5×7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5×7 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5×7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、5×7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

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 — 5×7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。

4×4キーマトリックススイッチを作ってみる

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 — 5×7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);
}
}