Управление светодиодной матрицей с использованием драйвера дисплея MAX72xx

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

/*

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:

#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)

Ток	Прямое напряжение светодиода
	1,5 В	2,0 В	2,5 В	3,0 В	3,5 В
40 мА	12 кОм	12 кОм	11 кОм	10 кОм	10кОм
30 мА	18 кОм	17 кОм	16 кОм	15 кОм	14 кОм
20 мА	30 кОм	28 кОм	26 кОм	24 кОм	22 кОм
10 мА	68 кОм	64 кОм	60 кОм	56 кОм	51 кОм

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