Arduino編程控制與應(yīng)用 課件4-3 完成點(diǎn)亮“笑臉”的實(shí)現(xiàn)

Arduino編程控制與應(yīng)用能力模塊四掌握Arduino編程語言的進(jìn)階應(yīng)用任務(wù)三完成點(diǎn)亮“笑臉”的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)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(gè)led點(diǎn)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(xué)習(xí)，我們已經(jīng)學(xué)會了Arduino控制led燈的亮與滅，那么同學(xué)們知道如何利用Arduino在LED點(diǎn)陣顯示模塊上顯示畫面嗎？新授Newteaching1目錄一、LED點(diǎn)陣的原理三、LED點(diǎn)陣的檢測五、LED點(diǎn)陣的應(yīng)用領(lǐng)域二、LED點(diǎn)陣的控制四、微秒級的延時(shí)函數(shù)一、LED點(diǎn)陣的原理

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

一、LED點(diǎn)陣的原理

8×8LED點(diǎn)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(diǎn)陣的原理

國產(chǎn)點(diǎn)陣各端子對應(yīng)的名稱一般如圖所示，對于行共陽連接方式的點(diǎn)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(fù)極，如此類推。一、LED點(diǎn)陣的原理

LED點(diǎn)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(gè)管腳。其中2、7、A3、5、13、A2、12、A0是連接點(diǎn)陣屏正極，管腳按R1~R8排序；6、11、10、3、A1、4、8、9是連接點(diǎn)陣屏負(fù)極，管腳按C1~C8排序。其中每個(gè)負(fù)極的管腳連接220Ω的電阻，電路原理圖如圖所示。二、LED點(diǎn)陣的控制

11.同時(shí)點(diǎn)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?yàn)榈?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(diǎn)亮（即4個(gè)LED同時(shí)被點(diǎn)亮），如圖所示。22.為了解決同時(shí)被點(diǎn)亮的問題，采用動(dòng)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(dú)立的問題。通過使用該項(xiàng)技術(shù)，我們點(diǎn)亮了單個(gè)LED而沒有使在同一行或同一列中的其他LED也被點(diǎn)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(diǎn)亮。通過以非?？斓乃俾剩ù笥?00Hz）向下掃描每一行點(diǎn)亮這行相應(yīng)列中的LED，人類的眼睛將以靜態(tài)的方式感知這個(gè)圖像，因此在LED顯示器上看到一個(gè)“笑臉”圖像。3三、LED點(diǎn)陣的檢測

如果不確定LED點(diǎn)陣各管腳對應(yīng)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(shí)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(shí)函數(shù)

1.因?yàn)槊枯喰枰獟呙?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(shí)間1ms，會導(dǎo)致每輪間隔時(shí)間約為64ms，這時(shí)點(diǎn)陣顯示的圖像會出現(xiàn)明顯的閃爍。2.因此，設(shè)置每顆發(fā)光二極管狀態(tài)保持時(shí)間為200微秒。3.延時(shí)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(shí)函數(shù)delayMicroseconds()。五、LED點(diǎn)陣的應(yīng)用領(lǐng)域STEP2STEP1LED點(diǎn)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(diǎn)，能構(gòu)成各種尺寸的顯示屏，則被廣泛應(yīng)用于大型LED智能顯示屏、智能儀器儀表和機(jī)電一體化設(shè)備的顯示屏中。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息處理技術(shù)的發(fā)展，LED點(diǎn)陣顯示屏正作為一種新的傳媒工具，在越來越多的領(lǐng)域中發(fā)揮作用。任務(wù)實(shí)施2TaskImplementation一、任務(wù)準(zhǔn)備（一）軟件及硬件準(zhǔn)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(gè)/人4鼠標(biāo)1個(gè)/人5ArduinoUNO開發(fā)板1塊/人6LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板1塊/人7USB串口線1根/人一、任務(wù)準(zhǔn)備（二）場地設(shè)備準(zhǔn)備（三）安全防護(hù)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施前需要做好場地防護(hù)準(zhǔn)備以及檢查實(shí)訓(xùn)場地和設(shè)備設(shè)施是否及存在安全隱患，如不正常請匯報(bào)老師并進(jìn)行處理方可實(shí)施任務(wù)。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(diǎn)陣擴(kuò)展板連接時(shí)，針腳要對孔，插入時(shí)要小心，避免陣腳變歪或折斷。

二、實(shí)施步驟（一）認(rèn)識LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板

LED點(diǎn)陣擴(kuò)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(shí)施步驟（一）認(rèn)識LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板

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

二、實(shí)施步驟（一）認(rèn)識LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板

每個(gè)LED放置在行線和列線的交叉點(diǎn)上，當(dāng)對應(yīng)的某一行電平拉高，某一列電拉低，則對應(yīng)交叉點(diǎn)的LED就會點(diǎn)亮。其對應(yīng)內(nèi)部管腳定義如圖所示：比如要點(diǎn)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(gè)LED的點(diǎn)亮方法同理，通過LED的組合點(diǎn)亮可以實(shí)現(xiàn)不同圖案的顯示。

二、實(shí)施步驟（一）認(rèn)識LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板

如圖所示，S代表點(diǎn)陣屏負(fù)極，D代表點(diǎn)陣屏正極。使用說明：LED點(diǎn)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(gè)管腳，其中2、7、A3、5、13、A2、12、A0是點(diǎn)陣屏負(fù)極(引腳按S1~S8排序)，6、11、10、3、A1、4、8、9是點(diǎn)陣屏正極(引腳按D1~D8排序)，其中負(fù)極的引腳連接220Ω的電阻，共有8個(gè)管腳連接了。

二、實(shí)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(shí)施步驟（二）控制電路連接

步驟2：LED點(diǎn)陣擴(kuò)展板安裝在Arduino開發(fā)板上。

二、實(shí)施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟1：打開ArduinoIDE軟件，進(jìn)入界面。

二、實(shí)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(yīng)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(gè)COM10端口，那么COM10就是對應(yīng)的端口。

二、實(shí)施步驟（三）控制程序編寫與上傳

步驟3：新建一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)陣擴(kuò)展板上會顯示出一個(gè)“笑臉”。

二、實(shí)施步驟（四）控制程序解析

（1）首先使用一維數(shù)組定義點(diǎn)陣屏的行管腳和列管腳與arduinoUNO板管腳的對應(yīng)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(yīng)點(diǎn)陣屏的行和列管腳電平狀態(tài)定義成一個(gè)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(diǎn)陣屏所有的管腳定義為輸出模式。（4）在loop函數(shù)中，利用動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)（采用for循環(huán)結(jié)構(gòu)），遍歷顯示點(diǎn)陣屏的8行8列共64個(gè)LED，使其行管腳的電平狀態(tài)與二維數(shù)組中的值對應(yīng)，列管腳則取反（！為取反運(yùn)算符，高電平取反變?yōu)榈碗娖?，低電平取?/p>