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c++趣味编程玩转物联网：树莓派Pico控制 LED点阵屏

article 2024/11/30 9:45:41

8×8 LED点阵屏是一种常见的数字显示设备，被广泛应用于电子时钟、公交车显示屏和游戏设备中。在本项目中，我们使用树莓派Pico开发板，通过I2C协议驱动HT16K33芯片，实现点阵屏显示心形图案、倒计时、动态矩形和动态圆等内容。本文详细介绍硬件连接、库的使用以及C++代码实现，帮助开发者掌握点阵屏控制技术。

一、项目目标与硬件清单

1. 项目目标

通过树莓派Pico控制8×8点阵屏实现：

心形图案的显示。
倒计时数字显示。
动态矩形和动态圆的绘制。
显示“I Love Coding!”文本内容。

2. 所需硬件

树莓派Pico开发板 × 1
8×8 LED点阵屏模块（HT16K33驱动芯片） × 1
4P转杜邦线 × 1
USB数据线 × 1

二、8×8点阵屏与HT16K33简介

1. HT16K33芯片特点

低功耗：适合便携设备。
I2C通信：大幅简化引脚使用，仅需时钟和数据引脚。
多功能：支持动态显示、亮度调节和多种图案绘制。

2. 通信地址

HT16K33模块的I2C地址由拨码开关决定，本文使用的模块地址固定为 0x70。

三、电路连接

1. 接线说明

CLK（时钟）：接Pico的GP20。
DIO（数据）：接Pico的GP21。
VCC 和 GND：分别接Pico的3.3V和GND。

2. 电路图和接线图

根据模块与Pico的引脚定义，完成硬件连接，确保模块与开发板的电源、电平兼容。

四、代码实现与解析

1. 必要的库安装

本项目使用了 Matrix 库来控制点阵屏，安装步骤如下：

打开Arduino IDE。
点击“项目” → “加载库” → “添加 .ZIP 库”。
选择 Matrix.ZIP 文件并导入。

2. 完整代码实现

以下是实现动态显示功能的完整代码：

#include "Matrix.h"

// 定义I2C引脚
Matrix matrix(20, 21);

void setup() {
  matrix.begin(0x70);       // 初始化点阵屏
  matrix.setBrightness(8);  // 设置亮度（0-15）
}

const int LED_ON = 1;

// 心形图案定义
uint8_t heart[8] = {
  0b01100110,  // ##  ##
  0b10011001,  // #  ##  #
  0b10000001,  // #      #
  0b10000001,  // #      #
  0b01000010,  //  #    # 
  0b00100100,  //   #  #  
  0b00011000,  //    ##   
  0b00000000   //         
};

void loop() {
  // 倒计时数字
  for (int i = 9; i >= 0; i--) {
    matrix.clear();
    matrix.setCursor(2, 0);
    matrix.print(i);
    matrix.writeDisplay();
    delay(500);
  }

  // 动态矩形
  for (int size = 6; size > 0; size -= 2) {
    matrix.clear();
    matrix.drawRect((8 - size) / 2, (8 - size) / 2, size, size, LED_ON);
    matrix.writeDisplay();
    delay(500);
  }

  // 动态圆
  for (int radius = 1; radius <= 3; radius++) {
    matrix.clear();
    matrix.drawCircle(3, 3, radius, LED_ON);
    matrix.writeDisplay();
    delay(500);
  }

  // 显示心形图案
  matrix.clear();
  for (uint8_t y = 0; y < 8; y++) {
    for (uint8_t x = 0; x < 8; x++) {
      if (heart[y] & (1 << (7 - x))) {
        matrix.drawPixel(x, y, LED_ON);
      }
    }
  }
  matrix.writeDisplay();
  delay(1000);

  // 显示文本
  matrix.clear();
  matrix.drawStr("I Love Coding!!");
  delay(1000);
}