ドットマトリクスLEDをArduinoで動かす①物を見る

ドットマトリクスLEDモジュールが手持ちにありました。まずは物を見ます。

 目次:

経緯

ドットマトリクスLED（モジュールではなく単体）を業務で扱った時、電圧波形を見ても制御を理解できませんでした。教えてもらってその場をしのぎましたが、設計物に残されている文章情報の少なさに不安を覚えました。

今後も出くわすだろうことを考えると、自前で動かしておきたいと思います。

MAX7219 LEDドットマトリクスモジュール

手持ちのArduino UNO付属品に含まれていたモジュールを使います。

図１ MAX7219ドットマトリクスLEDモジュール

図２ Arduino UNOスターターキット

図３ 基板（左）からLED（右）を外しました

基板にはICが実装されております。刻印から調べると、MAXIM製シリアルインターフェイス8桁LEDディスプレイドライバ MAX7219。

MAX7219データシート（日本語）

基板両端に端子（左右5pin。ですが左右で共通するものが多く、種類は6pin）がついております。ドライバIC経由であるため、単体で動かすより制御に使用するポート数が少なく済んでいるようです。

ドットマトリクスLEDとダイナミック点灯制御

ドットマトリクスLEDは格子状にLEDを並べ、個別のドット毎にLEDを点灯・消灯させる表示器です。セグメントタイプ（7セグや16セグなど）に比べてはるかに表現の幅が広がります。

これだけのドット（LED）を電流流しっ放しで個別点灯（「スタティック点灯制御」と呼びます）する場合、今回のLEDには64（=8×8。除く共通端子）もの端子と、これらへの個別入力が要ります（多すぎます）。

そこで「ダイナミック点灯制御」です。同時点灯を減らし、高速で点灯を切り替えて残像で文字・数字を表示します。

以下簡単に説明を。列のLEDはアノード（+）が共通端子、行のLEDはカソード（-）が共通端子として。。。

行1のカソード（-）だけGNDに繋ぎ、任意列（図では列2）のアノード（+）に対して高電位を与えます。これによって1行目で高電位を与えた列のLEDだけが点灯します。

次は行2のカソード（-）だけGNDに繋ぎ、任意列（図では列1）のアノード（＋）に対して高電位を与えます。これによって行2で高電位を与えた列のLEDだけが点灯します。

以降、行3、行4、．．．と1行ずつ点灯していきます。ただし高速で表示行を繰り返し切り替えるため、人の目には全行の点灯している画として映ります。

なお図６のように行1-列2と行2-列1を同時点灯しようとすると、行1-列1と行2-列2も点灯してしまいます。よって複数行の同時点灯は考えません。

このダイナミック点灯制御は点灯させるLED（あるいは電流制限抵抗、ドライブ素子も）に電流を流す時間を節約できるという利点もあります。

例えば1分間点灯させる（人の目にはそう映る）場合でも、単一のLEDに注目すれば1分間×1行/8行の時間の点灯であるため省電力な他、温度上昇を抑えて素子の寿命に貢献することが期待できます。

ドットマトリクスだけ点灯させました

モジュールからドットマトリクスLED部分だけを外し、その端子に手持ちのマルチメータをつないで光らせました。LED×8個を並列に同時点灯させたので光が弱くなりましたが、点灯することは分かりました（当然これはスタティック点灯制御です）。