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arduino学习笔记39 - Arduino+Colordunio RGB 详细讲解与演示实验

2014-10-24 11:14:36 9933 Arduino RGB Arduino

0 话说此次实验说用到的Colordunio RGB是一个专门为RGB全彩点阵设计的一个Arduino 控制板模块，此模块除了能独立给RGB点阵驱动外，也是可以当作一个Arduino的控制板来使用的哦。非常的方便和实用，板载的芯片是ATmega 328的芯片，板子上面也引出了ISP接口，可以随时给328芯片烧写bootloader。目前看到的缺点是不想其他Arduino Uno 板子一样，没有引出了相应的I/0口出来，只是引出了一些IIC接口和供电接口。后续有时间会开发一个带I/0口的板子，使购买者买了这个板子就不需要买多一块Uno板子或者是MEGA 2560啥的板子了。希望大家多多支持我们！谢谢！需要讲解这个Colordunio ,必须分两个步骤来讲。第一，是讲解RGB点阵的使用与工作原理。先来看一下我们使用所需要的RGB点阵： RGB简单的说，就是R、G、B（红、绿、蓝）三种颜色的英文缩写。一开始没接触过点阵的朋友，这个最好先从单色的8X8点阵开始学习，驱动原理几乎一样的。只不过，RGB多了两种需要显示的颜色，所以会相对于比较麻烦一点。所以现在我们简单的描述一下单色的点阵的工作原理：图（1）8×8点阵LED外观及引脚图图（2）8×8点阵LED等效电路汉字显示屏用于显示汉字、字符及图像信息，在公共汽车、银行、医院及户外广告等地方都有广泛的应用。下面是简单的汉字显示屏的制作，由单片机控制汉字的显示内容。为了降低成本，使用了四块8×8的LED点阵发光管的模块，组成了一个16×16的LED点阵显示屏，如图（3）所示。在这里仅做了二十五个汉字的显示，在实际的使用中可以根据这个原理自行的扩展显示的汉字，下面是介绍汉字显示的原理。 LED驱动显示采用动态扫描方法，动态扫描方式是逐行轮流点亮，这样扫描驱动电路就可以实现多行的同名列共用一套列驱动器。以16×16点阵为例，把所有同一行的发光管的阴极连在一起，把所有同一列的发光管的阳极连在一起（共阴的接法），先送出对应第1列发光管亮灭的数据并锁存，然后选通第1列使其燃亮一定的时间，然后熄灭；再送出第2列的数据并锁存，然后选通第2列使其燃亮相同的时间，然后熄灭；….第16列之后，又重新燃亮第1列，反复轮回。当这样轮回的速度足够快（每秒24次以上），由于人眼的视觉暂留现象，就能看到显示屏上稳定的图形。该方法能驱动较多的LED，控制方式较灵活，而且节省单片机的资源。显示数据可通过单片机的P0,,P2口接驱动电路传输到点阵行引脚。 LED点阵显示模块进行的方法有两种： 1）水平方向（X方向）扫描，即逐列扫描的方式（简称列扫描方式）：此时用一个P口输出列码决定哪一列能亮（相当于位码），用另一个P口输出行码（列数据），决定该列上哪个LED亮（相当于段码）。能亮的列从左到右扫描完16列（相当于位码循环移动16次）即显示出一个完整的图像。（2）竖直方向（Y方向）扫描，即逐行扫描方式（简称行扫描方式）：此时用一个P口输出决定哪一行能亮（相当于位码），另一个P口输出列码（行数据，行数据为将列数据的点阵旋转90度的数据）决定该行上哪些LED灯亮（相当于段码）。能亮的行从上向下扫描完16行（相当于位码循环移位16次）即显示一帧完整的图像。本设计应用的是第一种的扫描方法，即水平方向（X方向）扫描。每一个字由16行16列的点阵形成显示，即每个字均由256个点阵来表示，我们可以把每一个点理解为一个像素。一般我们使用的16×16的点阵宋体字库，即所谓的16×16，是每一个汉字在纵横各16点的区域内显示的。汉字库从该位置起的32字节信息记录了该字的字模信息。事实上这个汉字屏不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。我们以水平方向（x方向）扫描显示汉字的“杨”为例来说明其扫描原理，每一个字由16行16列的点阵组成显示，如图下的，如果用8位的AT89S51的单片机来控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分成两个部分。一般我们把它分解成上部分和下部分，上部分由816的点阵组成，下部分也由816的点阵组成。在本例中单片机首先显示的是左上角的第一列的部分，即第0列的P00~P07口。方向为P07到P00，显示汉字“杨”的时候，P00到P02都是灭的，P03亮，因为行接阴极，即二进制11110111，转换为16进制为F7H，如图（4）所示。上半部分第一列完成之后，继续扫描下半部分的第一列，即从P27向P20方向扫描，从上图可以看到，这一列P2.2亮，其余全部灭，所以代码为11111011，16进制为FBH，然后单片机转向上半部的第二列，除了P03亮，其他的都不亮，即为11110111，16进制为F7H，这一列扫描完成之后继续进行下半部分的扫描，除了P20P21亮，其他的为不亮，为二进制11111100，即16进制FCH。按照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“杨”的扫描代码为： F7H FBH F7H FCH 37H FFH 00H 00H B7H FFH 77H FEH F5H F7H BDH DBH; 9DH ECH 2DH F7H B5H F9H 39H BEH BDH 7FH 3FH 80H FFH FFH FFH FFH; （4）显示原理图由这个原理可以看到，无论显示何种字体或图像，都可以用这种方法来分析出它的扫描代码从而显示在屏幕上。了解汉字的显示原理之后，那如何得到汉字的字模信息呢？现在有一些现成的汉字字模生成软件，可从网上下载汉字字库提取程序直接提取字库，如图(5)所示的为一种字模生成软件，软件打开后输入汉字，点击“检取”后，十六进制数据汉字代码即可以自动生成，把我们需要的竖排数据复制到我们的程序即可。单色的点阵驱动就是以上的工作原理来驱动显示数字或者中文的了，双色的点阵甚至RGB LED点阵工作原理也是如此。第二，讲解的是驱动本实验RGB点阵的主板——Colordunio V2.0 先给大家上一个图片看看：看上图，我们可以看得出两边引出的两排RGB插座，是预留给RGB专用的插槽。使用时直接将RGB往上面插上去即可，简单，方便，使用！板子的旁边也引出了一些与USB转TTL进行通讯的接口。这样我们需要给板子更新新的程序直接把USB转TTL模块；连接上就可以进行在线实时更新需要更新的程序了。这样省去了很多下载程序是不必要的麻烦。现在来说一下重点，就是Arduino 控制RGB点阵的过程。看一下我们的线路连接定义：以上是硬件连接的描述。下面可以看一下硬件实物连接的样子。很方便的连接，如果没有专门配对的FT232RT模块，可以用杜邦线进行连接也是可以的哦！端口定义是一样的。硬件连接完毕以后，就是需要进行软件的程序下载了。软件版本可以选择各种版本，我们所使用的是Arduino IDE 0023或者Arduino IDE 1.0 版本的！测试代码是一下代码：ARDUINO 代码复制打印 /* ColorduinoPlasma - Plasma demo using Colorduino Library for Arduino 此函数的功能是，让RGB模块显示出渐变的R、G、B的组合颜色。效果是和我们在街上看到的那个RGB全彩显示屏显示的是一样的，只不过是我们现在只做的是8X8的点阵。可以通过74HC595进行扩展达到更大的显示效果！ / #include h> typedef struct //重新进行数据类型定义 { unsigned* char r; unsigned char g; unsigned char b; } ColorRGB; //a color with 3 components: h, s and v 一个颜色由H ,S ,V三个部分组成 typedef struct { unsigned char h; unsigned char s; unsigned char v; } ColorHSV; unsigned char plasma[ColorduinoScreenWidth[ColorduinoScreenHeight; //定义Colorduino Screen 的宽度和高度 long paletteShift; //Converts an HSV color to RGB color —HSV颜色转换为RGB颜色 void HSVtoRGB(void vRGB, void* vHSV) { float* r, g, b, h, s, v; //这个函数的工作方式的类型是浮点型0和1 float f, p, q, t; int i; ColorRGB colorRGB=(ColorRGB )vRGB; //两个RGB颜色相与的公式 ColorHSV colorHSV=(ColorHSV )vHSV; h = (float)(colorHSV->h / 256.0); s = (float)(colorHSV->s / 256.0); v = (float)(colorHSV->v / 256.0); //如果饱和度为0，那这个颜色就是为白的颜色，也可以看得出是HSV和RGB的值是相等的！ if(s == 0.0) { b = v; g = b; r = g; } //如果这个饱和度大于0，那就需要更复杂的计算 else { h = 6.0; //h=h6.0把颜色调到0和6之间，这样就会比较好计算！ i = (int)(floor(h)); //例如2.7变成2、3.01变成3或者4.9999变成4 f = h - i;//the fractional part of h — h为小数部分 p = (float)(v * (1.0 - s)); q = (float)(v * (1.0 - (s * f))); t = (float)(v * (1.0 - (s * (1.0 - f)))); switch(i) //利用Switch进行判断 { case 0: r=v; g=t; b=p; break; case 1: r=q; g=v; b=p; break; case 2: r=p; g=v; b=t; break; case 3: r=p; g=q; b=v; break; case 4: r=t; g=p; b=v; break; case 5: r=v; g=p; b=q; break; default: r = g = b = 0; break; } } colorRGB->r = (int)(r * 255.0);//得出RGB中R的数值 colorRGB->g = (int)(g * 255.0);//得出RGB中G的数值 colorRGB->b = (int)(b * 255.0);//得出RGB中B的数值 } float dist(float a, float b, float c, float d) { return sqrt((c-a)(c-a)+(d-b)(d-b));//开平方根 } void plasma_morph() { unsigned char x,y; float value; ColorRGB colorRGB; ColorHSV colorHSV; for(y = 0; y < ColorduinoScreenHeight; y++) for(x = 0; x < ColorduinoScreenWidth; x++) { { value = sin(dist(x + paletteShift, y, 128.0, 128.0) / 8.0) + sin(dist(x, y, 64.0, 64.0) / 8.0) + sin(dist(x, y + paletteShift / 7, 192.0, 64) / 7.0) + sin(dist(x, y, 192.0, 100.0) / 8.0); colorHSV.h=(unsigned char)((value) * 128)&0xff; colorHSV.s=255; colorHSV.v=255; HSVtoRGB(&colorRGB, &colorHSV); Colorduino.SetPixel(x, y, colorRGB.r, colorRGB.g, colorRGB.b); } } paletteShift++; Colorduino.FlipPage(); // 屏幕显示它交换缓冲区 } /****************************************************** 作者: ColorFill 功能: 填充整个画面颜色参数: R: the value of RED. Range:RED 0~255 G: the value of GREEN. Range:RED 0~255 B: the value of BLUE. Range:RED 0~255 ****************************************************/ void ColorFill(unsigned char R,unsigned char G,unsigned char** B) { PixelRGB p = Colorduino.GetPixel(0,0); for* (unsigned char y=0;y) { for(unsigned char x=0;x) { p->r = R; p->g = G; p->b = B; p++; } } Colorduino.FlipPage(); } void setup() //此函数是进行初始化的操作 { Colorduino.Init(); // 初始化Colorduino // compensate for relative intensity differences in R/G/B brightness // array of 6-bit base values for RGB (0~63) // whiteBalVal[0]=red // whiteBalVal[1]=green // whiteBalVal[2]=blue unsigned char whiteBalVal[3 = {36,63,63}; // for LEDSEE 6x6cm round matrix Colorduino.SetWhiteBal(whiteBalVal); // start with morphing plasma, but allow going to color cycling if desired. paletteShift=128000; unsigned char bcolor; //generate the plasma once for(unsigned char y = 0; y < ColorduinoScreenHeight; y++) for(unsigned char x = 0; x < ColorduinoScreenWidth; x++) { //the plasma buffer is a sum of sines bcolor = (unsigned char) ( 128.0 + (128.0 * sin(x8.0 / 16.0)) + 128.0 + (128.0 sin(y8.0 / 16.0)) ) / 2; plasma[x[y = bcolor; } // 调整白平衡的话，你可以取消这一行！ // 在loop()函数中注释掉plasma_morph() // 用在whiteBalVal上面做实验 // ColorFill(255,255,255); } void* loop() //执行部分，相当于执行了plasma_morph()函数即可 { plasma_morph(); } 我们实验中得出的结果！ 2
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