描述

如今，許多 LED 顯示屏都使用無處不在的 WS2812 RGB LED。憑借其內置邏輯，多個 LED 均可通過單根電線進行控制，無需任何額外組件。它們要么是單個 RGB LED，要么組合成條帶或矩陣。每個 WS2812B LED 內部包含三個獨立的 LED。

移位寄存器

要通過單根線控制多個 LED，需要使用移位寄存器。移位寄存器將串行數據轉換為并行形式。

移位寄存器

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一個移位寄存器通常有三個控制引腳。第一個是時鐘。時鐘在每個時鐘周期通過移位寄存器移位數據。第二個引腳是數據輸入。該引腳具有將通過移位寄存器移位的邏輯狀態。觸發時鐘引腳時，數據輸入引腳必須提供正確的數據。

如何在時鐘周期的上升沿將一位移至下一級

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如果每個輸出都連接到 LED，您會看到數據通過移位寄存器移位。這不是我們想要的，因此使用了稱為鎖存器或負載的第三個引腳。這控制了位于每個移位寄存器和實際輸出引腳之間的鎖存器。

所以操作是將數據移入所有移位寄存器，當該過程完成時，打開鎖存器以使輸出引腳反映每個移位寄存器的內部狀態。然后關閉鎖存器并移入更新的數據，同時輸出繼續顯示鎖存的內容。

在許多 LED 矩陣或 LED 立方體類型的項目中，經常看到使用 74HC595 IC。它是一個帶輸出鎖存器的 8 位移位寄存器。然而在這個電路中使用了 DM13A 芯片。它是一個帶輸出鎖存器的 16 位移位寄存器，每個輸出都有一個恒流驅動器，消除了通常與每個 LED 串聯使用以限制其電流的電阻器。

控制 LED 矩陣

一個 16x16 矩陣有 256 個 LED。如果我們將每個 LED 連接到單個移位寄存器輸出引腳，我們將需要 16 x 16 位移位寄存器。另一種選擇是將單行 LED 分成 16 組，而不是這樣做。每組都連接到同一個 16 位移位寄存器。微處理器現在不僅可以處理移位寄存器的時鐘、數據和加載信號，還可以處理將要顯示的 16 組 16 個 LED 中的哪一組。如果完成得足夠快，視覺暫留將使所有 16 組 16 個 LED 看起來都在運行，就好像它們都是單獨控制的一樣。

在此設計中，我使用紅色/綠色 8x8 矩陣。這意味著每個矩陣的每列紅色 LED 有 8 個陰極，每列綠色 LED 有 8 個陰極。每行有 8 個陽極引腳連接（包含 8 個紅色 LED 和 8 個綠色 LED）。

示范

接線

Arduino與PCB的接線如下：

LATCH D2
BLANK D4
COLUMN_MSB_IN D11
CLOCK D13
ROW_A D5
ROW_B D6
ROW_C D7
ROW_D D8

Also connect
COLUMN_MSB_OUT to COLUMN_LSB_IN

COLUMN_LSB_OUT not connected

集會

附上原理圖和PCB。我已經包含了 Eagle 文件，以防您想將電路板商業化制作或像我一樣自己制作。我使用碳粉方法。

我最初測試了矩陣并使用 Arduino UNO 為其創建了軟件。經過測試，我用 40mm x 9mm 的松木做了一個箱子。

內部結構

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該軟件被轉移到一個覆蓋有熱縮套管的 Arduino Pro Mini 上。我使用了一個設置為 5V 輸出的 LM2596 DC-DC 降壓模塊，這樣 Disco Tile 就可以由 12V 電源磚驅動。

一塊電路板上的開關和直流電源插座

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