【S4A小專案】矩陣LED小動畫(需用修改後韌體)

一個嘗試把arduino與S4A導入國小資訊課程的探索紀錄

【生活中的科技】

行人在過紅綠燈時，常常可以看到一個小綠人走路的燈號，提醒行人可以穿越馬路

這樣的顯示裝置是如何做出來的呢？用S4A要如何做呢？





【影片】

先來看一下實際運作的影片

【使用硬體】

Arduino UNO r3、8X8矩陣LED的模組(含MAX7219驅動IC)

【安裝修改的S4A韌體及S4A介面image】

在此僅說明安裝方式，詳細深入的修改韌體方法與說明，請參考另一篇
【S4A韌體】修改S4A控制矩陣LED原理說明

由於此模組以SPI介面傳輸，無法使用原有的S4A來控制，需安裝修改過的
S4A韌體(下載連結)，及修改的S4A介面image(下載連結)。

修改的S4A韌體名稱為S4AFirmware15ledMatrix8X8，安裝方式與原S4A韌體
相同，需在ArduinoIDE中開啟，編譯並上傳至Arduino板子上。

修改的S4A介面image名稱為S4A_8X8_LED_Matrix.image，需複製到S4A的目錄裡(路徑可由S4A捷徑，按右鍵中看到)

建議不要刪掉原有的S4A.image(以利恢復原來的S4A)，當S4A的目錄有兩個image時，啟動S4A會要求兩者選一。

在本例中要選S4A_8X8_LED_Matrix.image


【Arduino接線】

矩陣LED模組接線依SPI介面要求，請參考下圖

(模組另一側的針腳是為串聯多個矩陣LED，在本例中不使用)

【S4A控制積木】

由於使用修改S4A介面的image，所以有個新的積木ledMatrix可使用，ledMatrix積木的號碼可用4~11，分別代表矩陣LED中的第一橫排至第八橫排(做一次測試即可知哪一邊為上方)，如下圖：

ledMatrix的設定值可為0~255，以4號ledMatrix積木為例(第一橫排)為例，下面三個圖為值分別設為1、3、255的情形。能看到傳送值與其2進位值的關係嗎？

設定值是以二進位的值來控制一排的LED(雖然本例中與二進位表示法剛好左右相反)。同樣的方法，如果要控制第二排就要用5號ledMatrix積木，其他排以此類推。這樣就可以對8X8矩陣LED做完全的控制。


【點陣圖工具】

想要在矩陣LED上畫圖，就必需要計算每一排的二進位值。本文中教學的對象是小學生，使用二進位會對一般學生產生困難，那…有什麼好方法嗎？

我們可以使用試算表的公式來幫我們解決計算的問題。並且將計算的值存入S4A的列表中，準備讓程式畫出。下面以畫出愛心的圖案步驟為例。

首先在試算表中填入愛心的值，讓它自動算出每一排的數值

再將數值輸入(或匯入)到S4A的列表中

第三步是準備好控制積木

最後讓積木執行後，就完成在矩陣LED上畫圖了

【S4A程式範例】

畫出一個畫面後，能不能畫出多個畫面連續播放呢？

只要運用多個列表，就能用S4A來控制矩陣LED來作動畫了。

以下是試算表中的愛心動畫設計圖

以下為小綠(紅?)人，走路的設計(畫了很久，我承認畫圖是我的罩門)

以下是小紅人的圖片

最後實作的過程不再詳細說明，附上範例檔案(下載連結)