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Arduino库之 LedControl 库说明文档

news 2026/2/3 16:30:00

LedControl 库最初是为基于 8 位 AVR 处理器的 Arduino 板编写的。用于通过MAX7219芯片控制LED矩阵和7段数码管。但由于该代码不使用处理器的任何复杂的内部功能，因此具有高度可移植性，并且应该在任何支持和功能的 Arduino（类似）板上pinMode()运行digitalWrite() 。

单个 MAX72XX Led 驱动器能够控制 64 个 Led。该库支持多达 8 个菊花链式 MAX72XX 驱动程序。控制 512 个 LED 对于大多数用途来说应该绰绰有余。

库初始化

要将库包含到 Arduino 代码中，您必须编写几行初始化代码。

将库添加到您的草图中

这与任何其他 Arduino 库一样工作，您可以使用 Include LibraryIDE 中的菜单功能，或者只需添加一个

#include "LedControl.h"

在草图的顶部声明。

创建 LedControl 变量

所有库 API 函数都是通过类型变量调用的， LedControl该变量应该在草图的顶部定义，以便项目代码的其余部分可以访问它。

库初始化的典型代码如下所示：

/* 包含 LedControl 库 */  
#include "LedControl.h"/* 创建一个新的 LedControl 变量。
* 我们使用 Arduino 上的引脚 12,11 和 10 作为 SPI 接口
* 引脚 12 连接到第一个 MAX7221 的 DATA IN 引脚
* 引脚 11 连接到第一个 MAX7221 的 CLK 引脚
* 引脚 10 连接到到第一个 MAX7221 的 LOAD(/CS) 引脚
* 只有一个 MAX7221 连接到 arduino 
*/   
LedControl  lc1 = LedControl ( 12 , 11 , 10 , 1 );

我们与 MAX72XX 器件通信的变量的初始化代码有 4 个参数。前 3 个参数是 Arduino 上连接到 MAX72XX 的引脚号。这些可以是 arduino 上的任何数字 IO 引脚。在示例中12，引脚、11和10任意选择。库代码不会以任何方式对引脚号进行完整性检查以确保其 有效。传递一些愚蠢的东西（pin 123??），或者只是 错误的pin号会破坏代码，而不会发出通知或错误消息。您不必将 IO 引脚初始化为输出或将它们设置为特定状态，库将为您完成这些工作。

第四个参数LedControl(dataPin,clockPin,csPin,numDevices)是与此一起使用的级联 MAX72XX 器件的数量LedControl。该库可以通过单个变量寻址最多 8 个设备LedControl。添加到链中的每个设备都会带来一些性能损失，但无论您设置多少个设备，库代码使用的内存量都将保持不变。由于LedControl无法寻址超过 8 个设备，因此此处仅允许使用 1..8 之间的值。

如果您的草图需要控制超过 8 个 MAX72XX，则 LedControl需要创建另一个使用 arduino 板上 3 个不同引脚的变量。

#include "LedControl.h" 
// 为前 8 个设备创建一个 LedControl...   
LedControl  lc1 = LedControl ( 12 , 11 , 10 , 8 ); 
// ...以及接下来 8 个设备的另一个。   
LedControl  lc2 = LedControl ( 9,8,7,8 ) ; _ _ _ _ _

获取连接设备的数量

无法从代码中读取 IO 引脚编号，但有一个函数可以获取连接到LedControl.

/* 获取连接到此 LedControl 的最大设备数。
* 返回 : 
* int 连接到此 LedControl 的设备数量 */  
int  LedControl : :getDeviceCount ();

该函数用于循环访问所连接的 MAX72XX 器件的完整列表。下面是一段代码，用于将所有 MAX72XX 器件从省电模式切换到正常工作模式。即使shutdown(addr)稍后介绍该函数，这段代码背后的想法也应该很清楚。

#include "LedControl.h"lc1=LedControl(12,11,10,5);void setup() { for(int index=0;index<lc1.getDeviceCount();index++) {lc1.shutdown(index,false); } 
}

我们通过从 0 到的索引迭代设备列表 getDeviceCount()-1。索引是每个设备的地址。该地址是每个在设备上设置功能或 (Led-) 值的函数的第一个参数。请注意，getDeviceCount()返回连接的设备数量，但设备的地址从第一个设备的 0 开始，第二个设备的地址从 1 开始，最后一个设备的地址从 getDeviceCount()-10 开始。

省电模式

LED 点亮时会消耗相当多的能量。电池供电的设备需要一种节省电量的方法，可以在用户不需要时关闭整个显示屏。MAX72XX 支持电源关断模式。

在关机模式下，设备会关闭显示屏上的所有 LED，但数据会保留。当设备退出关闭模式时，相同的 LED 将像进入睡眠状态之前一样亮起。甚至可以在关闭模式期间发送新数据。当设备重新激活时，新数据将出现在显示屏上。以下是7 段显示屏上不可见倒计时的示例：

void countDown() { int i=9; lc.setDigit(0,(byte)i,false); //The digit '9' appears on the display delay(1000); //Go into shutdown mode lc.shutdown(0,true); //and count down silently while(i>1) { //data is updated, but not shownlc.setDigit(0,(byte)i,false); i--; delay(1000); } //Coming out of shutdown mode we have already reached '1' lc.shutdown(0,false);lc.setDigit(0,(byte)i,false); 
}

这是方法的原型LedControl.shutdown(addr,status)

/* * Set the shutdown (power saving) mode for the device* Params :*   addr   The address of the display to control*   status If true the device goes into power-down mode. Set to false*          for normal operation.*/void shutdown(int addr, bool status);

注意：当 Arduino 上电时，始终MAX72XX处于关闭模式。

限制位数 (ScanLimit)

这是一种专家功能，大多数图书馆用户并不真正需要。由于该库将其初始化 MAX72XX 为安全的默认值，因此您不必仅仅为了让您的硬件正常工作而阅读本节

当创建新的 LedControl 时，它将激活所有设备上的所有 8 位数字。每个亮起的数字将由驱动数字的多路复用器电路打开 1/8 秒。如果您有任何理由限制扫描数字的数量，则 LED 会更频繁地打开，因此会打开更长的时间。

将扫描限制设置为 4 的效果是，点亮的 LED 现在打开 1/4 秒，而不是标准的 1/8 秒。必须MAX72XX在较长的时间内为分段驱动器提供电流。

您应该仔细阅读数据表的相关部分MAX72XX！实际上，通过选择错误的电阻器组合，限制流过 LED 的电流和设备扫描的位数，可能会损坏 LED。调整扫描限制的唯一原因是显示器看起来太暗。但这很可能是由于启动时强度没有提高。这是原型，供有需要的人使用：MAX72XXRSetsetScanLimit()

/* 设置要显示的位数（或行数）。
* 有关扫描限制对显示器亮度的副作用，请参阅数据表。
* 参数: * addr 要控制的显示器的地址* limit 要显示的位数*/ 
void setScanLimit ( int addr , int limit ) ;

设置显示亮度

决定显示器亮度的三个因素。

Rset限制流过 LED 的最大电流的电阻值。
显示器的扫描限制。（如果您阅读了本节，您已经知道我建议将此选项保留为安全默认值。）
以及一个允许通过软件控制 LED 亮度的命令。

通过该setIntensity(int addr, int intensity)方法，LED 的亮度可以按 16 个离散步骤进行设置 ( 0..15)。值越高，显示越亮。大于 15 的值将被丢弃，而不改变亮度。即使是最低值也0不会完全关闭显示屏。

/* Set the brightness of the display.* Params:*   addr the address of the display to control*   intensity the brightness of the display.
void setIntensity(int addr, int intensity);

设备初始化

当创建新的库时，LedControl库将使用以下命令初始化硬件

显示清除
强度设置为最小值
设备处于省电模式
激活设备上的最大位数

启动时显示空白可能是每个人都想要的。但当强度处于最低且设备处于关闭模式时，在启动配置中不会点亮任何 LED。大多数用户将在函数内进行自己的初始化setup()。下面是一段代码，可用作创建一个模板，LedControl一旦显示数据到达，该代码就可以以中等亮度点亮 LED。

#include "LedControl.h"LedControl lc=LedControl(12,11,10,1);void setup() { //wake up the MAX72XX from power-saving modelc.shutdown(0,false); //set a medium brightness for the Ledslc.setIntensity(0,8); 
}

LED矩阵

所有初始化代码就位后，现在可以控制一些 LED 了。

清除显示

该函数的名称LedControl.clearDisplay(addr)已经暗示了它的作用。

/* 关闭显示屏上的所有 LED。
* Params: 
* addr 要控制的显示器的地址
*/  
void  clearDisplay ( int * addr ) ;

所选设备上的所有 LED 均关闭。重要的是要了解这与保留数据的关闭模式不同。

控制单个 LED

这是打开或关闭单个 Led 的函数原型。

/* 设置单个 LED 的状态。
* 参数 : 
* 显示器的地址
* row Led 的行 (0..7) 
* col Led 的列 (0..7) 
* state 如果为 true，则 LED 打开，如果为 false，则打开off 
*/  
void  setLed ( int  addr ,  int  row ,  int  col ,  boolean  state ) ;

addr和参数背后的想法state应该很清楚，但是row和column参数指的是什么？这取决于矩阵MAX72XX和矩阵之间的接线。-libraryLedControl假定此示意图中使用的设置：

矩阵中有 8 行（索引从 0..7 开始）和 8 列（索引也从 0..7 开始）。如果要点亮位于顶部第三行最右侧的 Led，则2.7必须使用 Led 的索引作为行和列参数。

此代码摘录显示了第一个 MAX72XX 器件上的 LED 数量设置情况

//打开addr=0处设备第3行第8列的LED
lc.setLed(0,2,7,true);
//现在 LED 位于第 0 行，从左侧数第二个
lc.setLed(0,0,1,true);
延迟（500）；
//关闭第一个LED灯（第二个保持打开状态）
lc.setLed(0,2,7,false);

该setLed()函数适合点亮几个 LED，但如果需要更新更多 LED，则需要很多行代码。因此，库中还有两个函数，可以使用单个命令控制完整的行和列。

控制矩阵的行

- 函数setRow(addr,row,value)有 3 个参数。第一个是我们已经熟悉的设备地址。第二个是需要更新的行，第三个是要为此行设置的值。

该value参数采用 8 位宽字节，其中设置的每个位1 代表一个点亮的 LED，设置为0要关闭的 LED 的每个位。

例如，标记为红色的 LED 将打开，所有其他 LED 将关闭。

要更新的行的索引为2（从顶部数）。必须将参数value 设置为字节值才能点亮 LED。最简单的方法是将标准头文件包含<binary.h>到您的草图中。该值以二进制编码写入，是设置的位1和要打开的 LED 之间的精确映射。

//将此文件包含在草图的顶部
<二进制.h>// ...省略初始化代码...//设置第一个设备的第三行（索引=2）的LED
lc.setRow(0,2,B10110000);

当无法以二进制编码指定值时，将每个位的十进制值映射到其影响的 Led 的简单表会有所帮助。底部的两行显示要计算的示例的十进制值。

	Led2.0	Led2.1	Led2.2	Led2.3	Led2.4	Led2.5	Led2.6	Led2.7
Bit-Value	128	64	32	16	8	4	2	1
Led On?	Yes	No	Yes	Yes	No	No	No	No
Row-Value	128	0	32	16	0	0	2	0

value=176 (128+32+16)

该语句更新了Arduino 附加的lc.setRow(0,2,176)第一行的第三行。MAX72XX

显然，对所有 LED 连续setRow()调用八次要快得多。setLed()a 的硬件MAX72XX 使得该函数也比下一节中介绍的函数setRow()快 8 倍。setColumn()如果草图代码的性能是重要因素，请setRow() 尽可能使用该函数。

函数原型

/* 将一行中的所有 8 个 Led 设置为新状态
* 参数：
* 显示器的地址
* 要设置的行行 (0..7) 
* 每个位设置为 1 的值将点亮相应的 Led。  
*/  
void  setRow ( int  addr ,  int  row , 字节 值) ;

控制矩阵的列

-setColumn()函数的工作方式与该命令类似setRow()，但会更新垂直列中的 8 个 LED。

同样，红色标记的 LED 灯将打开，所有其他 LED 灯将关闭。

这次，第 6 列底部的 4 个 LED 将被点亮。对于二进制编码，值中最左边的位指的是列顶部的 LED。

//将此文件包含在草图的顶部
<二进制.h>// ...省略初始化代码...//设置第一个设备的第三行（索引=2）的LED
lc.setRow(0,2,B00001111);

setRow()如果值的二进制编码不是一种选择，则与参考资料部分中的表类似的表会有所帮助。

	LED2.0	LED2.1	LED2.2	LED2.3	LED2.4	LED2.5	LED2.6	LED2.7
位值	128	64	32	16	8	4	2	1
带领	是的	不	是的	是的	不	不	不	不
行值	128	0	32	16	0	0	2	0

=15 (8+4+2+1)

函数原型：

/* 将一列中的所有 8 个 Led 设置为新状态
* 参数：
* 显示器的地址
* 要设置的列列 (0..7) 
* 每个位设置为 1 的值将点亮相应的 Led。  
*/  
void  setColumn ( int  addr ,  int  col , 字节 值) ;

控制 7 段显示器

在 7 段显示器上打印数字

7 段显示器最常见的用途是打印数字。LedControl 库有一个函数，只需接受字节类型的参数并在指定列上打印相应的数字。数字的有效值为从0到15，以允许显示十六进制值。大于 15（或负值）的值将被默默丢弃。该函数还提供了一个参数来打开或关闭列上的小数点。

以下是在显示屏上以 4 位数字打印 int 值 (-999..999) 的代码摘录。

void printNumber(int v) {  int ones;  int tens;  int hundreds; boolean negative=false;if(v < -999 || v > 999)  return;  if(v<0) {  negative=true; v=v*-1;  }ones=v%10;  v=v/10;  tens=v%10;  v=v/10; hundreds=v;  if(negative) {  //print character '-' in the leftmost column  lc.setChar(0,3,'-',false);  } else {//print a blank in the sign column  lc.setChar(0,3,' ',false);  }  //Now print the number digit by digit lc.setDigit(0,2,(byte)hundreds,false);lc.setDigit(0,1,(byte)tens,false); lc.setDigit(0,0,(byte)ones,false); 
}

该函数的原型：

/* Display a (hexadecimal) digit on a 7-Segment Display* Params:*  addr   address of the display*  digit  the position of the digit on the display (0..7)*  value  the value to be displayed. (0x00..0x0F)*  dp     sets the decimal point.  
*/  
void setDigit(int addr, int digit, byte value, boolean dp);

- 参数digit必须在 0..7 范围内，因为 MAX72XX 可以控制 7 段显示器上最多 8 位数字。

在 7 段显示器上打印字符

在 7 段显示器上具有（视觉）意义的字符集有限。常见的用途是在-前面添加负值的字符以及表示整数十六进制值的 'A'..'F' 中的 6 个字符。

-setChar(addr,digit,value,dp)函数接受 7 位 ASCII 编码范围内的 char 类型值。由于可识别的模式有限，大多数定义的字符都会打印 -char <SPACE>。但有相当多的字符在 7 段显示器上有意义。

这是可打印字符集：

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
A a（打印大写字母）
B b（打印小写）
C c（打印小写）
D d（打印小写）
E e（打印大写字母）
F f（打印大写字母）
H h（打印大写字母）
L l（打印大写字母）
P p（打印大写字母）
-（减号）
. ,（点亮小数点）
_（下划线）
<SPACE>（空白或空格字符）

十六进制字符 ( 0..F) 已在字符值 0x00...0x0F 处重新定义。这使得混合数字和字符值成为可能。- 函数的字节值setDigit()可以与一起使用setChar()，并将打印该值的十六进制表示形式。

该函数的原型看起来与显示数字的函数原型非常相似。

/* Display a character on a 7-Segment display.* Params:*   addr  address of the display*   digit the position of the character on the display (0..7)*   value the character to be displayed.*   dp    sets the decimal point.  
*/ 
void setChar(int addr, int digit, char value, boolean dp);

完整的代码：


#include "LedControl.h"LedControl lc=LedControl(11,13,10,1);unsigned long delaytime=10;void setup() {lc.shutdown(0,false);lc.setIntensity(0,15);lc.clearDisplay(0);}void writeArduinoOnMatrix() {byte a[5]={B01111110,B10001000,B10001000,B10001000,B01111110};byte r[5]={B00111110,B00010000,B00100000,B00100000,B00010000};byte d[5]={B00011100,B00100010,B00100010,B00010010,B11111110};byte u[5]={B00111100,B00000010,B00000010,B00000100,B00111110};byte i[5]={B00000000,B00100010,B10111110,B00000010,B00000000};byte n[5]={B00111110,B00010000,B00100000,B00100000,B00011110};byte o[5]={B00011100,B00100010,B00100010,B00100010,B00011100};lc.setRow(0,0,a[0]);lc.setRow(0,1,a[1]);lc.setRow(0,2,a[2]);lc.setRow(0,3,a[3]);lc.setRow(0,4,a[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,r[0]);lc.setRow(0,1,r[1]);lc.setRow(0,2,r[2]);lc.setRow(0,3,r[3]);lc.setRow(0,4,r[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,d[0]);lc.setRow(0,1,d[1]);lc.setRow(0,2,d[2]);lc.setRow(0,3,d[3]);lc.setRow(0,4,d[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,u[0]);lc.setRow(0,1,u[1]);lc.setRow(0,2,u[2]);lc.setRow(0,3,u[3]);lc.setRow(0,4,u[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,i[0]);lc.setRow(0,1,i[1]);lc.setRow(0,2,i[2]);lc.setRow(0,3,i[3]);lc.setRow(0,4,i[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,n[0]);lc.setRow(0,1,n[1]);lc.setRow(0,2,n[2]);lc.setRow(0,3,n[3]);lc.setRow(0,4,n[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,o[0]);lc.setRow(0,1,o[1]);lc.setRow(0,2,o[2]);lc.setRow(0,3,o[3]);lc.setRow(0,4,o[4]);delay(delaytime);lc.setRow(0,0,0);lc.setRow(0,1,0);lc.setRow(0,2,0);lc.setRow(0,3,0);lc.setRow(0,4,0);delay(delaytime);}void rows() {for(int row=0;row<8;row++) {delay(delaytime);lc.setRow(0,row,B10100000);delay(delaytime);lc.setRow(0,row,(byte)0);for(int i=0;i<row;i++) {delay(delaytime);lc.setRow(0,row,B10100000);delay(delaytime);lc.setRow(0,row,(byte)0);}}}void columns() {for(int col=0;col<8;col++) {delay(delaytime);lc.setColumn(0,col,B10100000);delay(delaytime);lc.setColumn(0,col,(byte)0);for(int i=0;i<col;i++) {delay(delaytime);lc.setColumn(0,col,B10100000);delay(delaytime);lc.setColumn(0,col,(byte)0);}}}void single() {for(int row=0;row<8;row++) {for(int col=0;col<8;col++) {delay(delaytime);lc.setLed(0,row,col,true);delay(delaytime);for(int i=0;i<col;i++) {lc.setLed(0,row,col,false);delay(delaytime);lc.setLed(0,row,col,true);delay(delaytime);}}}}void loop() {writeArduinoOnMatrix();rows();columns();single();}