Arduino 8×8 LED矩陣

在這個(gè)項(xiàng)目中，我們將學(xué)習(xí)LED矩陣顯示器和兩個(gè)關(guān)于Arduino 8×8 LED矩陣接口的不同項(xiàng)目。第一個(gè)項(xiàng)目將是Arduino和8X8 LED矩陣之間的簡(jiǎn)單接口，用于顯示信息（甚至可以顯示滾動(dòng)的信息和圖像），第二個(gè)項(xiàng)目將是一個(gè)高級(jí)項(xiàng)目，8X8 LED矩陣通過(guò)Android設(shè)備進(jìn)行控制。

LED矩陣是一個(gè)二維的LED陣列，可以用來(lái)顯示符號(hào)、字符甚至是圖像。根據(jù)矩陣中LED的方向，可以有兩種類(lèi)型的LED矩陣。它們是普通行陽(yáng)極和普通行陰極。

LED矩陣模塊是常用的顯示設(shè)備之一，被用于電子顯示板和通知系統(tǒng)等主要應(yīng)用。

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項(xiàng)目1：簡(jiǎn)單的Arduino LED矩陣接口

電路圖

所需組件

Arduino Uno板 [在此購(gòu)買(mǎi))

LED矩陣 - 8 x 8 LED點(diǎn)陣

IC1 - MAX 7219

R1 - 10 KΩ

C1 - 0.1 μF

C2 - 10 μF

組件描述

Arduino Uno

該項(xiàng)目是基于Arduino Uno微控制器板的。在Arduino Uno的14個(gè)可用的數(shù)字輸入/輸出引腳中，我們只需要三個(gè)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)項(xiàng)目。

一個(gè)引腳為L(zhǎng)ED顯示驅(qū)動(dòng)IC（MAX 7219）提供時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)引腳用于將串行數(shù)據(jù)傳輸給IC，以便在LED矩陣上顯示。在程序中必須適當(dāng)提到相應(yīng)的引腳。

LED矩陣

本項(xiàng)目中使用了一個(gè)8 x 8的LED矩陣顯示器來(lái)顯示信息。LED矩陣有不同的樣式，如單色、雙色、多色或RGB LED矩陣。

它們也有不同的尺寸，如5×7、8×8、16×16、32×32等。根據(jù)LED在矩陣中的排列方式，LED矩陣可以是共行陽(yáng)極或共行陰極。

在共行陽(yáng)極型LED矩陣的情況下，電流源（高電壓或正電壓）被賦予行A-D，電流匯（低電壓或負(fù)電壓或地）被賦予列1-4。

共行陽(yáng)極

在共行陰極型LED矩陣的情況下，電流源（高或正電壓）被賦予1-4列，電流匯（低或負(fù)電壓或地）被賦予A-D行。

共行陰極

本項(xiàng)目中使用的LED矩陣是一個(gè)普通行陰極型LED矩陣。在開(kāi)發(fā)該項(xiàng)目時(shí)，必須知道LED矩陣的類(lèi)型，并且必須相應(yīng)地編寫(xiě)程序。

IC MAX 7219

LED矩陣可以以?xún)煞N方式驅(qū)動(dòng)。它們是并行（每一行或每一列都發(fā)送并行數(shù)據(jù)）和串行（數(shù)據(jù)以串行方式發(fā)送，并使用一個(gè)IC將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)）。

MAX 7219是一個(gè)具有串行輸入和并行輸出的普通陰極顯示器驅(qū)動(dòng)器。它用于連接微處理器和微控制器與64個(gè)單獨(dú)的LED（例如8 x 8 LED矩陣有64個(gè)LED）、七段式LED顯示器（最多8位）或條形圖顯示器。

如電路圖所示，8 x 8 LED矩陣連接到MAX 7219，數(shù)據(jù)輸入從Arduino板接收到MAX 7219。

注意：

市場(chǎng)上有預(yù)接線的MAX 7219和8 x 8 LED矩陣模塊。為了方便，可以使用它們。

預(yù)接線的MAX 7219和8 x 8的LED矩陣

工作

該項(xiàng)目的目的是將Arduino Uno板與一個(gè)8 x 8的LED矩陣連接起來(lái)，以顯示信息。

盡管在這個(gè)項(xiàng)目中使用了一個(gè)8 x 8的LED矩陣和相應(yīng)的MAX 7219集成電路，但可以將多個(gè)LED矩陣串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)滾動(dòng)顯示。按電路圖所示連接各部件。該系統(tǒng)的工作原理如下。

14個(gè)可用的數(shù)字輸入/輸出引腳中的3個(gè)被用來(lái)控制顯示驅(qū)動(dòng)IC MAX 7219。MAX7219集成電路上的3個(gè)引腳是時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和負(fù)載（如果是MAX 7221集成電路，則是cs）?？蓱?yīng)用的最大時(shí)鐘頻率為10MHz。DIN（數(shù)據(jù)輸入）接受來(lái)自微控制器或Arduino板的串行數(shù)據(jù)。

它有16位，前8位（D0-D7）用于驅(qū)動(dòng)LED矩陣的列（MAX 7219 IC的SEG A-G和DP），后8位（D8-D15）用于驅(qū)動(dòng)LED矩陣的行（MAX 7219 IC的DIG 0-7）。

負(fù)載引腳（或CS或Max 7221 IC的芯片選擇引腳）在其上升沿鎖住串行輸入數(shù)據(jù)。

MAX 7219的另一個(gè)重要引腳是ISET，它設(shè)定了驅(qū)動(dòng)所有LED的峰值電流。它通過(guò)一個(gè)電阻（R1）連接，這被稱(chēng)為RSET。電容器過(guò)濾掉電源中的任何噪音。

當(dāng)使用Arduino（通過(guò)程序）發(fā)送進(jìn)來(lái)的串行數(shù)據(jù)時(shí)，串行數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為段和數(shù)字，以驅(qū)動(dòng)LED矩陣的列和行。根據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)，矩陣上相應(yīng)的LED燈亮起并顯示信息。

這里寫(xiě)的程序是用于滾動(dòng)文本顯示的。在單個(gè)8 x 8的LED矩陣上查看長(zhǎng)的滾動(dòng)數(shù)據(jù)可能比較困難。因此，可以將多個(gè)LED矩陣連鎖起來(lái)，形成一個(gè)長(zhǎng)矩陣。

MAX 7219集成電路的數(shù)量與8 x 8 LED矩陣的數(shù)量相等。為了將顯示擴(kuò)展到多個(gè)LED矩陣，第一個(gè)MAX 7219的數(shù)據(jù)輸出（DOUT）引腳必須連接到第二個(gè)MAX 7219集成電路的數(shù)據(jù)輸入（DIN）引腳。對(duì)于多個(gè)LED矩陣必須繼續(xù)這一過(guò)程。

(LED矩陣在鏈中的定位很重要。第一個(gè)LED矩陣必須放在鏈的右邊）。

注意

該程序使用一個(gè)名為L(zhǎng)edControl的庫(kù)。這個(gè)庫(kù)必須被添加到Arduino IDE中，頭文件LedControl.h必須包含在程序中。

這個(gè)庫(kù)文件的用途是使多個(gè)MAX 7219集成電路能夠被集成，還能提供滾動(dòng)的文本。該庫(kù)可以從這個(gè)鏈接下載。

項(xiàng)目2：Arduino 8X8 LED矩陣與Android手機(jī)的接口

Arduino 8×8 LED矩陣接口系列的第二個(gè)電路是基于藍(lán)牙通信和Android手機(jī)的。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們使用藍(lán)牙通信將Arduino與安卓手機(jī)連接起來(lái)，通過(guò)MAX7219連接到Arduino的8×8 LED矩陣通過(guò)安卓手機(jī)上的一個(gè)專(zhuān)用應(yīng)用程序進(jìn)行控制。

我們已經(jīng)在前面的項(xiàng)目中看到了8×8的LED矩陣和MAX7219芯片是如何連接的。因此，我將跳過(guò)這部分的連接，繼續(xù)介紹MAX7219集成電路如何與Arduino連接。

但是我在前面的電路中沒(méi)有提到一個(gè)典型的8×8的LED矩陣的引腳圖。因此，為了讓大家了解，下面的圖片顯示了8×8 LED矩陣的引腳圖。

Arduino 8x8 LED矩陣引腳圖

你可以看到，一個(gè)8×8的LED矩陣由16個(gè)引腳組成： 8行和8列。通常情況下，行與LED的陽(yáng)極有關(guān)，列與LED的陰極有關(guān)。

電路圖

Arduino 8x8 LED矩陣電路圖

所需元件

Arduino UNO

MAX7219集成電路板

8×8 LED矩陣

HC-05藍(lán)牙模塊

安裝有應(yīng)用程序的安卓手機(jī)

電路設(shè)計(jì)

由于Arduino和MAX7219之間的通信是基于SPI通信協(xié)議的，我們只需要Arduino的三個(gè)引腳（數(shù)據(jù)、時(shí)鐘和芯片選擇）。MAX7219集成電路板的CS、CLK和DIN引腳被連接到Arduino的10、11和12引腳。

由于我們?cè)贏rduino和Android設(shè)備之間使用藍(lán)牙連接，HC-05藍(lán)牙模塊的RX和TX引腳被連接到Arduino的TX和RX引腳（引腳1和0）。

通過(guò)安卓應(yīng)用程序控制8×8 LED矩陣

為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Android設(shè)備的專(zhuān)用應(yīng)用程序。已經(jīng)安裝在手機(jī)上的應(yīng)用程序的布局如下圖所示。

Arduino 8x8 LED矩陣安卓應(yīng)用

該應(yīng)用程序有8×8個(gè)方塊（每個(gè)方塊對(duì)應(yīng)8×8 LED矩陣上的一個(gè)LED），一個(gè)復(fù)位按鈕和一個(gè)斷開(kāi)連接按鈕。觸摸一個(gè)特定的方塊將打開(kāi)8×8 LED矩陣中的特定LED。

方塊的顏色會(huì)變成紅色，表示LED已經(jīng)打開(kāi)。再次觸摸該方塊將關(guān)閉相應(yīng)的LED，方塊的顏色將恢復(fù)為灰色。

底部有一個(gè)復(fù)位按鈕，你可以用它來(lái)復(fù)位8×8的LED矩陣，即所有的LED將被關(guān)閉。斷開(kāi)按鈕將與藍(lán)牙斷開(kāi)連接。

注意：該應(yīng)用程序利用了手機(jī)的藍(lán)牙功能。因此，必須給予必要的權(quán)限。此外，HC-05藍(lán)牙模塊必須與設(shè)備（手機(jī)）配對(duì)。

Arduino 8×8 LED矩陣圖片1

Arduino 8×8 LED矩陣圖片2

Arduino 8×8 LED矩陣圖像3

應(yīng)用

基于Arduino的8×8 LED矩陣顯示器僅使用微控制器的3個(gè)引腳。因此，它可以用于顯示信息是系統(tǒng)的一部分的應(yīng)用，其中微控制器的其他引腳可以用于其他外設(shè)。

LED矩陣是一種基本形式的顯示設(shè)備，用于在公共場(chǎng)所如公共汽車(chē)或火車(chē)站顯示信息。

多個(gè)LED矩陣可以組合成大型顯示器，并可用于顯示多色的圖像。