Jugando con matrices led 8bits
Una forma interesante de hacer llegar el concepto de Fabricación Digital entre los más peques, es haciéndoles entender que cualquier cosa que puedan pensar y trasladar a un diseño, luego lo pueden implementar utilizando herramientas tecnológicas. Además ayuda a entender a los padres cómo funcionan las cosas, construyendo pequeños proyectos.
Un proyecto que puede ser interesante para comenzar a conocer cómo funcionan esos carteles luminosos formados por pequeños leds, es el utilizar y entender a pequeña escala cómo funcionan, por ejemplo con una matriz de leds de 8x8 y con el controlador de displays MAX7219. Vamos algo sencillo de encontrar en formato módulo para Arduino.
El primer paso sería hacer un diseño. Para ello podemos utilizar una hoja de papel cuadriculada y enmarcar 8x8 casillas. Esto representará nuestra matriz de led digital, que también es de 8x8.
El hardware
Para este ejemplo he utilizado un pequeño arduino mini, pero evidentemente cualquier otro tipo es viable.
Y por otro lado un módulo MAX7219 que lleva una matriz de leds de 8x8
El tema de las conexiones es libre, siempre y cuando luego cuando lleguemos a la parte del software sea coherente. Yo por ejemplo he utilizado este pineado (luego lo veréis definido en el programa):
pin 12 arduino --> DIN
pin 11 arduino --> CLK
pin 10 arduino --> CS
pin Vcc arduino --> VCC
ping GND arduino --> GND
A por la programación
Una vez tenemos nuestro diseño y el hardware mas o menos listo, tenemos que conseguir traducir nuestro diseño en papel a código, para yo he utilizado la librería LedControl.h. Veamos el código por partes:
Definición de la matriz de leds
Primero definimos la librería y revisamos que el cableado se corresponda con lo que vamos a definir, en este caso vamos a utilizar los pines 12, 11 y 10 de nuestro Arduino, que irán conectados a DIN, CLK y CS respectivamente, que trae el módulo matriz leds. A parte también le conectaremos los de alimentación VCC y GND. En total vamos a necesitar cinco cables.
#include "LedControl.h"
/*
Definimos los pines que utilizará LedControl
pin 12 conectado para DataIn/DIn
pin 11 conectado para CLK
pin 10 conectado para LOAD
*/
/*
Creamos el objeto MatrizLED como LedControl utilizando la definicion:
LedControl(pin DataIn, pin CLK, pin LOAD, número de matrices led);
*/
LedControl MatrizLED=LedControl(12,11,10,1);
setup()
Ahora pasamos a la parte del código donde vamos a preparar nuestro elemento MatrizLED. Sólo tenemos que tener en cuenta que, aunque hayamos definida una única matriz de leds, podríamos utilizar varias y la numeración cuando queremos trabajar con ellas comienza de [0..n], ya que internamente la librería la trata como una array. Por lo tanto si decimos que tenemos una matriz, nos referimos a ella con el 0. Si tenemos dos, la primera es 0 y la segunda es 1. Si tenemos tres: 0,1,2,…y así sucesivamente.
El código está suficientemente documentado para ver que hace cada línea en este caso:
void setup() {
// Iniciamos nuestra matriz de leds
// Tened el cuenta que la primera matriz se referencia con "0"
MatrizLED.shutdown(0,false); // apagamos todos los leds de la matriz "0"
MatrizLED.setIntensity(0,8); // definimos la intensidad "8" de la matriz "0"
MatrizLED.clearDisplay(0); // limpiamos cualquier información previa de la matriz "0"
}
El loop() y nuestra función de dibujo
Y por último vamos a definir una rutina que llamaremos DibujoMatriz, que va a contener el código para iluminar los leds que queremos:
void DibujoMatriz() {
byte leds[8]={
B00000000,
B01111110,
B00000010,
B01111110,
B01000000,
B01111110,
B00000010,
B01111110
};
for(int fila=0;fila<8;fila++) {
MatrizLED.setRow(0,fila,leds[fila]);
}
}
void loop() {
DibujoMatriz();
}
Para entender como pasar nuestro dibujo de papel a la matriz de leds[8]. Es una array de bytes (8 bits) de 8 elementos,…curioso eh?, tenemos 8x8, justo lo que mide nuestra matriz de leds: 8x8 leds.
¿Porque hemos utilizado esta definición?, pues porque la librería LedControl tiene el método setRow(0,fila,leds[fila]); para nuestro elemento MatrizLED que pasando el número de fila y un número entre 0..255, es decir 1 byte que son 8bits. Es decir, deberíamos enviar un numero entre 0 y 255 para encender o apagar uno de los leds, por ejemplo:
Si pasamos el número 1 (dentro del rango de bytes de 0..255) se transforma binario a 00000001. Si utilizamos el método setRow(0,3,1) (0: número de display, 3: fila y 1 valor byte) tendríamos este resultado:
Cómo tener que traducir de binario a decimal es un poco rollo, existe la posibilidad de indicar al compilador de Arduino que el número está en formato binario, por esa razón los valores de la array son B00000000, en este caso el cero. Esto nos simplifica mucho, porque si ponemos en formato matriz, tenemos visualmente la matriz de leds tal cual la queremos:
Espero que haya quedado mas o menos claro con el ejemplo (menuda currada que me he pegado con el dibujo!!!).
En fin, una vez tenemos nuestro dibujo en papel trasladarlo a digital es sencillo, solamente tenemos que transformar los cuadrados en blanco por 0 y los que hemos pintado por 1, en la matriz de leds, encendiendo y apagando el led.