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.. _py_led_matrix:
1.1.6 LEDドットマトリックス
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前書き
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名前が示すように、LEDドットマトリックスはLEDで構成されるマトリックスである。LEDの点灯と調光は、さまざまな文字とパターンを形成する。
部品
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.. image:: ../img/list_dot.png
原理
----------------
**LEDドットマトリックス**
一般に、LEDドットマトリックスは、cathode (CC)とcommon anode (CA)の2つのタイプに分類できる。見た目は似ているが、内部的には違いがある。テストを行うとすぐに分かる。このキットではCAが使用される。側面に788BSというラベルが付いている。
下の図を参照してください。ピンは背面の両端に配置されている。ラベル側を参考にしてください。この端のピンはピン1〜8で、もう一方のピンはピン9〜16である。
外部ビュー：
.. image:: ../img/image84.png
図の下に内部構造を示している。CA LEDドットマトリックスが見える。ROWはLEDのアノードを表し、COLはカソードを表す。CCの場合は逆である。共通点が1つある：両方のタイプで、ピン13、3、4、10、6、11、15、および16はすべてCOLである。ピン9、14、8、12、1、7、2、および5がすべてROWである。左上隅の最初のLEDをオンにする場合、CA LEDドットマトリックスに対して、ピン9をHigh、ピン13をLowに設定し、CC 1に対して、ピン13をHighに、ピン9をLowに設定する。CAの最初の列全体を点灯させる場合は、ピン13をLowに、行9、14、8、12、1、7、2、および5をHighに設定するCCの場合、ピン13をHighに、行9、14、8、12、1、7、2、および5をLowに設定する。理解を深めるために、次の図を検討してください。
内部ビュー：
.. image:: ../img/image85.png
:width: 400
:align: center
上記の行と列に対応するピン番号：
=========== ====== ====== ===== ====== ===== ====== ====== ======
**COL** **1** **2** **3** **4** **5** **6** **7** **8**
**Pin No.** **13** **3** **4** **10** **6** **11** **15** **16**
**ROW** **1** **2** **3** **4** **5** **6** **7** **8**
**Pin No.** **9** **14** **8** **12** **1** **7** **2** **5**
=========== ====== ====== ===== ====== ===== ====== ====== ======
さらに、2つの74HC595チップがここで使用されている。1つはLEDドットマトリックスの行を制御し、もう1つは列を制御する。
回路図
-----------------------
============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO17 Pin 11 0 17
GPIO18 Pin 12 1 18
GPIO27 Pin 13 2 27
============ ======== ======== ===
.. image:: ../img/schematic_dot.png
:width: 800
実験手順
----------------------------
ステップ1: 回路を作る。配線が複雑なので、段階的に作りましょう。まず、T-Cobbler、LEDドットマトリックス、および2つの74HC595チップをブレッドボードに挿入する。
T-Cobblerの3.3Vと接地をボードの両側の穴に接続し、2つの74HC595チップのピン16と10をVCCに、ピン13とピン8を接地に接続する。
.. note::
上のFritzing画像では、ラベルのある側が下にある。
.. image:: ../img/image87.png
:width: 800
ステップ2: 2つの74HC595のピン11を一緒に接続し、GPIO27に接続する。
次に、2つのチップのピン12を一緒に接続し、GPIO18に接続する。
それから左側の74HC595のピン14をGPIO17に、ピン9を2番目の74HC595のピン14に接続する。
.. image:: ../img/image88.png
:width: 800
ステップ3: 右側の74HC595は、LEDドットマトリックスの列を制御する。
マッピングについては、以下の表を参照してください。
したがって、74HC595のQ0〜Q7ピンは、それぞれピン13、3、4、10、6、11、15、および16にマップされる。
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| **74HC595** | **Q0** | **Q1** | **Q2** | **Q3** | **Q4** | **Q5** | **Q6** | **Q7** |
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| **LED Dot Matrix** | **13** | **3** | **4** | **10** | **6** | **11** | **15** | **16** |
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
.. image:: ../img/image89.png
:width: 800
ステップ4: 次に、LEDドットマトリックスの行を接続する。左側の74HC595はLEDドットマトリックスの行を制御する。
マッピングについては、以下の表を参照してください。左側の74HC595のQ0〜Q7は、それぞれピン9、14、8、12、1、7、2、および5にマッピングされていることは分かった。
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| **74HC595** | **Q0** | **Q1** | **Q2** | **Q3** | **Q4** | **Q5** | **Q6** | **Q7** |
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| **LED Dot Matrix** | **9** | **14** | **8** | **12** | **1** | **7** | **2** | **5** |
+--------------------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
.. image:: ../img/image90.png
:width: 800
ステップ5: コードのフォルダーに移動する。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/davinci-kit-for-raspberry-pi/c/1.1.6/
ステップ6: コンパイルする。
.. raw:: html
.. code-block::
gcc 1.1.6_LedMatrix.c -lwiringPi
ステップ7: 実行する。
.. raw:: html
.. code-block::
sudo ./a.out
コードの実行後、LEDドットマトリックスが行ごとに、列ごとに点灯したり消灯したりする。
**コード**
.. code-block:: c
#include
#include
#define SDI 0 //serial data input
#define RCLK 1 //memory clock input(STCP)
#define SRCLK 2 //shift register clock input(SHCP)
unsigned char code_H[20] = {0x01,0xff,0x80,0xff,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
unsigned char code_L[20] = {0x00,0x7f,0x00,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
void init(void){
pinMode(SDI, OUTPUT);
pinMode(RCLK, OUTPUT);
pinMode(SRCLK, OUTPUT);
digitalWrite(SDI, 0);
digitalWrite(RCLK, 0);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
void hc595_in(unsigned char dat){
int i;
for(i=0;i<8;i++){
digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));
digitalWrite(SRCLK, 1);
delay(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
}
}
void hc595_out(){
digitalWrite(RCLK, 1);
delay(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
}
int main(void){
int i;
if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed, print message to screen
printf("setup wiringPi failed !");
return 1;
}
init();
while(1){
for(i=0;i=0;i--){
hc595_in(code_L[i]);
hc595_in(code_H[i]);
hc595_out();
delay(100);
}
}
return 0;
}
**Code Explanation**
.. code-block:: c
unsigned char code_H[20] = {0x01,0xff,0x80,0xff,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
unsigned char code_L[20] = {0x00,0x7f,0x00,0xfe,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
配列code_HはLEDドットマトリックス行の要素を表し、配列code_Lは列の要素を表す。
文字が表示されると、行の要素と列の要素が取得され、それぞれ2つのHC595チップに割り当てられる。
したがって、パターンはLEDドットマトリックスに表示される。例として、code_Hの最初の数字0x01とcode_Lの最初の数字0x00を取り上げる。
二進法に変換された0x01は00000001になり、二進法に変換された0x00は0000 0000になる。
このキットでは、アノードコモンLEDドットマトリックスディスプレイが適用されるため、
8列目の8つのLEDのみが点灯する。コードHが0xffで、code_Lが0x7fであるという条件が同時に満たされると、最初の列のこれら8つのLEDが点灯する。
.. image:: ../img/anode_table.png
.. code-block:: c
void hc595_in(unsigned char dat){
int i;
for(i=0;i<8;i++){
digitalWrite(SDI, 0x80 & (dat << i));
digitalWrite(SRCLK, 1);
delay(1);
digitalWrite(SRCLK, 0);
HC 595ビットのピンSDIにビット単位でDATの値を書き込みます。SRCLKの初期値は0に設定され、ここで1がセットされ、立ち上がりエッジパルスを生成し、次にPHSDI（DS）の日付をシフトレジスタにシフトさせる。
.. code-block:: c
void hc595_out(){
digitalWrite(RCLK, 1);
delay(1);
digitalWrite(RCLK, 0);
RCLKの初期値は元々に0に設定されていたが、ここでは1に設定されている。これは、立ち上がりエッジパルスを生成し、データーをシフトレジスタからストレージレジスターにシフトする。
.. code-block:: c
while(1){
for(i=0;i