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ドットマトリクスLED時計の作りかた

2015.08.17
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matrixfinish

前に紹介したドットマトリクスの作り方の紹介です。
配線が盛りだくさんなので、ゆっくり丁寧に進めていきましょう。

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部品の準備

ジャンパワイヤーの準備

まずはジャンパーワイヤーを必要な本数になるように分けます。
カニカマを裂くように分けます。重要なのは色です。
ドットマトリックスLEDのピンは８ピンなので、８本ずつに分けますが、以下のように分けてください。
茶色から灰色までの８本と、白から青までの８本、紫から黒の４本に分けます。BlogPaint
これを２セット作ります。

ドットマトリクスLEDの準備

ドットマトリックスLEDのつながり方とピン配置はこんな感じです。
8x8pinnum8x8pin


ピンが順番にならんでいればいいのですが、ばらばらなんです。
縦の列からジャンパワイヤーを挿していきましょう。先ほど分けた茶色から灰色の８本を使います。
茶色を13番ピン、赤を３番ピン、オレンジを４番ピンというように挿していってください。
ジャンパワイヤーの色と挿すピンの場所は下のようになります。
8x8pinrate8x8pinratepic

次に横の列のピンをつないでいきます。白から青までの８本のジャンパワイヤーを使います。
白を13番ピン、黒を３番ピン、赤を４番ピンというように挿していってください。
ジャンパワイヤーの色と挿すピンの場所は下のようになります。
8x8pinyoko8x8pinyokopic
いったん休んでからでいいので、もうひとセット同じように挿してください。
２セットできたら、それぞれのピンとケーブルの色が合っているか一度確認してください。
これが間違えていると、後で修正するのが面倒なので、よく確認してください。

スイッチの準備

スイッチをジャンパワイヤに挿します。先ほど余った４本を使います。

1つめのスイッチに、紫と灰色を、2つめのスイッチに、白と黒を接続します。
スイッチは抜けやすいのでセロファンテープで固定しておきます。
matrixsw

リアルタイムクロックの準備

次にリアルタイムクロックモジュールです。
リアルタイムクロックモジュールは、中に時計が入っていて、マイコンからの問い合わせで今の時間を知ることができます。停電で電源がなくなっても時計が動作できるよう、モジュールの背面にコイン電池をいれることができます。実験セットには含まれていませんが、CR2032というコイン電池を入れておくといいでしょう。
電池はなくても、電源がつながっていれば時計は動作します。
rtccoinbatt

このモジュールにもジャンパワイヤーを挿します。余った４本と、茶色１本を使います。
GNDと書かれたピンに黒、VCCに白、SDAに灰色、SCLに紫、SQWに茶色を挿します。
rtcmodulewire

抵抗の準備

部品の準備の最後は、抵抗とICの足を曲げます。
抵抗はこんな感じにします。
matrixreg

マイコン、ICの準備

ブレッドボードに刺さりやすくするため、П型に足を曲げます。
icashimage

ICの足の曲げ方は、こちらの冒頭を参考しすると曲げやすいです。

新mbedねこちゃん(マイコン書き込み機)の使い方詳細
 

kohacraft.com
2019.08.01

ここまでで部品の準備は終わりです。

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制作の前に

このキットは配線量が多いので、制作前にリアルタイムクロックが正しく動作するか、マイコンに時計のプログラムを書き込んでチェックしておきます。

プログラム書き込みの準備

こちらの記事を参考にして、ブレッドボードにマイコンと、mbedねこちゃんを挿し、プログラムを書き込む準備をしてください。

新mbedねこちゃん(マイコン書き込み機)の使い方詳細
 

kohacraft.com
2019.08.01

maiconwire

この状態にしておきます。

リアルタイムクロックモジュールの接続

リアルタイムクロックモジュールを接続します。
リアルタイムクロックとブレッドボードの接続は次の通りです。

  • SQW(茶色)が1b
  • SCL(紫)が2j
  • SDA(灰色)が5a
  • VCC(白)が赤の電源ライン
  • GND(黒)が青のGNDライン

rtcmiconwire

LEDの接続

1aと青いGNDラインに、青色のLEDを接続します。1aが足が長い方を、GNDラインに短い方を挿します。
matrixrtcled

書き込むプログラムの準備

それではマイコンにプログラムを書き込んで、試してみましょう。
プログラムはこちらです。

kc_matrixclock_withRTC - Dot Matrix LED clock with RTC ver1.0 | Mbed
Dot Matrix LED clock with RTC ver1.0
os.mbed.com

このページの右側の[Import Compiler]をクリックします。

ダイアログが出るので、[Import]をクリック。

上部にある[コンパイル]で、プログラムのコンパイル(マイコンに書き込むファイルの生成)をします。

マイコンに書き込むファイルが、ダウンロードされるので、パソコンに保存してください。

プログラムの書き込み

mbedねこちゃんとパソコンをUSBで接続してください。パソコンに「MBED」というドライブが追加されます。
ダウンロードしたファイル「kc_matrixclock_withRTC.LPC1114.bin」をMBEDドライブにコピーしてください。

b

コピーが完了したら、mbedねこちゃんの大きな赤いおめめ(赤い大きなスイッチ)を押してください。

matrixrtcled
青いLEDが点滅します。このLEDが点滅すれば、マイコンが正しく動作していることが確認できました。

点滅しない場合は、配線の確認をしてください。
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組み立て開始

それでは、組み立てていきましょう。組み立てる前にUSBをパソコンから抜いて、電源を切りましょう。

LEDドライバの接続と動作確認

細長いICがLEDドライバのIC(TLC5940)です。LEDに適切な電流を流して、LEDを光らせる役割をします。
マイコンのとなり、15eにICの１番ピン（丸い凹みがあるピン）がくるように、ブレッドボードに挿してください。
こんな感じです。
leddriverpin
ジャンパワイヤと抵抗で配線します。11本配線します。

    • 16i→4b
    • 17i→2b
    • 18i→6b
    • 19i→9b
    • 20i→10b
    • 21h→近くの青いGNDライン
    • 22h→近くの赤い電源ライン
    • 23jにサイズが小さい抵抗(2.2kΩ 赤赤赤金色の帯)→近くの青いGNDライン
    • 24i→近くの青いGNDライン
    • 25iにサイズが大きな抵抗(220Ω 赤赤茶色金の帯)→29i
    • 29i→5h

matrixledriverwire

こんな感じになります。

マトリックスLEDの接続と動作確認

まず1つ目

２つのLEDマトリックスのうち１つをつなぎます。１つのマトリックスLEDには８本のジャンパワイヤーが２組つながっています。そのうちの白い線がある方のケーブルをマイコンにつないでいきます。つなぐ場所は

  • 青→3h
  • 緑→11h
  • 黄色→12h
  • オレンジ→13h
  • 赤→14h
  • 白→11b
  • 黒→13b
  • 茶→14b

matrixledsiro1

もう一方の白が混ざっていない８本のジャンパーワイヤーはLEDドライバICにつなぎます。つなぐ場所は

  • 茶色→15i
  • 赤→15c
  • オレンジ→16c
  • 黄色→17c
  • 緑→18c
  • 青→19c
  • 紫→20c
  • 灰色→21c

matrixledsironasi1
ここまでつないだら、USBをパソコンに挿してください。
matrixled1
なにか数字が表示されましたか？数字が表示されればOKです。おかしな文字になっている場合には、マットリックスLEDのジャンパワイヤーの色が間違っている可能性があります。
数字が表示されると、テンション上がってきますね。

2つ目

もう一つのマトリックスを接続していきましょう。

まずUSBをパソコンから抜いてください。２組のケーブルのうちの白い線がある方のケーブルをマイコンにつないでいきます。つなぐ場所は先ほどと同じで１ピン分外側です。

  • 青→3i
  • 緑→11i
  • 黄色→12i
  • オレンジ→13i
  • 赤→14i
  • 白→11a
  • 黒→13a
  • 茶→14a

matrixledsiro2

もう一方の白が混ざっていない８本のジャンパーワイヤーはLEDドライバICにつなぎます。つなぐ場所は

  • 茶色→22c
  • 赤→23c
  • オレンジ→24c
  • 黄色→25c
  • 緑→26c
  • 青→27c
  • 紫→28c
  • 灰色→28g

matrixledsironasi2

ここまでつないだら、USBをパソコンに挿してください。
２つ目のマトリックスにも数字が表示されましたか？されればOKです。文字がおかしい場合には、ピンの色を再確認してください。
matrixled2
こんな感じになります。
２つをテープで固定すると
matrixled3
時計になりました！！！！
あとは、時間設定用のスイッチを付けます。

スイッチの接続

あとこの４本を挿せば終わりです。
matrixsw
挿す場所はマイコンの右上の

  • 黒→1j
  • 白→近くの赤い電源ライン
  • 灰色→4j
  • 紫→近くの赤い電源ライン

matrixswplace
赤まるのあたりです。
matrixswon
スイッチをつなぐとこんな感じです。

動作の確認しをしてみましょう。USBをパソコンにつないで電源を入れます。スイッチを押すと時間が変わります。片方のスイッチがゆっくり時間が変化し、もう一つが速く時間が進みます。今の時間に設定しましょう。

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完成！！！

matrixfinish
完成です。

USBの端子のあるACアダプタがあれば、パソコンでなくてもOKです。
iphoneについてくるACアダプタや100円ショップの300円のコーナーにも同じようなのが売っていますよ。

制作お疲れ様でした。

MUJIに売っているアクリルケースがぴったり合います。ケース代わりにいいですよ。

マトリクス時計がMUJIのケースでいい感じ
 

kohacraft.com
2019.05.09

 

この記事で紹介したドットマトリクスLED時計実験セットはこちらで購入できます。

ドットマトリックスLEDの時計が作れる実験セット
高さ6cmもある大きなLEDです
shop.kohacraft.com