.. note::

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.. _1.1.6_py_pi5:

1.1.6 LED-Punktmatrix
=====================

Einführung
--------------------

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei einer LED-Punktmatrix um eine Matrix, die aus LEDs besteht.
Das Aufleuchten und Abdunkeln der LEDs formt verschiedene Zeichen
und Muster.

Benötigte Komponenten
------------------------------

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

.. image:: ../img/list_dot.png

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen, hier ist der Link:

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Name
        - ARTIKEL IN DIESEM KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Sie können diese auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - KOMPONENTENBESCHREIBUNG
        - KAUF-LINK

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_dot_matrix`
        - |link_led_matrix_buy|

Schaltplan
-----------------------

============ ======== ======== ====
T-Board Name physical wiringPi BCM
SPIMOSI      Pin 19   12       MOSI
SPICE0       Pin 24   10       CE0
SPISCLK      Pin 23   14       SCLK
============ ======== ======== ====

.. image:: ../img/schematic_dot.png

Experimentelle Verfahren
----------------------------

**Schritt 1:** Schalten Sie die Schaltung.

.. image:: ../img/1.1.6fritzing.png

**Schritt 2:** Aktivieren Sie das SPI, bevor Sie mit dem Experiment beginnen, siehe :ref:`spi_configuration` für Details. 

**Schritt 3:** Installieren Sie das :ref:`install_luma_led_matrix`-Modul.

**Schritt 4:** Verzeichnis wechseln.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/python-pi5

**Schritt 5:** Führt das Python-Skript ``1.1.6_LedMatrix.py`` mit dem Python-Interpreter aus der virtuellen Umgebung ``my_env`` aus.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ~/my_env/bin/python3 1.1.6_LedMatrix.py

Nachdem der Code ausgeführt wurde, zeigt die LED-Matrix für zwei Sekunden ein Rechteck an, dann für zwei Sekunden den Text 'A' und scrollt schließlich, um den Text "Hallo, schön dich zu sehen!" anzuzeigen.

**Code**

.. note::

    Sie können den untenstehenden Code **Ändern/Zurücksetzen/Kopieren/Ausführen/Stoppen**. Bevor Sie das tun, müssen Sie zum Quellcodepfad wie ``raphael-kit/python`` gehen. Nachdem Sie den Code geändert haben, können Sie ihn direkt ausführen, um den Effekt zu sehen.


.. raw:: html

    <run></run>

.. code-block:: python

   from luma.core.interface.serial import spi, noop
   from luma.core.render import canvas
   from luma.core.virtual import viewport
   from luma.led_matrix.device import max7219
   from luma.core.legacy import text
   from luma.core.legacy.font import proportional, CP437_FONT, LCD_FONT
   import time

   serial = spi(port=0, device=0, gpio=noop())
   device = max7219(serial, rotate=1)
   virtual = viewport(device, width=200, height=400)

   def displayRectangle():
      with canvas(device) as draw:
         draw.rectangle(device.bounding_box, outline="white", fill="black")

   def displayLetter():
      with canvas(device) as draw:
         text(draw, (0, 0), "A", fill="white", font=proportional(CP437_FONT))

   def scrollToDisplayText():
      with canvas(virtual) as draw:
         text(draw, (0, 0), "Hello, Nice to meet you!", fill="white", font=proportional(CP437_FONT))

      for offset in range(150):
         virtual.set_position((offset,0))
         time.sleep(0.1)

   def main():
      while True:
         displayRectangle()
         time.sleep(2)
         displayLetter()
         time.sleep(2)
         scrollToDisplayText()

   def destroy():
      pass

   if __name__ == '__main__':
      try:
         main()
      except KeyboardInterrupt:
         destroy()

**Code-Erklärung**

.. code-block:: python

    from luma.core.interface.serial import spi, noop
    from luma.core.render import canvas
    from luma.core.virtual import viewport
    from luma.led_matrix.device import max7219
    from luma.core.legacy import text
    from luma.core.legacy.font import proportional, CP437_FONT, LCD_FONT
    import time

Importieren der relevanten Bibliotheken. Dabei ist ``luma.core`` eine Komponentenbibliothek, die eine Pillow-kompatible Leinwand für Python 3 sowie andere Zeichenprimitiven und Textrendering-Funktionen bereitstellt, die kleine Displays auf Raspberry Pi und anderen Einplatinencomputern unterstützen.
Sie können unter `https://luma-core.readthedocs.io/en/latest/intro.html <https://luma-core.readthedocs.io/en/latest/intro.html>`_ mehr darüber erfahren.

.. code-block:: python

    serial = spi(port=0, device=0, gpio=noop())
    device = max7219(serial, rotate=1)

Initialisierung der Klasse ``luma.led_matrix.device.max7219``.

.. note::

    Wenn Sie die Anzeigerichtung der LED-Matrix ändern möchten, können Sie dies tun, indem Sie den Wert von rotate ändern, wobei 0 keine Rotation bedeutet, 1 eine Rotation im Uhrzeigersinn von 90°, 2 eine Rotation von 180° und 3 eine Rotation im Uhrzeigersinn von 270° bedeutet.

.. code-block:: python

    def displayRectangle():
        with canvas(device) as draw:
            draw.rectangle(device.bounding_box, outline="white", fill="black")

Anzeige eines hohlen Rechtecks im Randbereich der LED-Matrix. Ändern Sie den Wert von ``fill`` in ``white``, um ein gefülltes Rechteck anzuzeigen.

.. code-block:: python

    def displayLetter():
        with canvas(device) as draw:
            text(draw, (0, 0), "A", fill="white", font=proportional(CP437_FONT))

Ein "A" wird auf dem Koordinatenpunkt (0, 0) der LED-Matrix angezeigt, wobei ``CP437_FONT`` eine Schriftart ist, die für 8*8-Punktmatrix-Bildschirme geeignet ist.

.. code-block:: python

    virtual = viewport(device, width=200, height=400)

Mit einer einzelnen 8x8 LED-Matrix kann kein Textzeile angezeigt werden. Wir müssen die Methode ``luma.core.virtual.viewport`` verwenden, damit der Text durch den virtuellen Viewport gescrollt werden kann.

.. code-block:: python

    def scrollToDisplayText():
        with canvas(virtual) as draw:
            text(draw, (0, 0), "Hallo, schön dich zu treffen!", fill="white", font=proportional(CP437_FONT))

        for offset in range(150):
            virtual.set_position((offset,0))
            time.sleep(0.1)

``scrollToDisplayText()`` implementiert "Hallo, schön dich zu treffen!" als scrollenden Text auf der LED-Matrix.

Zunächst übergeben wir virtual als Argument an die Funktion ``canvas()``, damit wir das virtuelle Fenster als aktuelles Anzeigefenster verwenden können. Danach zeigt die Funktion ``text()`` "Hallo, schön dich zu treffen!" auf der LED-Matrix an.

Mit der For-Schleife verschieben wir das virtuelle Fenster in X-Richtung, so dass wir den Text "Hallo, schön dich zu treffen!" scrollend sehen können.

Phänomen-Bild
-----------------------

.. image:: ../img/1.1.6led_dot_matrix.JPG