使用 Arduino Uno 操作一个 8x8 LED 矩阵

1) ARDUINO UNO

Arduino 是一个基于易于使用的硬件和软件的开源电子平台。Arduino 板子能够读取输入信号——例如传感器上的光、按钮上的手指触碰，或 Twitter 上的消息——并将其转换为输出动作，比如启动电机、点亮 LED 或在线发布内容。通过向板子上的微控制器发送一系列指令，你可以告诉它该做什么。为此，我们使用 Arduino 编程语言(基于 Wiring)以及基于 Processing 的 Arduino 软件(IDE)。

多年来，Arduino 已成为成千上万项目的“大脑”，从日常用品到复杂的科学仪器，无所不包。一个全球性的创客群体——包括学生、爱好者、艺术家、程序员和专业人士——围绕这一开源平台聚集在一起，他们的贡献汇聚成大量可获取的知识，对初学者和专家都大有帮助。

2) LED矩阵

什么是LED矩阵?LED矩阵是一种点阵显示屏，具有较低的分辨率，适用于工业或商业显示设备，也广泛用于业余人士的人机交互装置。它包含一个二维的二极管矩阵，阴极按行连接，阳极按列连接。通过控制每一对列或行上的二极管通电，可以独立控制每个LED点。这种矩阵因其能够显示静态和动态图像与文字而广受欢迎。图中展示了LED矩阵的示意图。

LED矩阵的类型：

LED矩阵在工业和商业领域应用广泛，本文将介绍其中一些根据结构分类的类型。

•8×8点阵

•5×7点阵

•128×16双线阵

•128×32四线阵

•128×64八线阵

•8×8点阵

在点阵中，二极管以行和列的方式连接在一起，目的是减少驱动点发光二极管所需的引脚数量。假设一个8×8点阵，每个发光二极管像素需要64个I/O引脚来显示。为了构成8×8点阵，所有阳极(anodes)都通过R1到R8的行进行连接，阴极(cathodes)则通过C1到C8的列进行连接。这样，所需的I/O引脚数量减少了16，如下图所示。

根据图示，每个LED都由其对应的行号和列号进行寻址。如果将R5拉高，同时将C4拉低，则第五行第四列的LED就会被点亮;同样，也可以通过逐行扫描或逐列扫描来实现显示效果。

5×7点阵：

一个5×7的LED矩阵包含5行和7列的发光二极管，这些二极管按图3所示方式连接起来。如图所示，若要显示字母“A”，首先将C1列拉高，并通过阻断其地线路径使其他列保持低电平。此时C1列已拉高，需开启该列中R2至R7行的LED。这是通过向这些行施加正向偏置电压来实现的。接下来选择C2列，取消选择其他列，并在R1和R5之间施加正向偏置电压，依此类推。

点阵的构造：

如果想制作自己的原型显示屏，这种显示结构非常简单。二极管只需焊接在Vero板或预先制作好的双面或单面电路板上即可。假设我们想要制作图2所示的8×8点阵原型显示屏，则需要64个发光二极管。这些二极管被焊接在面包板或单面电路板上。每个二极管的正极连接到另一个二极管的正极，以构成行;同样，8行由每个二极管的正极依次连接而成。每个二极管的负极则连接到另一个二极管的负极，从而构成列。所有这些二极管通过裸铜线相互连接，且所有连接必须正确焊接，否则无法实现各部分之间的良好连接。

点阵与微控制器的接口：

点阵显示屏由行和列组成，LED灯通过这些行和列连接。这些灯可以随意开关，但只能通过微控制器来实现。本文将介绍如何将PIC微控制器与图中所示的点阵显示屏进行接口连接。

3) 蓝牙模块

蓝牙是一种无线通信技术标准，通过短波长的超高频(UHF)无线电波，在固定设备与移动设备之间进行短距离数据传输。其工作频率范围位于工业、科学和医疗无线电频段，即2.402 GHz至2.480 GHz，并可用于构建个人局域网(PAN)。最初设计时，蓝牙旨在作为RS-232数据线的无线替代方案。

HC-05模块信息

HC-05模块配备红色LED灯，用于指示连接状态，即蓝牙是否已连接。在连接到HC-05模块之前，该红灯会以周期性方式持续闪烁。当成功连接到其他蓝牙设备后，闪烁频率将减慢至每两秒一次。

该模块工作电压为3.3V，但也可使用5V电源供电，因为模块内置了5V转3.3V的稳压器。

由于HC-05蓝牙模块的收发端(RX/TX)工作电平为3.3V，且微控制器能够检测到3.3V电平，因此无需对HC-05模块的发送电平进行转换。但我们需将微控制器的发送电平调整至HC-05模块的接收端(RX)输入电平。

本文编译自hackster.io