Arduino篇—点阵屏的应用

课程目标

• 学习点阵屏的原理及应用
• 掌握如何编程控制点阵屏

相关知识

点阵屏： LED点阵屏由多个LED发光二极管组成，通过控制LED亮灭来显示文字、图片、动画、视频等，被广泛应用于公共场合做信息展示，如广告屏、公告牌等。

点阵屏组成及原理： LED点阵屏按照LED发光颜色可分为单色、双色、三色灯等，可显示红、黄、绿甚至是真彩色。根据LED的数量又分为4x4、8x8、16x16等不同类型。这里我们通过单色8x8点阵屏来了解其原理，8x8点阵屏由8行8列共64个LED灯组成，其内部结构如下图：

**外部管脚定义：**8x8点阵屏有16个管脚，将有丝印的一边朝下，逆时针进行编号。

*内部管脚定义：

控制方式： 每个LED放置在行线和列线的交叉点上，当对应的某一行高电平，某一列低电平，则对应交叉点的LED就会点亮。比如我们要点亮第一行第一列LED灯，则给对应将点阵屏的第9脚高电平，第13脚低电平，其他LED控制以此类推即可。

电路搭建

所需材料

ArduinoUNO * 1
8*8 LED点阵屏 * 1
杜邦线若干

电路连接

程序编写

练习一：绘制第一个图形

根据上图接线方式，编程实现让LED点阵屏显示两个点，并开始闪烁起来。

图形化方式：

代码方式：

/* 项目名称:闪烁的两个点
 * 项目时间:2022.03.03
 * 项目作者:MRX
 */
int leds[8] = {1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14}; //点阵屏正极引脚
int gnds[8] = {3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16}; //点阵屏负极引脚
void setup() {
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    pinMode(leds[i], OUTPUT);
    pinMode(gnds[i], OUTPUT);
    digitalWrite(gnds[i], HIGH); //负极引脚拉高，熄灭所有LED
  }
}
void loop() {
  digitalWrite(leds[6],HIGH);
  digitalWrite(gnds[0],LOW);
  digitalWrite(leds[6],HIGH);
  digitalWrite(gnds[2],LOW);
  delay(100);
  digitalWrite(leds[6],LOW);
  digitalWrite(gnds[0],HIGH);
  digitalWrite(leds[6],LOW);
  digitalWrite(gnds[2],HIGH);
  delay(100);
}

使用代码编程的时候，要注意开始要将所有的LED的负极引脚给高电平，让所有的LED熄灭。

练习二：方向指示牌

绘制一个如下图所示的图案，在点阵屏上显示出来。

图形化方式：

代码方式：

/* 项目名称:右箭头
 * 项目时间:2022.03.03
 * 项目作者:MRX
 */
int leds[8] = {9, 14, 8, 12, 1, 7, 2, 5}; //点阵屏正极引脚
int gnds[8] = {13, 3, 4, 10, 6, 11, 15, 16}; //点阵屏负极引脚
int led[8][8] = {//箭头方阵，1处是亮灯的led


  {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},


  {0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0},


  {0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0},


  {0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0},


  {0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0},


  {0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0},


  {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0},


  {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}
};
//清屏
void ledclean()
{
  for (int i = 0; i < 8; i++)//将点阵屏正极ladies，负极拉高，关断显示
  {
    digitalWrite(leds[i], LOW); 
    digitalWrite(gnds[i], HIGH);
  }
}
//右箭头
void rightArrow()
{
  for (int i = 0 ; i < 8; i++)
  {
    digitalWrite(leds[i], LOW); 
    for (int j = 0; j < 8; j++)
    {
      digitalWrite(gnds[j], 1-led[i][j]);
    }
    digitalWrite(leds[i], HIGH);
    ledclean();
  }
}
void setup() {
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    pinMode(leds[i], OUTPUT);
    pinMode(gnds[i], OUTPUT);
    digitalWrite(gnds[i], HIGH); //负极引脚拉高，熄灭所有LED
  }
}
void loop() {
  rightArrow();
  }

程序分析:

LED点阵屏是多个LED组合在一起来驱动，基本的驱动方式是逐行扫描或者逐列扫描。通过两个for循环嵌套来进行操作，外部循环控制列，内部循环遍历行，或者外部循环控制行，内部循环遍历列。当逐行或者逐列扫描足够快的时候，人眼就会因为视觉暂存而看到同时点亮的效果。

当对多块点阵屏进行操作时，使用IO引脚直接驱动的方式就显得不切实际了，一方面这需要占用很多的IO口，另一方面IO驱动能力毕竟有限，所以点阵屏还有专门的驱动电路和IC芯片来满足更高的应用要求。后续我们将会使用到点阵屏模块来进行新的项目开发。