Arduino編程控制與應用 課件4-3 完成點亮“笑臉”的實現(xiàn)

Arduino編程控制與應用能力模塊四掌握Arduino編程語言的進階應用任務三完成點亮“笑臉”的實現(xiàn)導入在傳統(tǒng)電視LED電視中，采用發(fā)光二極管作為背光源，也可以理解為LED電視屏幕是由許多個led點陣顯示模塊組成，能顯示不同的色彩及亮度，才能構(gòu)成了畫面。通過前面的學習，我們已經(jīng)學會了Arduino控制led燈的亮與滅，那么同學們知道如何利用Arduino在LED點陣顯示模塊上顯示畫面嗎？新授Newteaching1目錄一、LED點陣的原理三、LED點陣的檢測五、LED點陣的應用領域二、LED點陣的控制四、微秒級的延時函數(shù)一、LED點陣的原理

把多個LED封裝在一起就構(gòu)成一個LED點陣顯示模塊，其中最典型的是8×8LED點陣。8×8LED點陣由8行8列共64個LED組成，其結(jié)構(gòu)為每一行中的LED的正極或者負極連在一塊組成矩陣。如圖所示。

一、LED點陣的原理

8×8LED點陣外觀及內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中字母R指代“行”（單詞Row的首字母）；字母C指代“列”（單詞Column的首字母）。一、LED點陣的原理

國產(chǎn)點陣各端子對應的名稱一般如圖所示，對于行共陽連接方式的點陣，“R5”表示該管腳控制第5行發(fā)光二極管的正極，“C8”則表示該管腳控制第8列發(fā)光二極管的負極，如此類推。一、LED點陣的原理

LED點陣使用UNO板上的2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、A0（14）、A1（15）、A2（16）、A3（17）共16個管腳。其中2、7、A3、5、13、A2、12、A0是連接點陣屏正極，管腳按R1~R8排序；6、11、10、3、A1、4、8、9是連接點陣屏負極，管腳按C1~C8排序。其中每個負極的管腳連接220Ω的電阻，電路原理圖如圖所示。二、LED點陣的控制

11.同時點亮第6行、第2列的LED，要給第6行的陽極通電，第2列陰極接地。但是因為第2行、第7列也施加了電流，所以第2行、第2列和第6行、第7列的LED也將被點亮（即4個LED同時被點亮），如圖所示。22.為了解決同時被點亮的問題，采用動態(tài)顯示技術(shù)可以解決上面所提到的顯示模塊中各LED引腳不獨立的問題。通過使用該項技術(shù)，我們點亮了單個LED而沒有使在同一行或同一列中的其他LED也被點亮。

3.如果要在顯示器上顯示第二步所示的圖形，則每一行將像右圖一樣被點亮。通過以非?？斓乃俾剩ù笥?00Hz）向下掃描每一行點亮這行相應列中的LED，人類的眼睛將以靜態(tài)的方式感知這個圖像，因此在LED顯示器上看到一個“笑臉”圖像。3三、LED點陣的檢測

如果不確定LED點陣各管腳對應的名稱，可以使用萬用表檢測。如圖所示，第5行第8列亮燈，說明這時候紅色表筆碰觸的管腳名稱是R5，黑色表筆碰觸的管腳名稱是C8。四、微秒級的延時函數(shù)

1.因為每輪需要掃描8行8列共64顆發(fā)光二極管，如果每一顆發(fā)光二極管發(fā)光持續(xù)時間1ms，會導致每輪間隔時間約為64ms，這時點陣顯示的圖像會出現(xiàn)明顯的閃爍。2.因此，設置每顆發(fā)光二極管狀態(tài)保持時間為200微秒。3.延時函數(shù)delay()是使用毫秒為單位，這里使用的是以微秒為單位的延時函數(shù)delayMicroseconds()。五、LED點陣的應用領域STEP2STEP1LED點陣具有亮度高、發(fā)光均勻、可靠性好、接線簡單、拼裝方便等優(yōu)點，能構(gòu)成各種尺寸的顯示屏，則被廣泛應用于大型LED智能顯示屏、智能儀器儀表和機電一體化設備的顯示屏中。隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展，LED點陣顯示屏正作為一種新的傳媒工具，在越來越多的領域中發(fā)揮作用。任務實施2TaskImplementation一、任務準備（一）軟件及硬件準備序號軟件及硬件名稱數(shù)量1ArduinoIDE/2聯(lián)網(wǎng)的電腦1臺/人3鍵盤1個/人4鼠標1個/人5ArduinoUNO開發(fā)板1塊/人6LED點陣擴展板1塊/人7USB串口線1根/人一、任務準備（二）場地設備準備（三）安全防護準備任務實施前需要做好場地防護準備以及檢查實訓場地和設備設施是否及存在安全隱患，如不正常請匯報老師并進行處理方可實施任務。11.注意Arduino開發(fā)板與電腦的連接是否可靠；22.注意Arduino開發(fā)板與電腦連接端口的匹配；

33.注意輸出電壓，避免開發(fā)板被燒壞；

44.注意Arduino開發(fā)板與LED點陣擴展板連接時，針腳要對孔，插入時要小心，避免陣腳變歪或折斷。

二、實施步驟（一）認識LED點陣擴展板

LED點陣擴展板：（1）尺寸：68.6*53.4mm（2）使用管腳：2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、A0、A1、A2、A3（3）電阻數(shù)量：8

二、實施步驟（一）認識LED點陣擴展板

不同點陣屏封裝不同，8x8點陣屏由8行8列共64個LED燈組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示：

二、實施步驟（一）認識LED點陣擴展板

每個LED放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一行電平拉高，某一列電拉低，則對應交叉點的LED就會點亮。其對應內(nèi)部管腳定義如圖所示：比如要點亮第一行第二列的LED，操作是把9號引腳拉高、3號引腳拉低，每個LED的點亮方法同理，通過LED的組合點亮可以實現(xiàn)不同圖案的顯示。

二、實施步驟（一）認識LED點陣擴展板

如圖所示，S代表點陣屏負極，D代表點陣屏正極。使用說明：LED點陣使用UNO板上的2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、A0、A1、A2、A3共16個管腳，其中2、7、A3、5、13、A2、12、A0是點陣屏負極(引腳按S1~S8排序)，6、11、10、3、A1、4、8、9是點陣屏正極(引腳按D1~D8排序)，其中負極的引腳連接220Ω的電阻，共有8個管腳連接了。

二、實施步驟（二）控制電路連接

步驟1：連接線的方頭端接口連接ArduinoUNO控制板，另一端USB接口連接電腦。

二、實施步驟（二）控制電路連接

步驟2：LED點陣擴展板安裝在Arduino開發(fā)板上。

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟1：打開ArduinoIDE軟件，進入界面。

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟2：在工具-端口-選擇對應的端口。若分不清端口，先把開發(fā)板連接上，查看端口，有COM1、COM3、COM4、COM5、COM6;斷開開發(fā)板連接，查看端口，有COM3、COM4、COM5、COM6;少了一個COM10端口，那么COM10就是對應的端口。

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟3：新建一個文檔，//后的代號可刪除；在【代碼編寫區(qū)域】下方輸入如圖所示代碼。

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟4：在【代碼編寫區(qū)域】中的“voidsetup(){”下方輸入如圖所示代碼。

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟5：最后在“viodloop(){”下方輸入如圖所示代碼。二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟6：如圖所示單擊“上傳”按鈕，通過USB轉(zhuǎn)串口芯片將程序燒寫到控制板的主控芯片中；

二、實施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟7：若操作順利，將出現(xiàn)“上傳成功”的提示，如圖所示在LED點陣擴展板上會顯示出一個“笑臉”。

二、實施步驟（四）控制程序解析

（1）首先使用一維數(shù)組定義點陣屏的行管腳和列管腳與arduinoUNO板管腳的對應關(guān)系，即R1—2、R2—7、R3—17、R4—5、R5—13、R6—16、R7—12、R8—14，即C1—6、C2—11、C3—10、C4—3、C5—15、C6—4、C7—8、C8—9。（2）接著利用二維數(shù)組將顯示“笑臉”圖案對應點陣屏的行和列管腳電平狀態(tài)定義成一個的整型二維數(shù)組（0為高電平，1為低電平），以方便調(diào)用。（3）利用初始化函數(shù)voidsetup將上述點陣屏所有的管腳定義為輸出模式。（4）在loop函數(shù)中，利用動態(tài)顯示技術(shù)（采用for循環(huán)結(jié)構(gòu)），遍歷顯示點陣屏的8行8列共64個LED，使其行管腳的電平狀態(tài)與二維數(shù)組中的值對應，列管腳則取反（！為取反運算符，高電平取反變?yōu)榈碗娖剑碗娖饺》?/p>