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아두 이노 도트 매트릭스
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아두이노 강좌 #24 8×8 LED Dot Matrix 내부 구성과 기본 동작 방법::Blacklog
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8×8 LED의 내부 구성과 기본적인 동작 방법
LED Matrix 의 내부 구성과 Arduino Uno 를 사용하여 기본적인 동작 방법 및 코드 작성 주의 사항
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8×8 LED 도트 매트릭스 실험 | 싸이피아SCIPIA
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8×8 LED 도트 매트릭스 실험
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상품: 아두이노 8×8 도트매트릭스 LED 모듈 B177
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아두이노 8×8 도트매트릭스 LED 모듈 B177
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Interfacing 8×8 LED Dot Matrix with Arduino – Arduino Project Hub
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아두이노 강좌 #24 8×8 LED Dot Matrix 내부 구성과 기본 동작 방법
Arduino Uno LED Matrix
Arduino Uno 8×8 LED Dot Matrix Basic
LED Dot Matrix 는 옥외 전광판 등에서 볼 수 있는 LED타입의 표시 장치입니다. 표시 장치로 LED를 사용하는 경우 LCD에 비해 가시거리가 먼 장점이 있습니다. 그래서 야외에 사용되는 광고판, 신호등, 지하철 운행 알림등의 표시 장치들은 대부분 LED로 구성되어 있습니다. 8×8 LED는 아두이노에서 많이 사용되는 LED 표시 장치입니다. 본 포스트에서는 8×8 LED의 내부 구성과 기본적인 동작 방법 에 대해 설명합니다.
8×8 LED Dot Matrix
8×8 LED Matrix 외관 및 내부 회로
아래 그림은 제가 가지고 있는 8×8 LED Dot Matrix 의 외형과 내부 회로를 도식화한 그림입니다. 8×8 LED Matrix 는 제조사 및 기타 종류에 따라 핀 번호 및 내부 회로 구성이 달라, 사용하시는 부품의 데이터시트를 꼭 확인하셔야 합니다. 본 포스트에서는 아래와 같은 구성의 LED Matrix 기준으로 설명을 할 예정입니다.
8×8 LED Matrix
위와 같은 8×8 LED Matrix 가 있는 경우 빨간색으로 표시된 LED 를 켜기 위해서 Column 4 번은 HIGH, Row 3 번은 LOW로 입력 되어야 LED가 켜집니다. 다른 LED가 켜지는 원리도 동일 합니다.
8×8 LED 매트릭스 구동 방법
위의 설명에서 한 개의 LED를 켜기 위한 방법은 이해하는데 어려움이 없을 것이라 생각합니다.
아래와 도형을 출력 하기 위해서는 한 줄씩 LED 를 구동을 하는 방식으로 코딩하여 8×8 LED Display 를 사용 하 실 수 있습니다. 위의 회로와 같은 경우 아래와 같은 순서로 코드를 작성 할 수 있습니다.
1st ROW 데이터 8개의 Column 핀에 HIGH 또는 LOW 입력 : LED 모두 OFF 인 상태에서
ROW 1번핀 ‘LOW’ 입력 : LOW 되는 동안 LED 가 켜져 있는 시간
ROW 1번핀 ‘HIGH’ 입력 : LED 는 모두 OFF 상태
2nd ROW 데이터 8개의 Column 핀에 HIGH 또는 LOW 입력 : LED 모두 OFF 인 상태에서
ROW 2번 핀 ‘LOW’ 입력 : LOW 되는 동안 LED 가 켜져 있는 시간
ROW 2번 핀 ‘HIGH’ 입력 : LED 는 모두 OFF 상태
위의 순서대로 동작 반복….
LED Dot Matrix 동작 방식
LED Matrix 동작시 항상 모든 LED를 OFF상태에서 Column 의 데이터를 변경하시길 권장 드립니다. 각 ROW 활성화 하는 타이밍을 잘 조절 하면 문제가 없지만, LED OFF 상태에서 데이터 변경하지 않는 경우 잔상 효과가 있을 수 있습니다.
Hardware
아두이노 우노 보드에서 8×8 LED Dot Matrix 를 사용하기 위해 아래와 같이 회로를 연결 합니다.
Arduino Uno 8×8 LED Matrix 연결 회로도 및 연결 예시
회로 고려사항
아두이노 핀맵과 8×8 LED Dot Matrix 연결시 연결 핀은 연결하기 편한 다른 방법을 사용해도 무방합니다.
2.2kΩ 의 높은 저항을 사용한 이유는 Arduino Uno 에서 공급 할 수 있는 전류를 고려하여, 최대한 적은 전류도 구동하기 위해 사용되었습니다 .
2.2kΩ 이 Column Pin 에 연결되어야 하는지 또는 Row Pin 에 연결되어야 하는 기준은 8 Bit데이터를 기록되는 곳이 Column 이면 Column pin 에, Row 이면 Row pin 에 저항이 연결되어야 합니다. 아래 예제에서는 Column 핀에 데이터를 입력 후 한행(ROW) 씩 LED 를 켜고 끄는 방식을 사용하여 Column 핀에 저항을 연결하였습니다.
예제1 : 하트모양 출력1
코드
아래는 위의 회로도를 이용하여 LED Matrix 에 하트를 출력하는 예제입니다. 연결하는 Pinmap 이 다른 경우 선언문 #define 문에서 수정하여 반영 할 수 있습니다. 지난 FND 관련 예제의 코드와 유사한 방법으로 작성하였습니다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 // Coloumn Pin 할당 # define C1 9 # define C2 12 # define C3 7 # define C4 13 # define C5 A2 # define C6 6 # define C7 3 # define C8 A5 // Row Pin 할당 # define R1 2 # define R2 11 # define R3 10 # define R4 A4 # define R5 8 # define R6 A3 # define R7 4 # define R8 5 int colPin[ 8 ] = {C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8}; int rowPin[ 8 ] = {R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8}; int matrixHeart[ 8 ][ 8 ] = { { 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 }, // 0 { 0 , 1 , 1 , 0 , 0 , 1 , 1 , 0 }, // 1 { 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 }, // 2 { 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 }, // 3 { 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 }, // 4 { 0 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 0 }, // 5 { 0 , 0 , 1 , 1 , 1 , 1 , 0 , 0 }, // 6 { 0 , 0 , 0 , 1 , 1 , 0 , 0 , 0 }, // 7 }; void setup () { for ( int i = 0 ; i < 8 ; i + + ) { pinMode (colPin[i], OUTPUT ); digitalWrite (colPin[i], LOW ); // Column 핀은 LOW 로 초기화 pinMode (rowPin[i], OUTPUT ); digitalWrite (rowPin[i], HIGH ); // Row 핀은 HIGH 로 초기화 } } void loop () { for ( int i = 0 ; i < 8 ; i + + ) { for ( int j = 0 ; j < 8 ; j + + ) { digitalWrite (colPin[j], matrixHeart[i][j]); // Column 핀에 데이터 쓰기 } digitalWrite (rowPin[i], LOW ); // i LOW 켜기 delayMicroseconds ( 100 ); digitalWrite (rowPin[i], HIGH ); // i LOW 끄기 -> 모든 LED 끄기 } } Colored by Color Scripter cs
코드 설명
LED Dot Matrix 출력 코드의 핵심은 아래 그림과 같이 Dot Matrix 에 출력할 데이터와, 출력하는 코드 입니다. matrixHeart 배열은 아래 그림과 같이 Heart 모양의 출력을 보내기 위한 데이터 배열입니다. loop() 함수내의 for문에서 수행하는 내용은 matrixHeart 배열의 첫 번째 인덱스 데이터를 Column 8핀에 데이터를 각가 입력 후 Row1 만 활성화, 다음 배열 인덱스의 데이터를 Column 8핀에 데이터 입력 후 Row 2만 활성화 하는 과정을 반복합니다.
LED Dot Matrix 코드 설명 그림
실행 결과
프로그램을 실행하면 아래 그림과 같이 LED Matrix 에 하트 모양이 출력 됩니다.
예제1 하트 모양 출력 결과
예제1 문제점 : 데이터 사이즈
예제1의 코드는 이해를 돕기 위해 지난 FND 출력 코드 스타일과 유사하게 작성하였습니다. 이와 같이 코드를 사용하는 경우 출력 데이터를 담고 있는 matrixHeart 의 데이터 크기가 불필요하게 크다는 단점이 있습니다. 예제1코드에서 사용한 matrixHeart 의 데이터 크기는 int 형(Arduino Uno 기준 2Byte)으로 선언되어 8 x 8 x 2Byte = 128 Byte 입니다. 8×8 디스플레이에 하트를 출력하기 위해 128 Byte 를 사용하였습니다.
Arduino Uno 의 경우 전역 변수가 저장될 수 있는 데이터 공간은 2KByte 입니다. 예제1과 같이 표시할 데이터를 저장하는 경우 대략 2,048 / 128 = 16 문자 정도만 처리 가능합니다. 이는 아주 단순하게 계산한 것으로 프로그램 메모리는 제외된 상태입니다. 즉, 많은 데이터 출력을 하기 위해서 출력할 데이터 저장 방식이 변경 될 필요성이 있습니다.
예제2는 8×8 LED Dot Matrix 를 사용하기 위해 1Pixel 당 1bit 의 용량을 사용하도록 수정된 코드입니다. 예제1는 1Pixel 처리를 위해 16Bits (2Byte) 가 사용되었습니다.
예제2 : 하트모양 출력2
코드
예제1과 동일한 동작을 하지만, 데이터 저장 방법과 처리 방법을 변경하였습니다. 예제1은 8×8 1화면을 출력하기 위해 128 Byte 를 사용하였으나, 예제2는 8Byte 를 사용 합니다.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 // Coloumn Pin 할당 # define C1 9 # define C2 12 # define C3 7 # define C4 13 # define C5 A2 # define C6 6 # define C7 3 # define C8 A5 // Row Pin 할당 # define R1 2 # define R2 11 # define R3 10 # define R4 A4 # define R5 8 # define R6 A3 # define R7 4 # define R8 5 // Bit 추출 메크로 : data 에서 loc 번째 비트 부터 area 영역 만큼 추출 // ex) extract_bits( 0b00000010, 1, 2) 결과 1 -> 0b00000010 데이터의 2번째 비트 1크기 만큼 추출 # define extract_bits(data, area, loc) (((data) > > (loc)) & (area)) int colPin[ 8 ] = {C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8}; int rowPin[ 8 ] = {R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8}; const byte heart8x8[ 8 ] = { 0b00000000 , 0b01100110 , 0b11111111 , 0b11111111 , 0b11111111 , 0b01111110 , 0b00111100 , 0b00011000 }; void setup () { for ( int i = 0 ; i < 8 ; i + + ) { pinMode (colPin[i], OUTPUT ); digitalWrite (colPin[i], LOW ); // Column 핀은 LOW 로 초기화 pinMode (rowPin[i], OUTPUT ); digitalWrite (rowPin[i], HIGH ); // Row 핀은 HIGH 로 초기화 } } void loop () { for ( int i = 0 ; i < 8 ; i + + ) { for ( int j = 0 ; j < 8 ; j + + ) { digitalWrite (colPin[j], extract_bits(heart8x8[i], 0x01 ,j)); // Coloumn 핀에 데이터 쓰기 } digitalWrite (rowPin[i], LOW ); // i 행 활성화 delayMicroseconds ( 100 ); digitalWrite (rowPin[i], HIGH ); // i 행 비활성화 } } Colored by Color Scripter cs 코드 설명 예제1과 차이점은 27번 줄의 heart8x8 배열 선언 방법과 53번 줄에서 Column 핀에 데이터를 출력하는 방식이 변경 되었습니다. heart8x8 배열은 1차원 배열로 1개의 인덱스당 8bit 의 데이터를 가지고 있습니다. 53번 줄에 사용된 extract_bits() 는 데이터 비트 연산으로, 22번 줄에 메크로로 정의 되어 있습니다. extract_bits(heart8x8[i], 0x01, j) 에서 반환하는 값은 heart8x8 의 i 인덱스에서, j번째 비트를 추출 합니다. 실행 결과는 예제 1과 동일합니다. LED Dot Matrix 코드 설명 그림 예제1, 예제2 차이점 아래 그림은 예제1, 예제2 각각 빌드 후 메모리 사용량을 비교한 그림입니다. 표시할 데이터가 늘어나면 늘어날수록 차이가 커진다는 점을 참고해주세요. 예제1, 예제2 메모리 용량 비교 마무리 본 포스트에서는 8x8 LED Matrix 의 내부 구성과, Arduino Uno 를 사용하여 기본적인 동작 방법 및 코드 작성 주의 사항 에 대해 소개하였습니다. LED Matrix 동작 방식이나 본 포스트의 코드가 이해 되지 않으시는 분은 이전의 FND 관련 포스트를 보시면 이해하는데 도움이 될 수 있습니다. 필요하시면 하단의 링크를 참고해주세요. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.^^😁
상품: 아두이노 8×8 도트매트릭스 LED 모듈 B177
아두이노 8×8 도트매트릭스 LED 모듈 B177
1. 주문하신 물품의 총 결제금액이 15만원 이상 (환율의 변동에 따라 다를 수 있음) 이면 과부가세가 발생합니다. 관부가세는 고객님께서 부담하시는 금액으로 문자를 통해 입금내역이 발송되며 해당 관세사로 입금하시면 통관처리됩니다.
2. 해외구매 특성상 주문에서 배송까지는 평균 10~15일이 소요됩니다. 간혹 현지 제품 수급에 따라 부득이하게 시일이 더 소요 될 수 있으니 구매시 좀 더 여유있게 주문하시길 권합니다.
3. 해외 내수품인 관계로 A/S에 대해서는 별도의 책임을 지지 않습니다.
4. 해외배송 특성상 주문접수후 배송상태가 배송준비중으로 넘어간 경우 해외에서 국내로의 배송이 이루어지고 있다는 뜻입니다. 따라서 배송준비중으로 배송상태가 넘어간 경우 취소및 반품이 불가하므로 이점 양해 부탁드립니다.
5. 타 해외구매대행 사이트에서 주문하신 물건과 주문날짜가 겹치지않도록 주의해 주십시오. 통관날짜가 같을 경우 합산관세가 부가되게 됩니다.
Interfacing 8×8 LED Dot Matrix with Arduino
//We always have to include the library
#include “LedControl.h”
/*
Now we need a LedControl to work with.
***** These pin numbers will probably not work with your hardware *****
pin 12 is connected to the DataIn
pin 11 is connected to LOAD(CS)
pin 10 is connected to the CLK
We have only a single MAX72XX.
*/
LedControl lc = LedControl ( 12 , 10 , 11 , 1 );
/* image switching time */
unsigned long delaytime1 = 500 ;
unsigned long delaytime2 = 50 ;
void setup () {
/*
The MAX72XX is in power-saving mode on startup,
we have to do a wakeup call
*/
lc . shutdown ( 0 , false );
/* Set the brightness to a medium values */
lc . setIntensity ( 0 , 8 );
/* and clear the display */
lc . clearDisplay ( 0 );
}
/*
This method will display the characters for the
word “Arduino” one after the other on the matrix.
(you need at least 5×7 leds to see the whole chars)
*/
void writeArduinoOnMatrix () {
/* here is the data for the characters */
byte a [ 5 ] = { B01111110 , B10001000 , B10001000 , B10001000 , B01111110 };
byte r [ 5 ] = { B00010000 , B00100000 , B00100000 , B00010000 , B00111110 };
byte d [ 5 ] = { B11111110 , B00010010 , B00100010 , B00100010 , B00011100 };
byte u [ 5 ] = { B00111110 , B00000100 , B00000010 , B00000010 , B00111100 };
byte i [ 5 ] = { B00000000 , B00000010 , B10111110 , B00100010 , B00000000 };
byte n [ 5 ] = { B00011110 , B00100000 , B00100000 , B00010000 , B00111110 };
byte o [ 5 ] = { B00011100 , B00100010 , B00100010 , B00100010 , B00011100 };
/* now display them one by one with a small delay */
lc . setRow ( 0 , 0 , a [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , a [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , a [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , a [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , a [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , r [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , r [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , r [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , r [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , r [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , d [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , d [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , d [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , d [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , d [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , u [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , u [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , u [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , u [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , u [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , i [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , i [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , i [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , i [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , i [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , n [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , n [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , n [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , n [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , n [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , o [ 0 ]);
lc . setRow ( 0 , 1 , o [ 1 ]);
lc . setRow ( 0 , 2 , o [ 2 ]);
lc . setRow ( 0 , 3 , o [ 3 ]);
lc . setRow ( 0 , 4 , o [ 4 ]);
delay ( delaytime1 );
lc . setRow ( 0 , 0 , 0 );
lc . setRow ( 0 , 1 , 0 );
lc . setRow ( 0 , 2 , 0 );
lc . setRow ( 0 , 3 , 0 );
lc . setRow ( 0 , 4 , 0 );
delay ( delaytime1 );
}
/*
This function lights up some Leds in a row.
The pattern will be repeated on every row.
The pattern will blink along with the row-number.
row number 4 (index==3) will blink 4 times etc.
*/
void rows () {
for ( int row = 0 ; row < 8 ; row ++ ) { delay ( delaytime2 ); lc . setRow ( 0 , row , B10100000 ); delay ( delaytime2 ); lc . setRow ( 0 , row ,( byte ) 0 ); for ( int i = 0 ; i < row ; i ++ ) { delay ( delaytime2 ); lc . setRow ( 0 , row , B10100000 ); delay ( delaytime2 ); lc . setRow ( 0 , row ,( byte ) 0 ); } } } /* This function lights up some Leds in a column. The pattern will be repeated on every column. The pattern will blink along with the column-number. column number 4 (index==3) will blink 4 times etc. */ void columns () { for ( int col = 0 ; col < 8 ; col ++ ) { delay ( delaytime2 ); lc . setColumn ( 0 , col , B10100000 ); delay ( delaytime2 ); lc . setColumn ( 0 , col ,( byte ) 0 ); for ( int i = 0 ; i < col ; i ++ ) { delay ( delaytime2 ); lc . setColumn ( 0 , col , B10100000 ); delay ( delaytime2 ); lc . setColumn ( 0 , col ,( byte ) 0 ); } } } /* This function will light up every Led on the matrix. The led will blink along with the row-number. row number 4 (index==3) will blink 4 times etc. */ void single () { for ( int row = 0 ; row < 8 ; row ++ ) { for ( int col = 0 ; col < 8 ; col ++ ) { delay ( delaytime2 ); lc . setLed ( 0 , row , col , true ); delay ( delaytime2 ); for ( int i = 0 ; i < col ; i ++ ) { lc . setLed ( 0 , row , col , false ); delay ( delaytime2 ); lc . setLed ( 0 , row , col , true ); delay ( delaytime2 ); } } } } void loop () { writeArduinoOnMatrix (); rows (); columns (); single ();
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