### プロジェクト9: 8×16 表情LEDドットマトリクス #### **(1)概要:** ロボットに表情ボードを追加したら楽しくないでしょうか？Keyestudio 8×16 LEDドットマトリクスがその役割を果たします。これを使えば、表情、画像、パターンなどの表示を自分でデザインすることができます。 8×16 LEDボードには128個のLEDが搭載されています。マイクロプロセッサ（Arduino）のデータは、2線式バスインターフェースを通じてAiP1640と通信します。これにより、モジュール上の128個のLEDのオン・オフを制御し、モジュール上のドットマトリクスに必要なパターンを表示させることができます。配線を簡単にするためにHX-2.54 4Pinケーブルが付属しています。 #### **(2)仕様:** - 動作電圧: DC 3.3-5V - 消費電力: 400mW - 発振周波数: 450KHz - 駆動電流: 200mA - 動作温度: -40〜80℃ - 通信方式: 2線式バス #### **(3)知識:** **8×16 LEDドットマトリクスの回路** ![](media/edf6c77d05904eebbaa89d557e9e9c1a.png) **8×16 LEDドットマトリクスの原理** 8×16ドットマトリクスの各LEDをどのように制御するのでしょうか？各バイトは8ビットを持ち、各ビットは0または1です。0の場合LEDはオフ、1の場合LEDはオンになります。1バイトでLEDの1列を制御でき、16バイトで16列のLEDを制御できます。これが8×16ドットマトリクスです。 **ピンの説明と通信プロトコル** マイクロプロセッサ（Arduino）のデータは、2線式バスケーブルを通じてAiP1640と通信します。 通信プロトコルの図は以下の通りです（SCLKはSCL、DINはSDAです）。 ![](media/ea2bab37f23c09453c680590b84653d6.png) ①データ入力の開始条件: SCLがハイレベルの時にSDAがハイからローに変化します。 ②データコマンドの設定方法は以下の図の通りです。 サンプルプログラムでは、**アドレスを自動的に1加算する**方法を選択しており、2進数値は0100 0000、対応する16進数値は0x40です。 ![](media/image-20230907161100692.png) ③アドレスコマンドの設定では、以下のようにアドレスを選択できます。 サンプルプログラムでは最初の00Hを選択しており、2進数1100 0000は16進数0xc0に対応します。 ![](media/image-20230907161152467.png) ④データ入力の要件として、データ入力時にSCLがハイレベルの場合、SDA上の信号は変化してはなりません。SCLのクロック信号がローレベルの時のみ、SDA上の信号を変更できます。データの入力は下位ビットが先で、上位ビットが後です。 ⑤データ転送終了の条件は、SCLがローレベルでSDAがローレベルの時にSCLがハイレベルになり、SDAのレベルがハイになることです。 ⑥表示制御として、異なるパルス幅を設定します。パルス幅は以下の図のように選択できます。 例ではパルス幅は4/16で、1000 1010に対応する16進数は0x8Aです。 ![](media/image-20230907161220995.png) **モジュールツールの使い方の説明** ドットマトリクスツールはオンライン版を使用します。リンクは以下の通りです: ①リンクにアクセスすると、以下のようなページが表示されます。 ![](media/354693b5679a2615c62e99b7025d6355.png) ②ドットマトリクスは8×16なので、高さを8、幅を16に調整します（以下の図参照）。 ![](media/5f0278d66ade370e871b447d360d6e7b.png) ③パターンから16進数データを生成します。 以下の図のように、左クリックで選択、右クリックでキャンセルします。描きたいパターンを描き、「Generate」をクリックすると、必要な16進数データが生成されます。 ![](media/586e88bf13c61b0918046437ed7f6796.png) #### **(4)接続図:** ![](media/cec50fec4a335b6922e4c6694a133bc1.png) 8×16 LED光ボードのGND、VCC、SDA、SCLは、2線式シリアル通信のために拡張ボードのG(GND)、V(VCC)、A4、A5にそれぞれ接続されています。 (注意: ArduinoのIICピンに接続されていますが、このモジュールはIIC通信用ではありません。ここのIOポートはI2C通信をシミュレートするためのもので、任意の2つのピンに接続できます。) #### **(5)テストコード:** ブロックをドラッグしてコードを編集することもできます（以下参照）。 ![](media/e346413e7f38f5f6368dd8262f173514.png) ![](media/8ecfff600093779602b37d2202493057.png) ![](media/0f0df06e3ed2adbbe3ffaa20dd3fa0a5.png) **完全なテストコード** (**注意:** コードをアップロードする前にBluetoothモジュールを接続しないでください。コードのアップロードにもシリアル通信を使用するため、Bluetoothシリアル通信と競合が発生し、アップロードに失敗する可能性があります。) ![](media/75e6f65c9a299868d37544ac42c54f66.png) #### **(6)テスト結果:** テストコードを正常にアップロードし、配線を行い、DIPスイッチをON側に切り替えて電源を入れると、ドットマトリクスに笑顔のパターンが表示されます。 ![](media/0fd4831db288e04e75828346ea66a3f5.png) #### **(7)応用練習:** 先ほど学んだモジュールツール [http://dotmatrixtool.com/#](http://dotmatrixtool.com/#) を使って、ドットマトリクスにスタート、前進、停止のパターンを表示させ、その後パターンをクリアします。時間間隔は2000ミリ秒です。 ![](media/31ab1346c58438ca95c990e4ff963c0d.png) 笑顔を表示するブロック![](media/1702a82ce685e3e7da7b136cbc51e718.png) 表情を表示するコード![](media/bae6801afc8fbcc0e7a70c243559c266.png) ハートを表示するブロック![](media/dcaa414f16d10068d2c3627959141da6.png) 前進するコード![](media/8fc218e6b35826aa31f5e00f61414651.png) 後退するブロック![](media/043abae4540c578f93772ed9b6648e60.png) 左折するブロック![](media/7b3d80a76228ee5b23555af17269a02d.png) 右折するブロック![](media/5a84b3538a62367a8f35cc59071c0bda.png) 停止するブロック![](media/733bd1f96e1c9d116033a317cb507fac.png) クリアするブロック![](media/06d37680acd61c9c5c4113c78c985eca.png) ブロックをドラッグしてコードを編集することもできます（以下参照）。 （1）![](media/e346413e7f38f5f6368dd8262f173514.png) （2）![](media/840217b5879f1fce9e36566dc76914a4.png) （3）![](media/e72e75122897b0ef930196f762080623.png) **完全なテストコード** (**注意:** コードをアップロードする前にBluetoothモジュールを接続しないでください。コードのアップロードにもシリアル通信を使用するため、Bluetoothシリアル通信と競合が発生し、アップロードに失敗する可能性があります。) ![](media/dee30ed46775feb634d4e8e4ec0a189a.png) コードを開発ボードにアップロードすると、8×16ボードに以下のパターンが表示されます。 ![](./media/image-20250709134319784.png) ![](./media/image-20250709134332835.png) ![](media/dce75583e8bf4bc4377364bf8ed3aa99.png)