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将8个LED发光二极管封装在一起就组成了数码管,将更多的LED组合在一起就组成了点阵屏。本篇我们来认识点阵屏,通过Arduino的IO口直接驱动点阵屏来了解其驱动方式。
1. 点阵屏介绍
LED点阵屏由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。
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4×4、8×8、16×16等不同类型。多色点阵屏工艺要求相对较高,需要考虑多种颜色混合时对色彩的影响。这里我们通过单色8×8点阵屏来了解其原理。

不同点阵屏封装不同,8×8点阵屏由8行8列共64个LED灯组成,其内部结构如下图:

每个LED放置在行线和列线的交叉点上,当对应的某一行电平拉高,某一列电拉低,则对应交叉点的LED就会点亮。
8×8点阵屏有16个管脚,将有丝印的一边朝下,逆时针编号为1~8,9~16。

其对应内部管脚定义如下如所示:

比如我们要点亮第一行第一列LED灯,则对应将点阵屏的第9脚拉高,第13脚拉低,其他LED控制以此类推即可。
2. 实验材料
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Uno R3开发板
-
配套USB数据线
-
面包板及配套连接线
-
8*8点阵屏
3. 实验步骤
1. 根据原理图搭建电路。
根据点阵屏管脚定义,点阵屏的[9, 14, 8, 12, 1, 7, 2, 5]分别连接开发板的[6,11, 5, 9, 14, 4, 15, 2],这8个引脚为LED的正极;
点阵屏的[13, 3, 4, 10, 6, 11, 15, 16]分别连接开发板的[10,16, 17, 7, 3, 8, 12, 13],这8个引脚为LED的负极。
这里需要注意,Uno R3开发板的A0~A5也可以做普通GPIO使用,编号分别为14~19。
实验原理图如下图所示:

实物连接图如下图所示:

2. 新建sketch,拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。
1/*
2
*
Matrix
3
*
点阵屏显示驱动
4
*/
5
6int
leds[8]
=
{6,
11,
5,
9,
14,
4,
15,
2 };
//点阵屏正极引脚
7int
gnds[8]
=
{10,
16,
17,
7,
3,
8,
12,
13 };
//点阵屏负极引脚
8
9void
setup()
{
10
for
(int
i
=
0;
i
<
8;
i++)
11
{
12
pinMode(leds[i],
OUTPUT);
13
pinMode(gnds[i],
OUTPUT);
14
digitalWrite(gnds[i],
HIGH);
//负极引脚拉高,熄灭所有LED
15
}
16 }
17
18void
ledopen()
19{
20
for
(int
i
=
0;
i
<
8;
i++)//将点阵屏正极拉高,负极拉低,开启显示
21
{
22
digitalWrite(leds[i],
HIGH);
23
digitalWrite(gnds[i],
LOW);
24
}
25 }
26
27void
ledclean()
28{
29
for
(int
i
=
0;
i
<
8;
i++)//将点阵屏正极ladies,负极拉高,关断显示
30
{
31
digitalWrite(leds[i],
LOW);
32
digitalWrite(gnds[i],
HIGH);
33
}
34 }
35
36//逐列扫描
37void
ledCol()
38{
39
for
(int
i
=
0
;
i
<
8;
i++)
40
{
41
digitalWrite(gnds[i],
LOW);
42
for
(int
j
=
0;
j
<
8;
j++)
43
{
44
digitalWrite(leds[j],
HIGH);
45
delay(40);
46
}
47
digitalWrite(gnds[i],
HIGH);
48
ledclean();
49
}
50 }
51
52//逐行扫描
53void
ledRow()
54{
55
for
(int
i
=
0
;
i
<
8;
i++)
56
{
57
digitalWrite(leds[i],
HIGH);
58
for
(int
j
=
0;
j
<
8;
j++)
59
{
60
digitalWrite(gnds[j],
LOW);
61
delay(40);
62
}
63
digitalWrite(leds[i],
LOW);
64
ledclean();
65
}
66 }
67
68void
loop()
{
69
70
ledopen();
//全部打开
71
delay(500);
72
ledclean();
//全部关闭
73
delay(500);
74
ledCol();
//列扫描
75
ledRow();
//行扫描
76
77 }
3. 连接开发板,设置好对应端口号和开发板类型,进行程序下载。

4. 实验现象
LED点阵屏点亮然后熄灭,然后逐列点亮,逐行点亮。

5. 实验分析
LED点阵屏不过是多个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,相对操作还是非常简单的。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。

原文始发于微信公众号(
TonyCode
):Arduino基础入门篇19—点阵屏
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