課程目標

• 學習點陣屏的原理及應用
• 掌握如何編程控制點陣屏

相關知識

點陣屏： LED點陣屏由多個LED發光二極管組成，通過控制LED亮滅來顯示文字、圖片、動畫、視頻等，被廣泛應用于公共場合做信息展示，如廣告屏、公告牌等。

點陣屏組成及原理： LED點陣屏按照LED發光顏色可分為單色、雙色、三色燈等，可顯示紅、黃、綠甚至是真彩色。根據LED的數量又分為4x4、8x8、16x16等不同類型。這里我們通過單色8x8點陣屏來了解其原理，8x8點陣屏由8行8列共64個LED燈組成，其內部結構如下圖：

**外部管腳定義：**8x8點陣屏有16個管腳，將有絲印的一邊朝下，逆時針進行編號。

*內部管腳定義：

控制方式： 每個LED放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行高電平，某一列低電平，則對應交叉點的LED就會點亮。比如我們要點亮第一行第一列LED燈，則給對應將點陣屏的第9腳高電平，第13腳低電平，其他LED控制以此類推即可。

電路搭建

所需材料

ArduinoUNO * 1
8*8 LED點陣屏 * 1
杜邦線若干

電路連接

程序編寫

練習一：繪制第一個圖形

根據上圖接線方式，編程實現讓LED點陣屏顯示兩個點，并開始閃爍起來。

圖形化方式：

代碼方式：

/* 項目名稱:閃爍的兩個點
 * 項目時間:2022.03.03
 * 項目作者:MRX
 */
int leds[8] = {1, 2, 5, 7, 8, 9, 12, 14}; //點陣屏正極引腳
int gnds[8] = {3, 4, 6, 10, 11, 13, 15, 16}; //點陣屏負極引腳
void setup() {
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    pinMode(leds[i], OUTPUT);
    pinMode(gnds[i], OUTPUT);
    digitalWrite(gnds[i], HIGH); //負極引腳拉高，熄滅所有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);
}

使用代碼編程的時候，要注意開始要將所有的LED的負極引腳給高電平，讓所有的LED熄滅。

練習二：方向指示牌

繪制一個如下圖所示的圖案，在點陣屏上顯示出來。

圖形化方式：

代碼方式：

/* 項目名稱:右箭頭
 * 項目時間:2022.03.03
 * 項目作者:MRX
 */
int leds[8] = {9, 14, 8, 12, 1, 7, 2, 5}; //點陣屏正極引腳
int gnds[8] = {13, 3, 4, 10, 6, 11, 15, 16}; //點陣屏負極引腳
int led[8][8] = {//箭頭方陣，1處是亮燈的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++)//將點陣屏正極ladies，負極拉高，關斷顯示
  {
    digitalWrite(leds[i], LOW); 
    digitalWrite(gnds[i], HIGH);
  }
}
//右箭頭
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); //負極引腳拉高，熄滅所有LED
  }
}
void loop() {
  rightArrow();
  }

程序分析:

LED點陣屏是多個LED組合在一起來驅動，基本的驅動方式是逐行掃描或者逐列掃描。通過兩個for循環嵌套來進行操作，外部循環控制列，內部循環遍歷行，或者外部循環控制行，內部循環遍歷列。當逐行或者逐列掃描足夠快的時候，人眼就會因為視覺暫存而看到同時點亮的效果。

當對多塊點陣屏進行操作時，使用IO引腳直接驅動的方式就顯得不切實際了，一方面這需要占用很多的IO口，另一方面IO驅動能力畢竟有限，所以點陣屏還有專門的驅動電路和IC芯片來滿足更高的應用要求。后續我們將會使用到點陣屏模塊來進行新的項目開發。