Neki elektronički projekti su korisni. Drugi su zabavni jer ih možete vidjeti kako oživljavaju onog trenutka kad ih uključite. LED matrični zasloni su oboje.
Matrica je mreža LED dioda. Umjesto da palite jednu LED diodu istovremeno, kontrolirate svaku točku u mreži, tako da isti hardver može prikazivati pomični tekst, ikone, satove, semafore, timere, vremenske simbole, obavijesti i jednostavne igre. Ništa drugo ovako jeftino ne pruža početničkom projektu toliko vidljivog izlaza.
Ovaj vodič obuhvaća što je LED matrični zaslon, kako radi, kako ga programirati i dvanaest projekata koje možete izgraditi s pločicom kompatibilnom s Arduinom, ESP32 ili Raspberry Pi-jem.
12 projekata LED matričnog zaslona koje možete izgraditi
1. Pomična ploča za poruke
Klasičan prvi projekt. Kratke poruke, podsjetnici, imena, bilješke iz učionice ili upozorenja, pomičući se jedan stupac po jedan preko mreže. To vas uči dvjema stvarima o kojima ovise svi ostali projekti na ovom popisu: kako zapisati znak u međuspremnik i kako pomaknuti taj međuspremnik na mjeraču vremena.
Dobro za:
- Arduino početnike
- učionice
- radionice (makerspaces)
- stolne natpise
Bilo koja ploča kompatibilna s Arduinom će je pokretati. Ako želite prvo sami izgraditi ploču, set "uradi sam" omogućuje vam da zalemite ATmega328 ploču od golih komponenti, a zatim je programirate putem USB-a.
2. Digitalni sat
Najpraktičniji matrični projekt. Prikazujte sate i minute, dodajte sekunde ili animirajte znamenke dok se mijenjaju.
Očitavanje vremena s millis() odstupa po minute dnevno i vraća se na nulu pri svakom prekidu napajanja. RTC modul rješava oba problema. PCF85063A održava vrijeme na rezervnoj bateriji, tako da je sat i dalje točan nakon tjedan dana bez napajanja, a komunicira putem I2C protokola preko dvije žice.
3. Prikaz ikona vremena
Mreža 8x8 neće stati u prognozu, ali stane simbol. Sunce, oblak, kiša, snijeg, oluja. Povucite trenutne uvjete s vremenskog API-ja putem Wi-Fi-ja i nacrtajte odgovarajuću ikonu.
Ako želite potpunu sliku, temperaturu, vlažnost, vjetar i nekoliko dana odjednom, to je posao za veći zaslon s većom rezolucijom i manjom potrošnjom energije.
4. Igra reakcije
Uključite slučajni piksel, pokrenite tajmer, pričekajte gumb, a zatim prikažite vrijeme u milisekundama. Dodajte drugi gumb i imate dva igrača.
To je dobar STEM projekt jer je kod kratak, a rezultat je natjecateljski. Gotov set za reakciju radi isto s diskretnim LED diodama ako radije lemite nego programirate.
5. Mini semafor
Bodovi za stolne igre, školske kvizove, sportske treninge ili natjecanja u izradi. Osnovna verzija treba dva gumba, po jedan za svaku ekipu. Od tamo možete dodati reset, tajmer za utakmicu i pobjedničku animaciju.
6. Okvir za piksel art
Svaka LED dioda postaje jedan piksel malenog umjetničkog djela: animirane ikone, likovi iz igara, logotipi, zastave ili ambijentalno svjetlo. RGB matrice su ovdje zabavnije, a možete izgraditi vlastitu mrežu od adresabilnih LED dioda ako želite određenu veličinu ili oblik.
Matrica svijetli, što odgovara animaciji, ali ne i mirnoj slici na zidu. Za statičnu umjetnost, citate ili bilo što što želite da izgleda kao papir, e-papir drži sliku bez ikakve snage.
7. Muzički vizualizator
Matricu napajajte mikrofonom ili linijskim ulazom i pustite da stupci reagiraju na zvuk. Vizualizator trake treba FFT, ali indikator takta ili jednostavan mjerač razine ne treba ništa više od analognog očitanja i pomičnog prosjeka.
Spojite ga s izvorom zvuka koji ste sami izgradili i cijeli signalni lanac je vaš.
8. Tajmer za učionicu
Odbrojavanja za aktivnosti, kvizove, grupni rad ili pauze. Matrice ovdje dobro funkcioniraju jer su dovoljno svijetle da se mogu čitati iz stražnjeg dijela prostorije, a animacija treperećih zadnjih deset sekundi zahtijeva samo jedan redak koda.
Za informativnu ploču koja ostaje uključena cijeli dan umjesto odbrojavanja, veliki e-papirni panel lakši je za oči i za proračun energije.
9. Pomodoro zaslon
Dvadeset pet minuta rada, pet minuta pauze, prikazano kao traka koja se prazni preko mreže. Dodajte gumbe za pokretanje, pauzu i resetiranje i postat će stolni uređaj koji ćete zapravo koristiti.
10. Indikator statusa pametnog doma
Kratki statusi na prvi pogled: vrata otvorena, alarm uključen, garaža zatvorena, veš gotov. Ovaj zahtijeva mrežu, stoga koristite pločicu baziranu na ESP32 koja se može pretplatiti na MQTT ili izravno komunicirati s Home Assistantom.
NULA Mini ima Wi-Fi 6, Bluetooth 5 i Thread na ploči otprilike veličine poštanske marke, tako da se uklapa iza matrice umjesto pored nje.
Znak prikazuje jednu stvar istovremeno. Ako želite cijelu kuću na jednom ekranu, senzore, stanja i tlocrt, koristite e-papir.
11. Dionice, kriptovalute ili prikaz podataka
Pomični tekst je ono što matrica najbolje radi, pa je ticker prirodan spoj. Cijene, vremenska upozorenja, status poslužitelja, sportski rezultati, rezultati izgradnje, bilo koji kratak feed.
Kada analizirate JSON iz nekoliko API-ja i želite promijeniti kod bez ponovnog učitavanja, Raspberry Pi je lakši stroj za rad.
12. Nadzorna ploča za Raspberry Pi
Pi može pokretati cijeli HUB75 panel, što vam daje 32x64 piksela ili više umjesto 8x8. To je dovoljno za status sustava, obavijesti, vrijeme rada, IP adresu ili podatke o projektu uživo.
Korisno za:
- kućne poslužitelje
- radionice (makerspaces)
- radionice
- koderske klubove
- lokalne nadzorne ploče
Planirajte napajanje odvojeno. Panel 32x64 pri punoj bijeloj svjetlini može povući oko 4 A na 5 V, što je više od onoga što vam Pi-jevo napajanje može dati.
Kako funkcionira LED matrični zaslon?
LED diode u matrici su spojene u redove i stupce. Mreža 8x8 ima 64 LED diode, ali samo 16 veza, jer svaka LED dioda u retku dijeli jednu žicu, a svaka LED dioda u stupcu dijeli drugu. To je cijeli trik, a to je i razlog zašto ih ne možete jednostavno sve neovisno uključiti.
Umjesto toga, kontroler pali jedan redak odjednom i prolazi kroz sve retke dovoljno brzo da vaše oko nikada ne vidi prekid. To se naziva multipleksiranje. Na nekoliko stotina osvježavanja u sekundi, mreža izgleda kao čvrsta slika.
- Mikrokontroler šalje podatke o prikazu upravljačkom programu.
- Upravljački program odabire jedan redak i postavlja stanje svakog stupca u njemu.
- Taj redak svijetli djelić milisekunde, a zatim preuzima sljedeći redak.
- Ponavlja se dovoljno brzo, mreža se čita kao stabilan tekst, ikone ili animacija.
Upravljački čipovi obavljaju ovaj posao umjesto vas. MAX7219 upravlja blokom 8x8 preko SPI-ja i povezuje se s drugim MAX7219, tako da vam četiri od njih daju 32x8 pomični znak na tri žice. Adresabilne RGB matrice su drugačije: svaka LED dioda ima vlastiti kontroler, tako da šaljete jedan dugi tok podataka i uopće nema multipleksiranja.
Dvije stvari zbunjuju ljude. Velike ploče trebaju vlastito napajanje, a ne 5V pin na vašoj ploči. I RGB ploče trebaju dovoljno brz mikrokontroler da bi osvježavanje teklo, zbog čega se HUB75 ploče obično pokreću ESP32 ili Pi-jem, a ne ATmega328.
LED matrični zaslon naspram matričnog zaslona s točkicama
Ovi se pojmovi preklapaju, a popisi proizvoda ih labavo koriste.
| Pojam | Značenje |
|---|---|
| LED matrični zaslon | Mreža LED dioda koja se koristi za prikaz teksta, ikona, uzoraka ili animacija |
| Matrični zaslon s točkicama | Širi pojam za bilo koji zaslon izgrađen od mreže točkica |
| LED matrični zaslon s točkicama | Matrični zaslon s točkicama gdje je svaka točka LED dioda |
| LED matrična ploča | Veći modul, obično HUB75, koji se koristi za znakove i veće zaslone |
| Fleksibilna LED matrična ploča | Savitljiva ploča koja se montira na zakrivljenu površinu |
U praksi, LED matrični zaslon je jedna vrsta matričnog zaslona s točkicama. Ako popis kaže matrični zaslon s točkicama i prikazuje mrežu crvenih LED dioda, to je isti dio.
LED matrica vs LCD vs OLED vs e-papir
| Vrsta zaslona | Najbolje za | Nije idealno za |
|---|---|---|
| LED matrica | Svijetli znakovi, animacije, satovi, tajmeri, semafori, jednostavne igre | Detaljan tekst, statične nadzorne ploče niske potrošnje |
| LCD | Izbornici, jednostavna sučelja, vrijednosti uživo | Nadzorne ploče poput papira, zidni zasloni vrlo niske potrošnje |
| OLED | Oštri kompaktni zasloni, ikone, visok kontrast | Velike, uvijek uključene nadzorne ploče |
| E-papir | Kalendari, nadzorne ploče, znakovi, vremenski zasloni, informativni zasloni niske potrošnje | Video, brze animacije, konstantno kretanje |
Podjela je pokret protiv mirovanja. Ako vaš projekt treba svijetli pomični tekst ili animaciju, koristite matricu. Ako treba mirne informacije koje se ažuriraju nekoliko puta dnevno i ostaju čitljive bez napajanja, koristite e-papir.
Inkplate pokriva drugi slučaj kao gotovu platformu, a ne kao gole pločice. Svaka je e-papirni zaslon s ESP32, upravljanjem baterijom, Qwiic konektorom i bibliotekom s radnim primjerima, u veličinama od 2,13 inča do 13.
Ako vam je e-papir novost, počnite s što je zapravo e-papirni zaslon, a naš pregled projekata s e-papirnim zaslonima prolazi kroz petnaest izvedbi.
Kako programirati LED matrični zaslon
Počnite s malim. Jedan piksel, zatim linija, zatim broj, zatim pomični tekst. Preskakanje na animaciju je način na koji ljudi završe s praznom mrežom i bez ideje koji je sloj pogrešan.
- Odaberite ploču. Kompatibilna s Arduinom za jednostavne monokromne mreže, ESP32 za sve što je povezano, Raspberry Pi za velike panele.
-
Instalirajte biblioteku koja odgovara vašem upravljačkom programu.
MD_MAX72XXiMD_Parolaza MAX7219 blokove,FastLEDiliAdafruit_NeoMatrixza WS2812 mreže,ESP32-HUB75-MatrixPanel-I2S-DMAza HUB75 panele. - Deklarirajte veličinu i ožičenje. Broj modula, redova i stupaca, te pinovi. Ako to pogriješite, tekst se prikazuje zrcalno ili podijeljen preko blokova.
-
Upalite jedan piksel.
setPoint(0, 0, true)ili ekvivalent. Ako sleti u pogrešan kut, vaš redoslijed redova i stupaca je zamijenjen. - Nacrtajte znak, zatim niz. Ovo potvrđuje da su font i međuspremnik ispravni.
-
Pomičite ga. Pomaknite međuspremnik na mjeraču vremena umjesto da koristite
delay(), tako da ploča i dalje može čitati gumbe i senzore dok se tekst pomiče. - Zatim animirajte. Okviri su samo nizovi stanja piksela nacrtani u slijedu.
Svjetlina je vrijedna postavljanja rano. Većina knjižnica podrazumijevano je visoka, a matrica pri punoj svjetlini neugodna je za gledanje u zatvorenom prostoru i povlači daleko više struje nego što očekujete.
Arduino, ESP32 ili Raspberry Pi: što biste trebali koristiti?
| Ploča | Najbolje za |
|---|---|
| Ploča kompatibilna s Arduinom | Jednostavni matrični projekti, satovi, tajmeri, igre, učenje programiranja |
| ESP32 | Wi-Fi znakovi, zasloni za pametne domove, API tickeri, HUB75 paneli |
| Raspberry Pi | Veliki paneli, nadzorne ploče, skripte, web podaci, sve što zahtijeva stvarnu obradu |
Za većinu projekata na ovom popisu dovoljna je ATmega328 pločica. Dodajte Wi-Fi samo kada projekt zapravo treba podatke s nekog drugog mjesta, i prijeđite na Pi samo kada trebate potpuni operativni sustav.
Arduino vs Raspberry Pi vs ESP32 detaljnije objašnjava kompromise ako se još uvijek odlučujete.
Zašto je Soldered dobro mjesto za početak izrade projekata s prikazom
Matrični projekt treba tri stvari: nešto za pokretanje, nešto za mjerenje vremena ili dohvaćanje podataka, i na kraju drugi zaslon za informacije koje bi trebale ostati vidljive.
Soldered pokriva sve tri stvari. Komplete za lemljenje vode vas od vrećice dijelova do funkcionalnog uređaja, a naš vodič o najboljim kompletima za lemljenje za početnike objašnjava na što obratiti pažnju. NULA ploče dodaju Wi-Fi, Thread i rad s niskom potrošnjom kada projekt preraste osnovni mikrokontroler. Raspberry Pi upravlja pločama i nadzornim pločama. Inkplate pokriva uvijek uključene zaslone, a postoji i zaseban vodič za e-papir zaslone za nadzorne ploče Home Assistant ako je to vaša postavka.
Često postavljana pitanja
Što je LED matrični zaslon?
LED matrični zaslon je mreža LED dioda raspoređenih u redove i stupce. Svaka LED dioda radi kao jedan piksel, tako da mreža može prikazivati tekst, brojeve, ikone, uzorke i jednostavne animacije.
Kako funkcionira LED matrični zaslon?
Kontroler pali jedan redak odjednom i prolazi kroz sve retke stotine puta u sekundi. Vaše oko spaja redove u stabilnu sliku. To se naziva multipleksiranje, i to je razlog zašto 64 LED diode trebaju samo 16 veza.
Kako se programira LED matrični zaslon?
Instalirajte biblioteku za svoj upravljački čip, deklarirajte veličinu matrice i pinove, a zatim upalite jedan piksel kako biste potvrdili ožičenje. Od tamo prijeđite na znakove, pomični tekst i animaciju. Arduino, ESP32 i Raspberry Pi svi imaju zrele biblioteke.
Što možete izgraditi s LED matričnim zaslonom?
Pomične znakove, digitalne satove, semafore, tajmere, igre reakcije, okvire za piksel art, muzičke vizualizatore, znakove statusa pametnog doma, zaslone s podacima i Raspberry Pi nadzorne ploče.
Koja je razlika između LED matrice i matričnog zaslona s točkicama?
Matrični zaslon s točkicama je bilo koji zaslon napravljen od mreže točkica. LED matrični zaslon je matrični zaslon s točkicama gdje je svaka točka LED dioda.
Je li LED matrični zaslon dobar za početnike?
Da. Rezultat svake linije koda vidite odmah, što otklanjanje pogrešaka čini mnogo lakšim nego kod senzorskog projekta. Također, uči izlaze, tajming, biblioteke za prikaz i logiku animacije u jednom potezu.
Trebam li koristiti LED matricu ili e-papirni zaslon?
Koristite matricu ako projekt zahtijeva svjetlinu, pomični tekst, animaciju ili igre. Koristite e-papir ako zahtijeva nisku potrošnju energije, oštru čitljivost i informacije koje ostaju vidljive između ažuriranja, poput kalendara, nadzornih ploča i zaslona senzora.
Mogu li koristiti LED matrični zaslon s Arduinom?
Da. Monokromni blokovi 8x8 s MAX7219 upravljačem dobro rade na bilo kojoj Arduino kompatibilnoj ploči preko SPI sučelja. Satovi, brojači, pomični znakovi i igre reakcije svi se udobno uklapaju.
Mogu li koristiti LED matrični zaslon s ESP32?
Da, i to je bolji izbor za sve što je povezano. Wi-Fi znakovi, zasloni statusa pametnog doma, API zasloni i ploče za obavijesti. ESP32 je također dovoljno brz da pokreće HUB75 RGB panele, što ATmega328 nije.
Mogu li koristiti LED matrični zaslon s Raspberry Pi?
Da. Pi odgovara većim pločama i svemu što treba API-je, skripte, mrežne podatke ili nadzornu ploču. Ploči dajte vlastito 5V napajanje umjesto da je napajate iz Pi-ja.
Koliko energije troši LED matrični zaslon?
Jedan modul 8x8 je u redu na 5V pinu vaše ploče. Panel 32x64 HUB75 može povući oko 4 A na 5 V sa svakim bijelim pikselom, tako da mu je potrebno zasebno napajanje. Smanjenje postavke svjetline oštro smanjuje tu brojku.
