描述

如今，許多 LED 顯示屏都使用無(wú)處不在的 WS2812 RGB LED。憑借其內(nèi)置邏輯，多個(gè) LED 均可通過(guò)單根電線進(jìn)行控制，無(wú)需任何額外組件。它們要么是單個(gè) RGB LED，要么組合成條帶或矩陣。每個(gè) WS2812B LED 內(nèi)部包含三個(gè)獨(dú)立的 LED。

移位寄存器

要通過(guò)單根線控制多個(gè) LED，需要使用移位寄存器。移位寄存器將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行形式。

移位寄存器

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一個(gè)移位寄存器通常有三個(gè)控制引腳。第一個(gè)是時(shí)鐘。時(shí)鐘在每個(gè)時(shí)鐘周期通過(guò)移位寄存器移位數(shù)據(jù)。第二個(gè)引腳是數(shù)據(jù)輸入。該引腳具有將通過(guò)移位寄存器移位的邏輯狀態(tài)。觸發(fā)時(shí)鐘引腳時(shí)，數(shù)據(jù)輸入引腳必須提供正確的數(shù)據(jù)。

如何在時(shí)鐘周期的上升沿將一位移至下一級(jí)

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如果每個(gè)輸出都連接到 LED，您會(huì)看到數(shù)據(jù)通過(guò)移位寄存器移位。這不是我們想要的，因此使用了稱為鎖存器或負(fù)載的第三個(gè)引腳。這控制了位于每個(gè)移位寄存器和實(shí)際輸出引腳之間的鎖存器。

所以操作是將數(shù)據(jù)移入所有移位寄存器，當(dāng)該過(guò)程完成時(shí)，打開(kāi)鎖存器以使輸出引腳反映每個(gè)移位寄存器的內(nèi)部狀態(tài)。然后關(guān)閉鎖存器并移入更新的數(shù)據(jù)，同時(shí)輸出繼續(xù)顯示鎖存的內(nèi)容。

在許多 LED 矩陣或 LED 立方體類型的項(xiàng)目中，經(jīng)常看到使用 74HC595 IC。它是一個(gè)帶輸出鎖存器的 8 位移位寄存器。然而在這個(gè)電路中使用了 DM13A 芯片。它是一個(gè)帶輸出鎖存器的 16 位移位寄存器，每個(gè)輸出都有一個(gè)恒流驅(qū)動(dòng)器，消除了通常與每個(gè) LED 串聯(lián)使用以限制其電流的電阻器。

控制 LED 矩陣

一個(gè) 16x16 矩陣有 256 個(gè) LED。如果我們將每個(gè) LED 連接到單個(gè)移位寄存器輸出引腳，我們將需要 16 x 16 位移位寄存器。另一種選擇是將單行 LED 分成 16 組，而不是這樣做。每組都連接到同一個(gè) 16 位移位寄存器。微處理器現(xiàn)在不僅可以處理移位寄存器的時(shí)鐘、數(shù)據(jù)和加載信號(hào)，還可以處理將要顯示的 16 組 16 個(gè) LED 中的哪一組。如果完成得足夠快，視覺(jué)暫留將使所有 16 組 16 個(gè) LED 看起來(lái)都在運(yùn)行，就好像它們都是單獨(dú)控制的一樣。

在此設(shè)計(jì)中，我使用紅色/綠色 8x8 矩陣。這意味著每個(gè)矩陣的每列紅色 LED 有 8 個(gè)陰極，每列綠色 LED 有 8 個(gè)陰極。每行有 8 個(gè)陽(yáng)極引腳連接（包含 8 個(gè)紅色 LED 和 8 個(gè)綠色 LED）。

示范

接線

Arduino與PCB的接線如下：

LATCH D2
BLANK D4
COLUMN_MSB_IN D11
CLOCK D13
ROW_A D5
ROW_B D6
ROW_C D7
ROW_D D8

Also connect
COLUMN_MSB_OUT to COLUMN_LSB_IN

COLUMN_LSB_OUT not connected

集會(huì)

附上原理圖和PCB。我已經(jīng)包含了 Eagle 文件，以防您想將電路板商業(yè)化制作或像我一樣自己制作。我使用碳粉方法。

我最初測(cè)試了矩陣并使用 Arduino UNO 為其創(chuàng)建了軟件。經(jīng)過(guò)測(cè)試，我用 40mm x 9mm 的松木做了一個(gè)箱子。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

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該軟件被轉(zhuǎn)移到一個(gè)覆蓋有熱縮套管的 Arduino Pro Mini 上。我使用了一個(gè)設(shè)置為 5V 輸出的 LM2596 DC-DC 降壓模塊，這樣 Disco Tile 就可以由 12V 電源磚驅(qū)動(dòng)。

一塊電路板上的開(kāi)關(guān)和直流電源插座

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