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5.4 Grafica 8x8 Pixel

La matrice LED è un display a matrice di punti a bassa risoluzione che utilizza una griglia di diodi emettitori di luce come pixel per visualizzare schemi.

Sono abbastanza luminosi da essere visibili alla luce del sole e puoi vederli in alcuni negozi, cartelloni pubblicitari, insegne e display a messaggi variabili (come quelli sui veicoli del trasporto pubblico).

In questo kit viene utilizzata una matrice a punti 8x8 con 16 pin. I loro anodi sono collegati in righe e i loro catodi sono collegati in colonne (a livello del circuito), che insieme controllano questi 64 LED.

Per accendere il primo LED, dovresti fornire un livello alto per Row1 e un livello basso per Col1. Per accendere il secondo LED, dovresti fornire un livello alto per Row1, un livello basso per Col2, e così via. Controllando la corrente attraverso ogni coppia di righe e colonne, ogni LED può essere controllato individualmente per visualizzare caratteri o immagini.

Componenti Necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome

ELEMENTI IN QUESTO KIT

LINK

Kepler Kit

450+

Kepler Ultimate Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

SN

COMPONENTE

QUANTITÀ

LINK

1

Introduzione al Pico W

1

ACQUISTA

2

Cavo Micro USB

1

3

Breadboard

1

ACQUISTA

4

Cavi Jumper

Diversi

ACQUISTA

5

Matrice a LED

1

6

74HC595

2

ACQUISTA

Schema

sch_ledmatrix

La matrice a punti 8x8 è controllata da due chip 74HC595, uno controlla le righe e l’altro le colonne, mentre questi due chip condividono G18~G20, il che consente di risparmiare notevolmente le porte I/O della scheda Pico W.

Pico W deve emettere un numero binario a 16 bit alla volta, i primi 8 bit vengono inviati al 74HC595 che controlla le righe e gli ultimi 8 bit vengono inviati al 74HC595 che controlla le colonne, in modo che la matrice di punti possa visualizzare un pattern 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, facciamolo passo dopo passo.

Passo 1: Innanzitutto, inserisci il Pico W, la matrice a punti LED e due chip 74HC595 nella breadboard. Collega i 3,3V e GND del Pico W ai fori sui due lati della scheda, quindi collega i pin16 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.

wiring_ledmatrix_4

Passo 2: Collega il pin 11 dei due 74HC595 insieme, quindi a GP20; quindi il pin 12 dei due chip, e a GP19; successivamente, il pin 14 del 74HC595 sul lato sinistro a GP18 e il pin 9 al pin 14 del secondo 74HC595.

wiring_ledmatrix_3

Passo 3: Il 74HC595 sul lato destro serve a controllare le colonne della matrice a punti LED. Vedi la tabella qui sotto per la mappatura. Pertanto, i pin Q0-Q7 del 74HC595 sono mappati rispettivamente con i 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

wiring_ledmatrix_2

Passo 4: Ora collega le RIGHE della matrice LED. Il 74HC595 sul lato sinistro controlla le RIGHE della matrice LED. Vedi la tabella qui sotto per la mappatura. Possiamo vedere che i pin Q0-Q7 del 74HC595 sul lato sinistro sono mappati rispettivamente con i 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

wiring_ledmatrix_1

Codice

Nota

  • Apri il file 5.4_8x8_pixel_graphics.py nel percorso kepler-kit-main/micropython oppure copia questo codice in Thonny, quindi clicca su «Run Current Script» o semplicemente premi F5 per eseguirlo.

  • Non dimenticare di selezionare l’interprete «MicroPython (Raspberry Pi Pico)» nell’angolo in basso a destra.

  • Per tutorial dettagliati, fai riferimento a Aprire ed Eseguire Codice Direttamente.

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]

# Shift the data to 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()

Una volta avviato il programma, vedrai un grafico x visualizzato sulla matrice a punti 8x8.

Come Funziona?

Qui usiamo due 74HC595 per fornire segnali per le righe e le colonne della matrice a punti. Il metodo per fornire i segnali è lo stesso di hc595_shift(dat) nei capitoli precedenti, ma la differenza è che qui dobbiamo scrivere un numero binario a 16 bit alla volta. Quindi abbiamo suddiviso hc595_shift(dat) in due funzioni hc595_in(dat) e 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()

Successivamente, chiama hc595_in(dat) due volte nel loop principale, scrivi due numeri binari a 8 bit e poi chiama hc595_out() in modo che venga visualizzato un pattern.

Tuttavia, poiché i LED nella matrice a punti utilizzano poli comuni, controllare più righe/più colonne contemporaneamente causerà interferenze (ad esempio, se accendi contemporaneamente (1,1) e (2,2), inevitabilmente si accenderanno insieme anche (1,2) e (2,1)). Pertanto, è necessario attivare una colonna (o una riga) alla volta, ciclare 8 volte e utilizzare il principio della persistenza dell’immagine per far sì che l’occhio umano fonda 8 pattern, ottenendo così un’immagine contenente una quantità di informazioni 8x8.

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

In questo esempio, la funzione principale annida un ciclo for, e quando i è 1, solo la prima riga viene attivata (il chip di controllo della riga riceve il valore 0x80) e l’immagine della prima riga viene scritta. Quando i è 2, viene attivata la seconda riga (il chip di controllo della riga riceve il valore 0x40) e l’immagine della seconda riga viene scritta. E così via, completando 8 uscite.

A proposito, come per il display a 7 segmenti a 4 cifre, è necessario mantenere il tasso di aggiornamento per evitare sfarfallii agli occhi umani, quindi si dovrebbe evitare il più possibile il sleep() aggiuntivo nel loop principale.

Approfondimenti

Prova a sostituire glyph con il seguente array e guarda cosa appare!

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]

Oppure, puoi provare a disegnare i tuoi grafici.