Disegnare con 64 LED: la matrice 8×8 con il MAX7219

2Come fa un chip a comandare 64 LED

Il MAX7219 non tiene accesi tutti i LED insieme. Accende una riga alla volta e passa alla successiva così in fretta che l'occhio vede l'immagine intera: il datasheet indica 800 giri al secondo tipici su tutte e otto le righe. Una sola resistenza sul modulo decide quanta corrente passa nei LED, e da Arduino arrivano solo gli ordini: quale riga cambiare e con quali LED accesi.

3Salda il pettine e gira il modulo

Salda il pettine ad angolo sui cinque fori del lato IN, quello con DIN, con i pin che escono di lato, verso l'esterno (guida n. 70). Il pettine dritto serve sul lato OUT solo se un giorno vorrai attaccare un secondo modulo.

Poi tieni il modulo con l'ingresso a destra. Le scritte «→IN» e «OUT→» del circuito stampato restano a testa in giù, ed è giusto così: la documentazione della libreria che useremo dice proprio che questi moduli vanno tenuti con il lato DIN a destra e che le scritte possono apparire capovolte.

4Collega i cinque fili

• VCC al 5V e GND al GND: il chip lavora tra 4 e 5,5 V.
• DIN al pin 11 e CLK al 13: sono i pin dell'SPI di Arduino UNO, il collegamento veloce che la libreria usa per mandare i dati, e non si possono cambiare.
• CS al pin 10. Questo invece puoi spostarlo, basta scrivere il nuovo numero nello sketch.

6Disegna una faccina

// Matrice 8x8 con il MAX7219: una faccina e un cuore, disegnati riga per riga.
// Libreria: MD_MAX72XX di majicDesigns.
#include <Arduino.h>
#include <MD_MAX72xx.h>

// DIN al pin 11 e CLK al 13 (sono fissi), CS al 10
MD_MAX72XX matrice(MD_MAX72XX::FC16_HW, 10, 1);   // tipo di modulo, pin CS, matrici

// otto numeri, uno per riga dall'alto: 1 = LED acceso, 0 = spento
const byte FACCINA[8] = {
  0b00111100,
  0b01000010,
  0b10100101,
  0b10000001,
  0b10100101,
  0b10011001,
  0b01000010,
  0b00111100,
};
const byte CUORE[8] = {
  0b00000000,
  0b01100110,
  0b11111111,
  0b11111111,
  0b01111110,
  0b00111100,
  0b00011000,
  0b00000000,
};

void disegna(const byte figura[8]) {
  for (byte riga = 0; riga < 8; riga++) {
    matrice.setRow(riga, figura[riga]);   // il bit a sinistra è il LED a sinistra
  }
}

void setup() {
  matrice.begin();
  matrice.control(MD_MAX72XX::INTENSITY, 2);   // luminosità da 0 a 15
}

void loop() {
  disegna(FACCINA);
  delay(2000);
  disegna(CUORE);
  delay(2000);
}

setRow(riga, numero) accende i LED di una riga; INTENSITY regola la luminosità da 0 a 15. FC16_HW dice alla libreria com'è collegata la matrice al chip.

7Luminosità e corrente

Il MAX7219 regola la luce accendendo i LED per una parte del tempo: con INTENSITY a 0 restano accesi per 1/32 del giro, con 15 per 31/32 (datasheet). Anche a 0 quindi non si spengono del tutto.

• Con tutti i LED accesi alla corrente massima consigliata, 40 mA, il datasheet indica 330 mA tipici per ogni chip. Quanta corrente passa davvero nel tuo modulo dipende dalla resistenza montata, e chi lo produce non la dichiara.
• Arduino alimentato dalla porta USB del computer ha a disposizione di solito non più di 500 mA. Con quattro matrici tutte accese al massimo si potrebbe arrivare a 4 × 330 = 1,32 A (calcolo nostro, caso peggiore).
• Per questo negli sketch la luminosità è bassa, 2 e 1: si vede bene e la porta USB regge. Per una scritta grande e luminosa usa un alimentatore da 5 V a parte per i moduli, con il GND unito a quello di Arduino, come consiglia l'autore della libreria e come nella guida n. 82.

8La scritta che scorre

Il modulo da quattro matrici ha quattro MAX7219 in fila, ognuno passa i dati al successivo. Si collega con gli stessi cinque fili al pettine di destra, quello d'ingresso. La libreria conta le matrici da destra: la numero 0 è quella attaccata ad Arduino.

// Una scritta che scorre sul modulo da quattro matrici (32 x 8 LED).
// Librerie: MD_Parola e MD_MAX72XX di majicDesigns.
#include <Arduino.h>
#include <MD_Parola.h>

// DIN al pin 11, CLK al 13, CS al 10, come per la matrice singola
MD_Parola scritta(MD_MAX72XX::FC16_HW, 10, 4);   // tipo di modulo, pin CS, matrici

void setup() {
  scritta.begin();
  scritta.setIntensity(1);                                   // da 0 a 15
  scritta.displayScroll("Ciao da Arduino!", PA_LEFT, PA_SCROLL_LEFT, 50);
}

void loop() {
  if (scritta.displayAnimate()) {   // vero quando la scritta è uscita tutta
    scritta.displayReset();         // e allora riparte da destra
  }
}

displayScroll prepara la scritta: allineamento, effetto e velocità, cioè i millesimi di secondo tra un passo e l'altro (più è basso, più corre). displayAnimate() va chiamata di continuo nel loop, senza delay: è lei che sposta le lettere al momento giusto.