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如何使用Arduino和LED矩陣構建簡單的二進制時鐘

39度創意研究所 ? 2019-07-25 18:51 ? 次閱讀

在這個初學者項目中,我們通過構建LED矩陣和使用Arduino來創建二進制時鐘

本文將向您介紹LED多路復用以及如何利用這種技術構建可用于許多不同項目的LED陣列。在這種特殊情況下,我們將構建一個二進制時鐘。

如何設置LED多路復用

這是一種非常簡單的技術創建LED矩陣,每個二極管可以尋址和打開和關閉。您首先必須決定是要構建共陰極還是共陽極陣列。雖然電路略有不同,但兩種方法基本上都是相似的:

創建LED矩陣的電路圖。

As你可以看到,我們正在為這個項目建立一個共同的陰極矩陣。因此,LED的陰極連接在一起,然后通過NPN晶體管連接到GND。電阻R1至R4是LED的限流電阻,R5至R10是晶體管。

如何尋址各個LED

每個二極管在這個數組中有自己的地址,可以單獨打開和關閉。如果您在尋址LED時遇到問題,可以將上圖中的數組劃分為行和列,并為每個數組分配如下名稱:

通過將電路劃分為行和列來對矩陣內的每個LED進行尋址。

要打開LED9,需要在晶體管D的基極提供電壓,并將線路3連接到電源。您可以通過在當前激活的LED之間快速切換來使其看起來像多個LED一樣。

構建二進制時鐘

讓我們把我們的LED陣列使用Arduino Uno打開和關閉LED,DS3231和實時時鐘模塊以便跟蹤時間,從而很好地利用和構建二進制時鐘。

首先構建LED矩陣從上面。它看起來有點亂,但連接LED需要所有跳線

首先構建LED矩陣。

第1行到第4行連接到Arduino引腳2到5,6列連接到引腳6到11.您可以在下面看到這些連接。

將LED連接到Arduino。

固件

首先編寫一個小測試草圖,將矩陣中的每個LED依次打開。如果所有LED都以正確的順序點亮,則陣列連接正確。

void?setup()
{
??pinMode(2,?OUTPUT);??//?1
??pinMode(3,?OUTPUT);??//?2
??pinMode(4,?OUTPUT);??//?3
??pinMode(5,?OUTPUT);??//?4
??pinMode(6,?OUTPUT);??//?A
??pinMode(7,?OUTPUT);??//?B
??pinMode(8,?OUTPUT);??//?C
??pinMode(9,?OUTPUT);??//?D
??pinMode(10,?OUTPUT);?//?E
??pinMode(11,?OUTPUT);?//?F
}
void?loop()
{
??for(int?i?=?6;?i? ??{
????digitalWrite(i,?1);
????
????for(int?u?=?2;?u? ????{
??????????digitalWrite(u,?1);
??????????delay(250);
??????????digitalWrite(u,?0);
????}

????digitalWrite(i,?0);
??}
}

如上所述,主固件連接DS3231 RTC模塊并讀取時間。然后,它將值轉換為二進制,并將相應的LED切換為ON。

您需要從Github下載Arduino IDE庫。固件在本文末尾以可下載的.zip文件的形式提供。上傳代碼后,您的Arduino應顯示正確的時間 - 在此特定示例中,時間為21:45:11。

我們完成的二進制時鐘。

為什么制造商使用LED矩陣?

LED矩陣在許多應用中都非常有用,比如這個簡單的二進制時鐘。重要的是要了解晶體管如何作為開關工作以及如何單獨控制元件陣列中的每個LED。

然而,這種方法遠非完美,因為它占用了許多I/O端口并且受到限制可以同時打開多少個LED。但它很容易理解和構建。

如果你想減少必要的I/O行數,你可以嘗試使用BCD到十進制解碼器,如CD4028B(PDF),你可以看看在其他技術如Charlieplexing,或者你可以使用完全不同的方法(例如,可尋址的LED條)。

利用LED矩陣的其他項目

  • 如何制作MIDI音序器
  • 如何制作由Android App和GreenPAK的I2C控制的Arduino LED矩陣
  • 如何制作8-使用Arduino進行位點矩陣顯示
  • 如何使用Arduino和LED矩陣進行連接四場游戲
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NCP5623C LED驅動器 I2C控制RGB 三路輸出

3C混合模擬電路是三路輸出LED驅動器,專用于RGB照明或背光LCD顯示器。內置DC-DC轉換器基于高效電荷泵結構,工作模式為1x和2x。它提供了94%的峰值效率。小巧的封裝使該器件適用于房間有限的便攜式應用。 特性 優勢 2.7至5.5 V輸入電壓范圍 支持任何鋰離子電池供電系統 RGB功能完全支持 處理寬色顯示 可編程集成逐漸調光 最大限度地減少CPU軟件工作量 90 mA輸出電流能力 支持非常明亮的LCD背光 94%峰值效率 減少電池電流消耗 內置短路保護 無風險支持輸出短路 提供三個獨立的LED驅動器 生成廣泛的配色方案 支持完整的I 2 C協議 提供簡單的面向數據總線的操作 嵌入式OVP和開放式負載保護 支持無負載的開放狀態 應用 終端產品 多色照明 便攜式背光 相機閃光燈 LCD和鍵盤同時驅動 手機 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NCP5623C LED驅動器 I2C控制RGB 三路輸出

NCP5603 白光LED驅動器 高效率 電荷泵轉換器

3是一款專用于中等功率白光LED應用的集成電路。電源轉換是通過電荷泵結構實現的,使用兩個外部陶瓷電容器,使系統極小。該器件通過低電池電壓源為負載提供恒定電壓。它特別適用于低成本,低功耗應用中的高效LED,具有較長的電池壽命。 特性 寬電池供電電壓范圍:2.7
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NCP5603 白光LED驅動器 高效率 電荷泵轉換器

HBL5006 LED電子分流器

6系列是電子分流器,在LED進入開路狀態時提供電流旁路。當受到瞬態和喘振條件時,LED本質上非常脆弱。還有許多情況必須保持LED照明的高可靠性,例如前燈,燈塔,橋梁,飛機,跑道等。在這些情況下,分流裝置的低成本添加將充分保證如果一個LED失效打開,整串LED將不會熄滅。分流裝置也適用于需要電路連續性的其他負載。這些器件設計用于30至500 mA的電流。 特性 雙向設備 如果LED自行恢復或被替換,則自動重新安裝 導通電壓通常為1.1 V 關斷狀態電流小于1.0μA 需要UniqueSite和控制變更要求的汽車和其他應用的SZ前綴; AEC-Q101合格且PPAP能力 這些器件無鉛且符合RoHS標準 應用 預防性維護不切實際的LED 汽車LED大燈 汽車LED應用 具有高可靠性要求的LED 開路條件下的撬棍保護 敏感電路的過壓保護 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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HBL5006 LED電子分流器

HBL1015 LED分流器

5 / 25系列是電子分流器,在LED進入開路狀態時提供電流旁路。當受到瞬態和浪涌條件時,LED是非常脆弱的。在許多情況下,LED照明的高可靠性必須保持,例如在前燈,燈塔,橋梁,飛機,跑道等中。在這些情況下,HBL設備的低成本添加將充分保證如果一個LED失效打開,整個LED串將會熄滅。 HBL器件也適用于需要電路連續性的其他負載。這些設備可以使用140至500 mA的電流。 特性 雙向設備 如果LED自行恢復或已更換,則自動重置 導通電壓通常為1.8 V 關斷狀態電流小于0.5μA 這些是無鉛設備 應用 預防性維護不切實際的LED LED大燈 具有高可靠性要求的LED 開路條件下的撬棒保護 敏感電路的過壓保護 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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HBL1015 LED分流器

HBL1025 LED分流器

信息 HBL1015 / 25系列是電子分流器,在LED進入開路狀態時提供電流旁路。當經受瞬態和浪涌條件時,LED非常脆弱。在許多情況下,必須保持LED照明的高可靠性,例如前燈,燈塔,橋梁,飛機,跑道等。在這些情況下,HBL設備的低成本添加將充分保證如果一個LED失效打開,整個LED串將會熄滅。 HBL器件也適用于需要電路連續性的其他負載。設備可以使用140至500 mA的電流。 雙向設備 如果LED自身恢復或更換,則自動重置 ON狀態電壓通常1.8 V 關斷狀態電流小于0.5μA 這些是無鉛器件...
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HBL1025 LED分流器

LC75805PE LCD驅動器,1/1至1/4負載,帶LED驅動器,通用

信息 LC75805PE是1/1至1/4占空比的通用LCD顯示驅動器,LED驅動器通過控制器控制用于儀表板顯示。此外,LC75805PE能夠直接驅動多達48個LED和最多140個段的LCD,并具有內置的7ch PWM功能,用于LED的亮度調節。此外,由于內置振蕩器電路,可以減少外部電阻和電容振蕩。 靜態驅動開關,1/2負載驅動,1/3負載驅動和1/4負載驅動器可通過串行數據控制。 靜態驅動器(1/1負載驅動器):最多可驅動38段。 1/2負載驅動器:能夠驅動 1/3 Duty Drive:最多可驅動108段。 1/4 Duty Drive:最多可驅動140段。 通用和段輸出波形的幀頻可以通過串行數據控制。 打開/關閉LED可以通過串行數據控制。 (最多可驅動48個LED) 內置7ch PWM功能,用于LED的亮度調節。 (128步的分辨率) LED驅動器輸出波形的幀頻可以通過串行數據控制。 串行數據輸入支持與系統控制器的“計算機控制總線”格式通信。 (支持5 V操作) 備份功能和通過省電模式強制關閉所有段可由串行數據控制。 內部振蕩器操作模式和外部開關時鐘操作模式可以通過串行數據控制。 通用性很高,因為顯示數據直接顯示而無需解碼器電路的干預。 INH引腳允許強制顯示 內置振蕩器...
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LC75805PE LCD驅動器,1/1至1/4負載,帶LED驅動器,通用

LM3644 雙 1.5A 電流源相機閃光燈 LED 驅動器

信息描述 LM3644 是一款雙 LED 閃存驅動器,能夠以較小的解決方案尺寸提供高度可調節性。LM3644 采用 2MHz 或 4MHz 固定頻率同步升壓轉換器為 1.5A 恒流 LED 源供電。 兩個 128 級電流源可靈活調整 LED1 與 LED2 之間的電流比,。自適應調節方法可確保電流源保持可調節狀態,并且最大限度地提升效率。 LM3643 LM3644 的功能由兼容 I2C 的接口控制。這些 功能 包括:硬件閃光燈和硬件手電筒引腳(STROBE 和 TORCH/TEMP)、TX 中斷和負溫度系數 (NTC) 熱敏電阻監視器。器件在每個輸出引腳均提供了可獨立編程的電流,以便在閃存模式或錄像(手電筒)模式條件下驅動 LED。該器件的開關頻率選項為 2MHz 或 4MHz,具備過壓保護 (OVP) 和可調節限流功能,因此可采用微型超薄電感和 10μF 陶瓷電容。該器件的工作環境溫度范圍為 -40°C 至 +85°C。特性 兩個可獨立編程的 1.5A LED 電流源 準確的可編程 LED 電流范圍為 1.4mA 到 1.5A 手電筒電流最高可達 360mA (LM3644TT) 閃光燈超時值最長可達 1.6 秒 (LM3644TT) 優化了低電池電量條件下的閃存 LED 電流(輸入電壓閃存監控器 (IVFM)) 手...
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LM3644 雙 1.5A 電流源相機閃光燈 LED 驅動器

LM36010 LM36010同步升壓LED閃光燈驅動器

信息描述The LM36010 is an ultra-small LED flash driver that provides a high level ofadjustability. With a total solution size of 7 mm2, it can produce up to1.5 A of LED flash current or up to 376 mA of torch current.The device utilizes a 2-MHz or 4-MHz fixed-frequency,synchronous boost converter to power the 1.5-A constant current LED source. An adaptive regulationmethod ensures the current source remains in regulation and maximizes efficiency as it controls thecurrent from 11 mA up to 1.5 A in flash mode or from 2.4 mA up to 376 mA in torch mode.Features of the LM36010 are controlled via an I2C-compatibleinterface. These features include: hardware flash (STROBE) and 128 programmable currents for bothflash and movie mode (torch). The 2-MHz or 4-MHz switching frequency, overvoltage protection (OVP),and adjustable current limit allow for the use of tiny, low-profile inductors and ceramiccapacitors. The device operates over a –40°C to ...
發表于 04-18 20:25 ? 69次 閱讀
LM36010 LM36010同步升壓LED閃光燈驅動器

LM36011 LM36011同步升壓LED閃光燈驅動器

信息描述LM36011 是一款超小型 LED 閃光燈驅動器,具有高度可調節性。總解決方案尺寸為 4mm2,可提供高達 1.5A 的 LED 閃光燈電流或高達 376mA 的手電筒電流。以上所有的操作均可通過精確的可編程電流源來完成,無需預調節電壓,從而減小解決方案尺寸并節省成本。 LM36011 的功能由與 I2C 兼容的接口控制。這些 特性 包括:硬件閃光燈 (STROBE)、閃光燈超時、UVLO、熱比例縮減、LED 故障檢測以及適用于閃光燈和影片模式(手電筒)的 128 級可編程電流。該器件可在 -40°C 至 +85°C 的環境溫度范圍下工作。特性精確且可編程 LED 電流閃光燈/IR 電流范圍:11mA 至 1.5A(128 個級別) 手電筒電流范圍:2.4mA 至 376mA(128 個級別) 閃光燈超時時間長達 1.6 秒優化了低電池電量條件下的閃光燈 LED 電流 (IVFM) LED 陰極對地短路運行以提高熱管理 較小的總體解決方案尺寸:< 4mm2 硬件閃光燈使能 (STROBE)輸入電壓范圍:2.5V 至 5.5V400kHz I2C 兼容接口I2C 地址 = 0x64All trademarks are the property of their respective owners....
發表于 04-18 20:24 ? 42次 閱讀
LM36011 LM36011同步升壓LED閃光燈驅動器

LM3648 LM3648 具有 1.5A 高側電流源的同步升壓 LED 閃存驅動器

信息描述 LM3648 是一款 LED 閃光燈驅動器,其采用小型解決方案尺寸,并且具備更強的適應能力。 LM3648 采用 2MHz 或 4MHz 固定頻率的同步升壓轉換器為 1.5A LED 恒流源供電。 自適應調節方法確保電流源保持可調節狀態,并且最大限度地提高效率。 LM3648 的功能通過 I2C 兼容接口進行控制。 其功能包括:硬件閃光燈和硬件手電筒引腳(STROBE 和 TORCH/TEMP)、TX 中斷以及 NTC 熱敏電阻監視器。 該器件在閃光燈模式下可提供 64 種電流,在攝像模式(手電筒)下可提供 128 種電流。而且還提供有 2MHz 或 4MHz 開關頻率選項、過壓保護 (OVP) 功能以及可調限流功能,允許使用微型、超薄的電感器和 (10μF) 陶瓷電容。 該器件的工作環境溫度范圍為 -40°C 至 85°C。特性 1.5A LED 電流源可編程性 精確的可編程 LED 電流范圍為 1.954mA 至 1.5A 優化了低電池電壓條件下的閃存 LED 電流(輸入電壓閃存監控器 (IVFM)) 在火炬模式 (@ 100mA) 和閃存模式(@1A 至 1.5A)下效率超過 85% 支持陰極接地 LED 操作,改進了熱管理 小型解決方案尺寸:< 16mm2 硬件選通使能 (STROBE)射頻功率放大器脈沖事...
發表于 04-18 20:24 ? 47次 閱讀
LM3648 LM3648 具有 1.5A 高側電流源的同步升壓 LED 閃存驅動器

TLC59582 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

信息描述The TLC59581/82are 48-channel constant-current sink drivers. Each channel has an individually-adjustable, 65536-step, pulse width modulation (PWM) grayscale (GS) brightness control.The TLC59581 can support 32-multiplexing while TLC59582 can support 16-multiplexing.The output channels are divided into three groups. Each group has a 512-step color brightness control (CC). CC adjusts brightness control between colors. The maximum current value of all 48 channels can be set by 8-step global brightness control (BC). BC adjusts brightness deviation between LED drivers. GS, CC and BC data are accessible through a serial interface port.See application note Build High Density, High Refresh Rate, Multiplexing LED Panel with TLC59581, SLVA744. The TLC59581/82 device has one error flag: the LED open detection (LOD), which can be read through a serial interface port. To resolve this caterpillar issue caused by an open L...
發表于 04-18 20:09 ? 52次 閱讀
TLC59582 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

TLC5958 具有 48k 位存儲器的 48 通道、16 位 PWM LED 驅動器

信息描述TLC5958 是一款 48 通道恒流灌電流驅動器,適用于占空比為 1 至 32 的多路復用系統。 每個通道都具有單獨可調的 65536 步長脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS)。采用 48K 位顯示存儲器以提升視覺刷新率,同時降低 GS 數據寫入頻率。輸出通道分為三組,每組含 16 個通道。 各組都具有 512 步長顏色亮度控制 (CC) 功能。 全部 48 通道的最大電流值可通過 8 步長全局亮度控制 (BC) 功能設置。 CC 和 BC 可用于調節 LED 驅動器之間的亮度偏差。 可通過一個串行接口端口訪問 GS、CC 和 BC 數據。如需應用手冊:,請通過電子郵件發送請求。TLC5958 有一個錯誤標志:LED 開路檢測 (LOD),可通過串行接口端口讀取。 TLC5958 還具有節電模式,可在全部輸出關閉后將總流耗設為 0.8mA(典型值)。特性 48 通道恒流灌電流輸出具有最大亮度控制 (BC)/最大顏色亮度控制 (CC) 數據的灌電流: 5VCC 時為 25mA 3.3VCC 時為 20mA 全局亮度控制 (BC):3 位(8 步長) 每個顏色組的顏色亮度控制 (CC):9 位(512 步長),三組使用多路復用增強型光譜 (ES) PWM 進行灰度 (GS) 控制:16 位 支持 32 路多路復用的 48K 位灰度數據...
發表于 04-18 20:08 ? 49次 閱讀
TLC5958 具有 48k 位存儲器的 48 通道、16 位 PWM LED 驅動器

TLC59116 16 通道 Fm+ I2C 總線恒流下沉式 LED 驅動器

信息描述The TLC59116 is an I2C bus controlled 16-channel LED driver that is optimized for red/green/blue/amber (RGBA) color mixing and backlight application. Each LED output has its own 8-bit resolution (256?steps) fixed-frequency individual PWM controller that operates at 97?kHz, with a duty cycle that is adjustable from 0% to 99.6%. The individual PWM controller allows each LED to be set to a specific brightness value. An additional 8-bit resolution (256?steps) group PWM controller has both a fixed frequency of 190?Hz and an adjustable frequency between 24?Hz to once every 10.73?seconds, with a duty cycle that is adjustable from 0% to 99.6%. The group PWM controller dims or blinks all LEDs with the same value. Each LED output can be off, on (no PWM control), or set at its individual PWM controller value at both individual and group PWM controller values. The TLC59116 operates with a supply voltage range of 3 V to 5....
發表于 04-18 20:08 ? 61次 閱讀
TLC59116 16 通道 Fm+ I2C 總線恒流下沉式 LED 驅動器

TLC59581 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

信息描述 TLC59581 是一款 48 通道恒定灌電流驅動器。每個通道都具有單獨可調的 65536 步長脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS) 亮度控制。輸出通道分為三組。各組都具有 512 步長顏色亮度控制 (CC) 功能。CC 可調節顏色之間的亮度。全部 48 通道的最大電流值可通過 8 步長全局亮度控制 (BC) 功能設置。BC 調節 LED 驅動器之間的亮度偏差。可通過一個串行接口端口訪問 GS、CC 和 BC 數據。TLC59581 具有一個錯誤標志:LED 開路檢測 (LOD)。該標志可通過串行接口端口讀取。為解決開路 LED 引發的此類 caterpillar 問題,TLC59581 器件具有一個增強型電路。該電路可提供 caterpillar 效應消除、熱關斷 (TSD) 和 IREF 電阻短路保護 (ISP) 功能,以確保較高的系統穩定性。TLC59581 器件還具有節電模式,可在輸出全部關閉后將總流耗降為 0.8mA(典型值)。TLC59581 器件是一款提升多路復用面板低灰度顯示模式性能的良好解決方案。請參見應用筆記,SLVA744。特性 48 個恒定灌電流輸出通道 具有最大亮度控制 (BC)/最大顏色亮度控制 (CC) 數據的灌電流:5 VCC 時為 25mA 3.3 VCC 時為 20mA 全局亮度控制 (BC):...
發表于 04-18 20:08 ? 48次 閱讀
TLC59581 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

TLC5951-DIE 具有 7 位點校正和 3 組 8 位全局亮度控制功能的 24 通道、12 位 PWM LED 驅動器

信息描述 TLC5951是一款 24 通道,恒定灌電流驅動器。 每個通道具有一個獨立可調節,4096 步長,脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS) 亮度控制和 128 步長的恒定電流點校正 (DC)。 此點校正調節通道和其它 LED 驅動器之間的亮度偏差。 輸出通道是被分成三組的 8 個通道。 每個通道組有一個 256 步長全局亮度控制 (BC) 功能和一個獨立的灰度時鐘輸出。可通過一個串行接口訪問 GS,DC 和 BC 數據。 通過一個專用串行端口可對 DC 和 BC 進行編程。TLC5951 有三個針對 LED 開路檢測 (LOD),LED 短路檢測 (LSD) 和熱錯誤標志 (TEF) 的錯誤檢測電路。 LOD 檢測損壞或者斷開的 LED,而 LSD 檢測一個短接的 LED。 TEF 表示一個過熱條件。特性 24 通道恒定灌電流輸出 電流功能 使用 PWM 的可選灰度 (GS) 控制:12 位(4096 步長),10 位(1024 步長),8 位(256 步長)針對三色組的三個獨立灰度時鐘 點校正 (DC):7 位(128 步長) 針對每個顏色組的全局亮度控制 (BC):8 位(256 步長) 自動重復顯示功能 針對 GS,BC 和 DC 數據的獨立數據端口 每個數據端口間的通信路徑 LED 電源電壓 VCC=3.0V 至 5.5V...
發表于 04-18 20:08 ? 44次 閱讀
TLC5951-DIE 具有 7 位點校正和 3 組 8 位全局亮度控制功能的 24 通道、12 位 PWM LED 驅動器
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