利用Arduino制作8×10 LED矩陣

LED矩陣是使用Arduinos構(gòu)建的一些最受歡迎的項目。使用LED非常有趣，而且從它們那里獲得的輸出效果令人著迷。您可以將這些矩陣用于各種應(yīng)用程序，以創(chuàng)建具有滾動文本和播放動畫的標示牌。構(gòu)建一個它真的很便宜和簡單，它可以很容易地使用Arduino重新編程。您甚至可以自定義它以與音樂系統(tǒng)的輸出一起使用，因此我們可以獲得很酷的同步視覺效果。

在本教程中，我將向您展示如何使用Arduino和4017十年計數(shù)器構(gòu)建一個花哨的8×10 Arduino LED矩陣（帶滾動文本和動畫）。您也可以在線購買組裝的LED矩陣。這種類型的矩陣易于制作和編程，是學(xué)習(xí)多路復(fù)用的好方法。

LED矩陣如何工作？整個Arduino LED矩陣項目的工作原理是多路復(fù)用。在這里，Arduino連接到4017十年計數(shù)器IC并通過兩條線發(fā)送數(shù)據(jù)。然后，來自Arduino的多路復(fù)用數(shù)據(jù)通過4017 IC解碼為LED的單獨信號。然后，它驅(qū)動各行中的相應(yīng)LED。焊接矩陣選擇合適的LED是該項目最重要的部分之一。因為選擇合適的項目對于該項目的執(zhí)行至關(guān)重要。我建議使用5mm漫射LED，因為它們提供了相當(dāng)大的亮度并提供了清晰的圖像。

5mm擴散LED焊接Arduino LED矩陣是一個棘手的部分，有很多方法可以做到這一點，我將與你分享我的方法。您需要在IC列中連接LED的所有正極引線，在行中連接負極引線。您可以使用焊點原型板焊接其上的LED。將LED推過電路板上的相鄰孔。使用下面的電路圖將Arduino LED矩陣連接在一起。然后，取第一個LED的正極引線并將其向下彎曲到其他LED并焊接相互接觸的引腳。接下來，取下您焊接的最后一根導(dǎo)線并再次向下彎曲并重復(fù)，直到您在列中連接了所有正極導(dǎo)線。剪掉你沒用過的額外長度的引線。

現(xiàn)在又出現(xiàn)了一個新的困境。也就是說：連接負極引腳，因為它們不能像正極引線一樣彎曲和焊接，因為它們會相互短路。我的方法節(jié)省了大量時間并且更簡單。訣竅是在列的連接上放一些磁帶，將它們與負極引腳隔離。如果你這樣做，你也可以彎曲負極引線并像正面那樣連接它們。他們不會相互缺口，因為他們會被孤立。Arduino LED矩陣的電路如下圖所示：

Arduino LED矩陣連接通過電阻，您必須將每列連接到Arduino（引腳0-7）。4017的復(fù)位引腳連接到Arduino上的引腳8，時鐘引腳連接到Arduino上的引腳9。

什么是多路復(fù)用？

它基本上是一種將信息分成小塊并逐個發(fā)送的方法。這樣你就可以在Arduino上保存很多引腳并保持你的程序簡單。在我們的例子中，我們將要顯示的圖像分割成10個（10行）。我們想要掃描矩陣的行（一次點亮一行）并將信息從Arduino發(fā)送到列。所有列都是LED的正數(shù)，行是負數(shù)。因此，如果第一行接地并且我們向第一列發(fā)送信號，它將僅點亮行中的第一個LED。為了獲得良好的顯示效果，我們需要非常快速地掃描行，以至于人眼認為所有行都是同時連接的。

為何選擇IC 4017？

為了控制這種Arduino LED矩陣，4017 IC是最好的方法。這是一個了解該IC基礎(chǔ)知識的好網(wǎng)站：4017 IC。4017十年計數(shù)器幫助我們實現(xiàn)多路復(fù)用。該IC基本上掃描矩陣的行（一次點亮一行）。在我們的半導(dǎo)體例子中，我們想要將行連接到地，但是4017提供信號輸出并且不能將LED接地。為了解決這個小問題，我們需要使用帶電阻的晶體管。

通過電阻，您必須將每列連接到Arduino（引腳0-7）.4017的復(fù)位引腳轉(zhuǎn)到Arduino上的引腳8，時鐘引腳轉(zhuǎn)到Arduino上的引腳9。4017有10個輸出引腳，因此我們需要10個電阻和10個晶體管。我們將1K電阻連接到4017的輸出，另一端連接到晶體管的基極，如本頁頂部的電路圖所示。接下來，我們將晶體管的集電極連接到LED行，將發(fā)射極連接到地。您也可以使用BC547 NPN晶體管。

我寫了一個小程序，滾動文本并添加所有字母和數(shù)字。我為我的程序使用了端口，因為它節(jié)省了空間并且更容易處理。

如果您不知道如何使用Arduino上的端口，我建議您在開始之前訪問Arduino網(wǎng)站以了解一些基本知識。這是鏈接：Arduino端口操作。

端口控制示例端口控制非常簡單，請查看上圖作為示例。紅點表示LED為ON，白色為OFF。在矩陣的第一行，要打開第2和第7個LED，我們給Arduino端口命令：B01000010。這里第2和第7位為“1”，這又將LED打開?！癇”表示Arduino端口是輸出端口。我們對所有行進行此練習(xí)，最后，我們將在燈光中獲得笑臉，如上圖所示。

如果你想制作自己的圖像，我制作了一個Excel工具，可以讓你更容易地編寫圖像。你可以在我最后附上的zip文件夾中找到它。

最后，上傳程序時不要忘記拔掉引腳0和1。這些引腳也用作通信引腳，可能會導(dǎo)致程序出現(xiàn)一些錯誤。