5x7ドットマトリクスLEDで文字を出力してみる

なんかのときに秋月で買った5x7 ドットマトリクスLEDが家にあったんで光らせてみました。

今回はArduino (ProMicro)で5x7ドットマトリクスLEDを光らせて文字を出力するまでの手順を紹介しています。
原理確認のために、5x7ドットマトリクスLEDをゆっくりと光らせた動画も載せてますので、興味があればそちらだけでも見ていってください。→動画位置までジャンプ

ドットマトリクスLEDについて
回路を描いてみる
コードを書いてみる
動かしてみる
何が起こってるか見てみる

ドットマトリクスLEDについて

ドットマトリクスLEDのデータシートを確認すると、中身の回路はこんな感じです。

f:id:moutakusan:20201103210417p:plain — 5x7ドットマトリックス回路図

光らせ方の原理は前回作ったキーマトリックススイッチと同じですね。

geekyfab.com

キーマトリックススイッチのスイッチ部をLEDに置き換えたものと言えます。

COL①～⑤を順番にHighにしていって、タイミングを合わせて光らせたい場所のROW①～⑦をLowにして電流を流すことで、特定のLEDだけを光らせることができます。例えば左上端のLEDだけを光らせたければ、COL①がHighのタイミングでROW①をLowにすればいいですね。
(ROW②～⑦は電流が流れないようにHighか開放状態にします)

これを人の目にもとまらぬ速さで全LEDに対して行うと、残像効果でまるで全LEDが同時に光っているように見えるという算段です。

この記事の最後に、ドットマトリクスLEDをゆっくり光らせたときの動画も載せてます。
そちらを見れば、わかりやすいかも。→動画位置までジャンプ

回路を描いてみる

ドットマトリクスLEDを光らせるための回路はこんな感じにしました。

f:id:moutakusan:20201103220236p:plain — 5x7ドットマトリクスLED点灯回路

抵抗はLEDに流れる電流を制限して、LEDの明るさを調整するためのものです。
抵抗値は、LEDに流したい電流値とデータシートに書いてあるLEDの順方向電圧から計算します。
今回は、電流を適当に10mAとして、順方向電圧が3.2Vくらいになるようなので、
　　(5-3.2)V/0.01A = 180ohm
の抵抗を使用しました。

コードを書いてみる

COL①～⑤をHighに走査して、タイミングを合わせてROW①～⑦をLOWにします。
とりあえず、"A"と出力してみましょうか。

const int columnPinNumber[] = {9,10,14,15,16};
const int rowPinNumber[] = {2,3,4,5,6,7,8};

// "A"
bool LEDMatrix[7][5] ={
  {0,1,1,1,0},
  {1,0,0,0,1},
  {1,0,0,0,1},
  {1,0,0,0,1},
  {1,1,1,1,1},
  {1,0,0,0,1},
  {1,0,0,0,1}
};

void init5x7DotMatrixLED(int columnPinNumber[5], int rowPinNumber[7]);
void bright5x7DotMatrixLED(int columnPinNumber[5], int rowPinNumber[7], bool LEDMatrix[7][5]);
void openDrain(int pin, bool state);

void setup() {
  init5x7DotMatrixLED(columnPinNumber,rowPinNumber);
}

void loop() {
  bright5x7DotMatrixLED(columnPinNumber,rowPinNumber,LEDMatrix);
}

//5x7 Dot Matrix LED初期化関数
void init5x7DotMatrixLED(int columnPinNumber[5], int rowPinNumber[7]){
  for(int i=0; i<=4; i++){
    pinMode(columnPinNumber[i],OUTPUT);
    digitalWrite(columnPinNumber[i],LOW);
  }

  for(int i=0; i<=6; i++){
    openDrain(columnPinNumber[i],HIGH);
  }
}

//5x7 Dot Matrix LED 点灯関数
void bright5x7DotMatrixLED(int columnPinNumber[5], int rowPinNumber[7], bool LEDMatrix[7][5]){
  for(int i=0; i<=4; i++){
    digitalWrite(columnPinNumber[i],HIGH);
    for(int j=0; j<=6; j++){
      openDrain(rowPinNumber[j],1-LEDMatrix[j][i]);
      delayMicroseconds(476);     //=60Hz
      openDrain(rowPinNumber[j],HIGH);
    }
    digitalWrite(columnPinNumber[i],LOW);
  }
}

//オープンドレイン動作関数
void openDrain(int pin, bool state){
  if(state == HIGH){
    pinMode(pin,INPUT);
  }
  else if (state == LOW){
    pinMode(pin,OUTPUT);
    digitalWrite(pin,LOW);    
  }
}