Метка: #MAX7219

Светодиодная матрица представляет собой набор светодиодов, сгруппированных в квадратную или прямоугольную матрицу. Каждый светодиод имеет отрицательный вывод (катод), который подключен к «земле», и положительный (анод), подключенный к источнику питания. Аноды и катоды соединены так, что образуют столбцы и строки. Таким образом, подавая питание от Arduino на определенные строки и столбцы, мы можем «зажигать» нужный светодиод.

Внешний вид, назначение контактов

Для управления матрицей 8×8 требуются 16 контактов (рис. L3.1, слева). Однако задействовать 16 контактов Arduino UNO для вывода символов на матрицу очень расточительно. Лучшим решением является использование специального расширителя выводов на базе микросхемы MAX7219. В этом случае для управления матрицей достаточно пяти контактов. Такие модули выпускаются в различном исполнении (рис. L3.1, справа).

Рис. L3.1. Светодиодная матрица 8×8 с модулем MAX7219

Схема подключения

Рис. L3.2. Схема подключения cветодиодной матрицы 8×8 с модулем MAX7219

Программный код

1. Загрузите библиотеку LedControl для работы Arduino с модулем MAX7219. Для этого откройте Менеджер библиотек, выполнив команду Инструменты | Управлять библиотеками. Справа вверху в строке поиска введите LedControl. В открывшемся списке выберите LedControl by Eberhard Fahle. Нажмите кнопку Установка.
2. Загрузите скетч из листинга L3.1 — на матрице появится смайлик, изменяющий «мимику» через каждую секунду.

Листинг L3.1. Вывод динамического смайла на светодиодную матрицу

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103

#include "LedControl.h"
 
#include "binary.h"
 
/*
 
DIN подключен к пину 11
 
CLK подключен к пину 13
 
CS подключен к пину 8
 
*/
 
LedControl matr=LedControl(11,13,8,1);
 
// Счастливый смайл
 
byte hf[8]= {B00111100,B01000010,B10011001,B10100101,B10000001,B10100101,B01000010,B00111100};
 
// Нейтральный смайл
 
byte nf[8]= {B00111100,B01000010,B10000001,B10111101,B10000001,B10100101,B01000010,B00111100};
 
// Печальный смайл
 
byte sf[8]= {B00111100,B01000010,B10100101,B10011001,B10000001,B10100101,B01000010,B00111100};
 
void setup() {
 
matr.shutdown(0,false); //Включаем светодиодную матрицу
 
matr.setIntensity(0,8); // Установка яркости на среднее значение
 
matr.clearDisplay(0); // Очистка матрицы
 
Serial.begin(9600);
 
}
 
void loop(){
 
//Вывод счастливого смайла
 
matr.setRow(0,0,hf[0]);
 
matr.setRow(0,1,hf[1]);
 
matr.setRow(0,2,hf[2]);
 
matr.setRow(0,3,hf[3]);
 
matr.setRow(0,4,hf[4]);
 
matr.setRow(0,5,hf[5]);
 
matr.setRow(0,6,hf[6]);
 
matr.setRow(0,7,hf[7]);
 
delay(1000); //задержка 1 с
 
//Вывод нейтрального смайла
 
matr.setRow(0,0,nf[0]);
 
matr.setRow(0,1,nf[1]);
 
matr.setRow(0,2,nf[2]);
 
matr.setRow(0,3,nf[3]);
 
matr.setRow(0,4,nf[4]);
 
matr.setRow(0,5,nf[5]);
 
matr.setRow(0,6,nf[6]);
 
matr.setRow(0,7,nf[7]);
 
delay(1000); //задержка 1 с
 
//Вывод печального смайла
 
matr.setRow(0,0,sf[0]);
 
matr.setRow(0,1,sf[1]);
 
matr.setRow(0,2,sf[2]);
 
matr.setRow(0,3,sf[3]);
 
matr.setRow(0,4,sf[4]);
 
matr.setRow(0,5,sf[5]);
 
matr.setRow(0,6,sf[6]);
 
matr.setRow(0,7,sf[7]);
 
delay(1000); //задержка 1 с
 
}

Вы можете самостоятельно создавать собственные изображения для вывода на матрицу 8×8. Изображение можно смоделировать на обычном листке в клетку, в табличном редакторе MS Excel или онлайн. Например, на ресурсе http://arduino.on.kg/matrix-font можно создать и получить программный код собственного изображения или выбрать готовый символ (рис. L3.3).

Рис. L3.3. Моделирование изображения на матрице 8×8

Вам могут понадобиться

ЗАДАЧА

Требуется управлять светодиодной матрицей 8×8, используя минимальное количество контактов платы Arduino.

РЕШЕНИЕ

Подобно решению из разд. 7.13, количество контактов для управления светодиодной матрицей можно уменьшить, применив микросхему драйвера дисплея. В этом решении используется популярная микросхема драйвера светодиодного дисплея MAX7219 или MAX7221. Подключение драйвера дисплея к плате Arduino и светодиодной матрицы к драйверу показано на рис. 7.16, а в листинге 7.19 приводится скетч для работы с этой схемой.

Рис. 7.16. Подключение драйвера дисплея MAX72xx к плате Arduino для управления светодиодной матрицей 8×8

В скетче используется библиотека с обширными возможностями MD_MAX72XX, которая поддерживает отображение на дисплее текста и фигур, а также выполнение различных трансформаций отображаемого содержимого. Библиотека MD_MAX72XX устанавливается с помощью Менеджера библиотек среды Arduino IDE (подробная информация по установке библиотек приведена в разд. 16.2).

Листинг 7.19. Управление светодиодной матрицей
с помощью драйвера дисплея MAX72xx

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69

/*
 
Скетч 7219 Matrix demo
 
*/
 
#include <MD_MAX72xx.h>
 
// Контакты платы Arduino для управления драйвером 7219
 
#define LOAD_PIN 2
 
#define CLK_PIN 3
 
#define DATA_PIN 4
 
// Конфигурируем устройство
 
#define MAX_DEVICES 1
 
#define HARDWARE_TYPE MD_MAX72XX::PAROLA_HW
 
MD_MAX72XX mx = MD_MAX72XX(HARDWARE_TYPE, DATA_PIN, CLK_PIN, LOAD_PIN, MAX_DEVICES);
 
void setup()
 
{
 
mx.begin();
 
}
 
void loop()
 
{
 
mx.clear(); // Очищаем дисплей
 
// Отображаем строки и столбцы
 
for (int r = 0; r < 8; r++)
 
{
 
for (int c = 0; c < 8; c++)
 
{
 
mx.setPoint(r, c, true); // Выключаем каждый светодиод модуля
 
delay(50);
 
}
 
// Проходим в цикле по всем возможным уровням яркости
 
for (int k = 0; k <= MAX_INTENSITY; k++)
 
{
 
mx.control(MD_MAX72XX::INTENSITY, k);
 
delay(100);
 
}
 
}
 
}

Обсуждение работы решения и возможных проблем

В начале скетча создается экземпляр mx объекта MD_MAX72XX, которому в параметрах передается тип устройства, номера контактов для данных загрузки и сигнала тактирования, а также максимальное количество устройств (при последовательном соединении модулей). В главном цикле loop() выполняется очистка дисплея, а затем с помощью функции setPoint() включаются пикселы (светодиоды) матрицы. Включив строку матрицы, скетч проходит в цикле через все возможные уровни яркости, а затем переходит к обработке следующей строки.

В скетче указаны номера контактов для зеленых светодиодов двухцветной светодиодной матрицы 8×8 компании Adafruit (артикул 458). При использовании другой светодиодной матрицы обратитесь к справочному листку на нее, чтобы определить контакты для ее строк и столбцов. Скетч также будет работать и с одноцветной матрицей, поскольку он использует только один из двух цветов матрицы. Если обнаружится, что матрица отображает текст в обратном направлении или не в ожидаемой ориентации, можно попробовать исправить эту ошибку, изменив тип устройства в строке:

1

#define HARDWARE_TYPE MD_MAX72XX::PAROLA_HW с PAROLA_HW

на GENERIC_HW, ICSTATION_HW или FC16_HW. В примерах библиотеки MD_MAX72XX содержится тестовый скетч MD_MAX72xx_HW_Mapper, который выполняет тестирование и помогает определить, какой тип устройства использовать.

Резистор R1 на рис. 7.16 ограничивает максимальный ток, который может протекать через светодиод. В табл. 7.4 приведены данные номиналов токоограничивающих резисторов из справочного листка драйвера MAX72xx для нескольких значений прямого напряжения светодиода и величины протекающего через него тока.

Таблица 7.4. Номиналы токоограничивающих резисторов (из справочного листка драйвера MAX72xx)

Величина прямого напряжения зеленых светодиодов матрицы, представленной на рис. 7.16, составляет 2 вольта, а прямой ток — 20 мА. Согласно данным табл. 7.3, для этой комбинации напряжения и тока требуется резистор сопротивлением 38 кОм, но для надежности лучше использовать резистор номиналом 30 или 33 кОм. Конденсаторы емкостью 0,1 и 10 мкФ, подключенные параллельно линиям питания, требуются для того, чтобы предотвратить возникновение импульсных помех при включении и выключении светодиодов матрицы (дополнительная информация по таким конденсаторам приводится в разд. «Использование развязывающих конденсаторов» приложения 3).

Дополнительная информация

Подробная информация по микросхеме драйвера дисплея MAX72xx приведена в ее справочном листке (https://oreil.ly/IH7U7).

Вам могут понадобиться