Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - MAX7219CNG
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - Principe

Objectifs et analyse de fonctionnement

Le projet consiste la gestion d’une matrice des LED 8X8 à base d’Arduino en utilisant le circuit MAX7219CNG. Le projet électronique utilise une libraire pour la gestion du circuit MAX7219CNG avec une liaison SPI. Ce mini projet mis en évidence l’utilisation de la libraire avec d’autres fonctions secondaires (décalage, conversion, …).

Fonctionnement de la matrice des LEDs 8×8

Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - matrice led
La matrice des LED est constituée de 8 lignes et 8 colonnes. On peut assimiler la matrice à un tableau 1D de 8 éléments, chaque élément du tableau est codé sur 8 bits Ex B00001111 ou 0x0F, dans la figure ci-dessous illustre le passage d’une matrice 8×8 à un tableau sur 8 éléments de type Bye ou Unsigned char. On verra dans la suite la fonction qui permet d’afficher le code dans la matrice 8×8.
Le module utilisé est basé sur MAX7219 avec une liaison série pour les données. Le bus SPI est constitué de trois fils :
  • CS : Chip Select pour l’activation du modèle
  • CLK : l’horloge synchrone pour les données. L’horloge définie la vitesse de transmission des données série
  • DIN : La donnée série sur 8 bits
Plus des détails sur la transmission série : SPI 
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - Matrice fonctionnement

Lien vers une Application gratuite de gestion d’une matrice 8×8 des LED

Commentaires sur le programme

  • void int2BitArray(unsigned char dataIn,unsigned char taille, byte *dataArray)
La fonction int2BitArray permet de convertir une variable char en un tableau sur N bits (N=8 bits)
Ex1 : pour dataIn=10, taille=8 alors la variable de sortie dataArray[8]={0,0,0,0,1,0,1,0] ( équivalant à B00001010)
Ex2 : dataIn=127, taille=8 alors la variable de sortie dataArray[8]={0,1,1,1,1,1,1,1] ( équivalant à B011111111)
  • void DataShiftArray(unsigned char NumShift,unsigned char taille, byte *DataIn, byte *DataOutShift)
La fonction DataShiftArray permet de décaler à droit un tableau de longueur « taille » de bits (tableau binaire) DataIn, le résultat est stocké puis retourné dans le tableau DataOutShift. Au début le tableau DataOutShift est supposé initialisé à 0.
Ex : NumShift=3, taille = 8, DataIn[8]={1,1,1,1,0,0,0,0} alors DataOutShift[8]={0,0,0,1,1,1,1,0}.
L’objectif de la fonction est de décaler un objet dans la matrice 8×8 des LED.

Assemblage en cascade des matrices

Chaque matrice est définie par sont indice, la première à l’indice 0, la deuxième 1 … Pour ecrire dans une matrice il suffit de préciser l’indice de la matrice :)
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino

Les fonctions disponibles dans la libraire LedControl.h (MAX7219/MAX7221)

class LedControl {
    private
        /* The array for shifting the data to the devices */
        byte spidata[16];
        /* Send out a single command to the device */
        void spiTransfer(int addr, byte opcode, byte data);
        /* We keep track of the led-status for all 8 devices in this array */
        byte status[64];
        /* Data is shifted out of this pin*/
        int SPI_MOSI;
        /* The clock is signaled on this pin */
        int SPI_CLK;
        /* This one is driven LOW for chip selectzion */
        int SPI_CS;
        /* The maximum number of devices we use */
        int maxDevices;
    public:
        /*
         * Create a new controler
         * Params :
         * dataPin pin on the Arduino where data gets shifted out
         * clockPin pin for the clock
         * numDevices maximum number of devices that can be controled
         * csPin pin for selecting the device          */
        LedControl(int dataPin, int clkPin, int csPin, int numDevices=1);
        /*
         * Gets the number of devices attached to this LedControl.
         * int the number of devices on this LedControl
         * Returns :          */
        int getDeviceCount();
        /*
         * Set the shutdown (power saving) mode for the device
         * addr The address of the display to control
         * Params :
         * status If true the device goes into power-down mode. Set to false
         * for normal operation.          */
        void shutdown(int addr, bool status);
        /*
         * Set the number of digits (or rows) to be displayed.
         * See datasheet for sideeffects of the scanlimit on the brightness
         * of the display.          * Params :          * addr address of the display to control
        void setScanLimit(int addr, int limit);
         * limit number of digits to be displayed (1..8)          */
        /*
         * Set the brightness of the display.
         * Params:
         * addr the address of the display to control
         * intensity the brightness of the display. (0..15)          */
        void setIntensity(int addr, int intensity);
        /*
         * Switch all Leds on the display off.
         * addr address of the display to control
         * Params:          */
        void clearDisplay(int addr);
        /*
         * Set the status of a single Led.
         * addr address of the display
         * Params :
         * col the column of the Led (0..7)
         * row the row of the Led (0..7)
         * if false it is switched off
         * state If true the led is switched on,          */
        void setLed(int addr, int row, int col, boolean state);
        /*
         * Set all 8 Led's in a row to a new state
         * addr address of the display
         * Params:
         * value each bit set to 1 will light up the
         * row row which is to be set (0..7)
        void setRow(int addr, int row, byte value);
         * corresponding Led.          */
        /*
         * Set all 8 Led's in a column to a new state
         * Params:
         * col column which is to be set (0..7)
         * addr address of the display
         * corresponding Led.
         * value each bit set to 1 will light up the          */
        void setColumn(int addr, int col, byte value);
        /*
         * Display a hexadecimal digit on a 7-Segment Display
         * addr address of the display
         * Params:
         * value the value to be displayed. (0x00..0x0F)
         * digit the position of the digit on the display (0..7)
        void setDigit(int addr, int digit, byte value, boolean dp);
         * dp sets the decimal point.          */
        /*
         * Display a character on a 7-Segment display.
         * There are only a few characters that make sense here :
         * '0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','0',
         *  '.','-','_',' '
         *  'A','b','c','d','E','F','H','L','P',          * Params:
         * digit the position of the character on the display (0..7)
         * addr address of the display          * value the character to be displayed.
        void setChar(int addr, int digit, char value, boolean dp);
         * dp sets the decimal point.          */
};

Exemple de programme d’utilisation de la libraire

//Libraire à importer !
#include "LedControl.h"
/*
 Configuration des pins (MAX72XX)
 LedControl lc=LedControl(12,11,10,1);
 Pin 12  connecté au DataIn
 Pin 10  connecté au LOADََََّّّّ
 Pin 11  connecté au CLK */
LedControl lc=LedControl(12,10,11,1);
/* Temporisation de mise en service de l'afficheur */
unsigned long delaytime=100;
void setup() {
  /*
   The MAX72XX is in power-saving mode on startup,
   we have to do a wakeup call   */
  lc.shutdown(0,false);
  /* Set the brightness to a medium values */
  lc.setIntensity(0,8);
  /* and clear the display */
  lc.clearDisplay(0);
}
void writeArduinoOnMatrix() {
  /* Tableaux de 8 Byte, chaque octet est constitué de 8 bits (8x8=64) */
  byte t[8]={B00000000,B11111111,B11111111,B00011000,B00011000,B00011000,B00011000,B00011000};
  byte Data[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};
  byte DataShif[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};
  byte XData[8]={B10111101,B11000011,B10011001,B10011001,B01000010,B01111110,B10011001,B10011001};
  byte EM[8]={B11110001,B11000011,B10100101,B10011001,B11111001,B10000001,B10000001,B11110001};
  /* Affichage du caractère T colonne par colonne (8écritures) */
  for(int i=0;i<8;i++)
  {
    // Afficher la ligne t[i] à la position de la colonne i
    lc.setColumn(0,i,t[i]);
    delay(delaytime);
  }
  lc.clearDisplay(0);
  delay(1000);
  /* Affichage du caractère T ligne par ligne (Rotation 90° par rapport
  à la fonction setColumn ((8 écritures)*/
  for(int i=0;i<8;i++)
  {
    // Afficher la colonne t[i] à la position de la ligne i
    lc.setRow(0,i,t[i]);
    delay(delaytime);
  }
  lc.clearDisplay(0);
  delay(1000);
  /* Ecriture dans l'afficheur pixel par pixel (8x8 écritures) */
  for(int k=0;k<8;k++)
  {
    //Décalage à droite de valeur=k [0..7]
    DataShiftArray(k,8, EM,DataShif )  ;
    for(int i=0;i<8;i++)
    {
      // Conversion du Byte DataShif[i] en binaire sur 8 bits
      int2BitArray( DataShif[i],8 ,Data );
      for(int j=0;j<8;j++)
      {
        // Affichage le Bit Data[j] à la position (i,j) de la matrice (8x8)
        lc.setLed(0,i,j,Data[j]);
        //delay(1);
      }
    }
    delay(1000);
    lc.clearDisplay(0);
  }
}
void int2BitArray(unsigned char dataIn,unsigned char taille, byte *dataArray)
  int i=0;
{
  for(i=0;i<taille;i++)
    dataArray[taille-i-1]= (dataIn>>i)&0x01;
}
void DataShiftArray(unsigned char NumShift,unsigned char taille,  byte *DataIn, byte *DataOutShift)
{
  int i=0;
  for(i=0;i<taille;i++)
    DataOutShift[i]= (DataIn[i]>>NumShift);
}
void loop() {
  writeArduinoOnMatrix();
}

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Photos du projet électronique

Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - photos projet (7)
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - photos projet (6)
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - photos projet (4)
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - photos projet (3)
Projet électronique  Gestion d'une matrice des LED avec Arduino - photos projet (1)

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