin. Gli anodi sono collegati in righe e i catodi sono collegati in colonne (a livello di circuito), il che consente di controllare questi 64 LED.
Per accendere il primo LED, è necessario fornire un livello alto per la Riga 1 e un livello basso per la Colonna 1. Per accendere il secondo LED, è necessario fornire un livello alto per la Riga 1 e un livello basso per la Colonna 2, e così via. Controllando la corrente attraverso ciascuna coppia di righe e colonne, è possibile controllare individualmente ciascun LED per visualizzare caratteri o immagini.
Componenti Necessari
In questo progetto, ci servono i seguenti componenti.
È sicuramente conveniente acquistare un intero kit, ecco il link:
Nome |
ELEMENTI IN QUESTO KIT |
LINK PER L’ACQUISTO |
|---|---|---|
Kepler Kit |
450+ |
Puoi anche acquistarli separatamente dai link qui sotto.
SN |
INTRODUZIONE COMPONENTE |
QUANTITÀ |
LINK PER L’ACQUISTO |
|---|---|---|---|
1 |
1 |
||
2 |
Cavo Micro USB |
1 |
|
3 |
1 |
||
4 |
Diversi |
||
5 |
1 |
||
6 |
2 |
Schema Elettrico
La matrice di punti 8x8 è controllata da due chip 74HC595, uno per le righe e uno per le colonne, mentre questi due chip condividono G18~G20, il che consente di risparmiare notevolmente i pin I/O della scheda Pico W.
Pico W deve emettere un numero binario a 16 bit alla volta, i primi 8 bit sono inviati al 74HC595 che controlla le righe e gli ultimi 8 bit sono inviati al 74HC595 che controlla le colonne, in modo che la matrice di punti possa visualizzare un modello specifico.
Q7”: Pin di uscita in serie, collegato a DS di un altro 74HC595 per collegare più 74HC595 in serie.
Cablaggio
Costruisci il circuito. Poiché il cablaggio è complicato, procediamo passo dopo passo.
Passo 1: Per prima cosa, inserisci il Pico W, la matrice LED e due chip 74HC595 nella breadboard. Collega il 3.3V e il GND del Pico W ai fori sui due lati della scheda, quindi collega i pin 16 e 10 dei due chip 74HC595 a VCC, il pin 13 e il pin 8 a GND.
Nota
Nell’immagine Fritzing sopra, il lato con l’etichetta è in basso.
Passo 2: Collega il pin 11 dei due chip 74HC595 insieme, e poi a GP20; poi il pin 12 dei due chip, e a GP19; infine, il pin 14 del 74HC595 sul lato sinistro a GP18 e il pin 9 a pin 14 del secondo 74HC595.
Passo 3: Il 74HC595 sul lato destro controlla le colonne della matrice LED. Consulta la tabella sottostante per la mappatura. Pertanto, i pin Q0-Q7 del 74HC595 sono mappati 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 |
Passo 4: Ora collega le righe della matrice LED. Il 74HC595 sul lato sinistro controlla le righe della matrice LED. Consulta la tabella sottostante per la mappatura. Possiamo vedere che i pin Q0-Q7 del 74HC595 sul lato sinistro sono mappati rispettivamente ai pin 9, 14, 8, 12, 1, 7, 2 e 5.
74HC595 |
Q0 |
Q1 |
Q2 |
Q3 |
Q4 |
Q5 |
Q6 |
Q7 |
LED Dot Matrix |
9 |
14 |
8 |
12 |
1 |
7 |
2 |
5 |
Codice
Nota
Puoi aprire il file
5.4_8x8_pixel_graphics.inonel percorsokepler-kit-main/arduino/5.4_8x8_pixel_graphics.Oppure copia questo codice nell”Arduino IDE.
Non dimenticare di selezionare la scheda (Raspberry Pi Pico) e la porta corretta prima di cliccare sul pulsante Upload.
Una volta avviato il programma, vedrai un grafico a forma di x visualizzato sulla matrice di punti 8x8.
Come funziona?
Qui utilizziamo due 74HC595 per fornire segnali alle righe e alle colonne della matrice.
Il metodo di fornitura dei segnali è lo stesso di shiftOut() nei capitoli precedenti, tranne per il fatto che qui dobbiamo scrivere un numero binario a 16 bit alla volta.
Il ciclo principale chiama shiftOut() due volte, scrive due numeri binari a 8 bit e poi li invia al bus, in modo che un motivo possa essere visualizzato.
Tuttavia, poiché i LED nella matrice di punti utilizzano poli comuni, controllare più righe/colonne contemporaneamente creerà interferenze reciproche (ad esempio, se (1,1) e (2,2) sono accesi contemporaneamente, anche (1,2) e (2,1) si illumineranno inevitabilmente insieme). Pertanto, è necessario attivare una colonna (o una riga) alla volta, ciclando 8 volte, e utilizzare il principio dell’immagine residua per far sì che l’occhio umano fonda 8 schemi, in modo da ottenere un’immagine contenente 8x8 informazioni.
for(int num = 0; num <=8; num++)
{
digitalWrite(STcp,LOW); //ground ST_CP and hold low for as long as you are transmitting
shiftOut(DS,SHcp,MSBFIRST,datArray[num]);
shiftOut(DS,SHcp,MSBFIRST,0x80>>num);
//return the latch pin high to signal chip that it
//no longer needs to listen for information
digitalWrite(STcp,HIGH); //pull the ST_CPST_CP to save the data
}
In questo esempio, la funzione principale annida un ciclo for, e quando i è 1, viene attivata solo la prima riga (il chip nel controllo della riga ottiene il valore 0x80) e viene scritta l’immagine della prima riga.
Quando i è 2, viene attivata la seconda riga (il chip nel controllo della riga ottiene il valore 0x40) e viene scritta l’immagine della seconda riga. E così via, completando 8 uscite.
A proposito, come per il display a 7 segmenti a 4 cifre, è necessario mantenere la frequenza di aggiornamento per evitare lo sfarfallio percepito dall’occhio umano, quindi è consigliabile evitare di utilizzare sleep() nel ciclo principale.
Approfondimenti
Prova a sostituire datArray con il seguente array e vedi quali immagini appaiono!
int datArray1[] = {0xFF,0xEF,0xC7,0xAB,0xEF,0xEF,0xEF,0xFF};
int datArray2[] = {0xFF,0xEF,0xEF,0xEF,0xAB,0xC7,0xEF,0xFF};
int datArray3[] = {0xFF,0xEF,0xDF,0x81,0xDF,0xEF,0xFF,0xFF};
int datArray4[] = {0xFF,0xF7,0xFB,0x81,0xFB,0xF7,0xFF,0xFF};
int datArray5[] = {0xFF,0xBB,0xD7,0xEF,0xD7,0xBB,0xFF,0xFF};
int datArray6[] = {0xFF,0xFF,0xF7,0xEB,0xDF,0xBF,0xFF,0xFF};
Oppure, prova a disegnare le tue grafiche.