LED原理與應用, micro:bit矩陣LED, 矩陣LED顯示控制指令, 條件迴圈與計數迴圈, 實作練習-LED呼吸燈, 使用變數, 實作練習-霹靂燈 實作練習-動態屏幕

1. micro:bit LED顯示控制
Revised on March 23, 2021
 LED原理與應用
 micro:bit矩陣LED
 矩陣LED顯示控制指令
 條件迴圈與計數迴圈
 實作練習-LED呼吸燈
 使用變數
 實作練習-霹靂燈
 實作練習-動態屏幕

2.  LED(Light-emitting diode)具備低功耗、體積小、溫度低、壽命
⻑、反應速度快等優點，是⽬前最盛⾏的指示裝置或照明裝置
 LED在生活科技應用實例
發光二極體 1/3
2

3.  LED(Light Emitting Diode)是利用電能轉化為光能的方式發光。
發光二極體晶粒是種半導體材料，當正負極兩端施予電壓，電流通過
時，會使得電子與電洞結合，結合的能量便以光的形式發出
 不同材料的能階⾼低決定發光的波⻑，LED晶圓製造過程中添加不同
的⾦屬元素，使發出不同波⻑的光
 470nm發藍光、530nm發綠光、570nm發黃光、630nm發紅光
發光二極體 2/3
3
材料 發光顏色 順向電壓
GaAs (砷化鎵) 紅外線 1.2V
GaAsP (磷砷化鎵) 紅光、黃光、橙光 2V
GaP (磷化鎵) 綠光 2.2V
GaN (氮化鎵) 藍光 5V
GaN+YAG螢光粉 白光 4.1V

4.  當順向電壓超過切入電壓時，LED開始導通發光，電流愈大LED愈亮，
但電流太大時會燒毀LED，因此必須串接限流電阻防止電流過大
 ⼀般限流電阻約150Ω~330Ω。若LED導通壓降2.02V，使用220Ω限流
電阻，則LED電流10mA (
.
13.5𝑚𝐴)
發光二極體 3/3
4
220Ω
開始導通發光

5.  5*5 matrix
micro:bit LED matrix
column(x)
row
(y)
(4,4)
(0,0)
5

6. micro:bit LED matrix
https://youtu.be/qqBmvHD5bCw
6

7.  顯示數字
 顯示數值資料，多位數字時向左捲動顯示
LED matrix顯示控制指令 1/9
7

8.  顯示文字
 向左捲動顯示文字訊息
LED matrix顯示控制指令 2/9
8

9.  顯示圖示
 顯示已預先編排好的圖案
LED matrix顯示控制指令 3/9
9

10.  顯示箭頭
 顯示箭頭圖案
LED matrix顯示控制指令 4/9
10

11.  顯示指示燈
 使用滑鼠點擊編輯5*5矩陣圖案
LED matrix顯示控制指令 5/9
11

12.  設定顯示亮度
 亮度值0(不亮)~255(最亮)
 讀取顯示亮度
LED matrix顯示控制指令 6/9
12

13.  亮度控制原理：使用脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation，PWM)
技術，透過數位的方式來模擬類比輸出
 工作週期(Duty Cycle)表示脈衝持續時間(τ)與方波周期(T)的比值
𝐷 100%
LED matrix顯示控制指令 7/9
13

14.  個別LED顯示控制，x有效值0~4，y有效值0~4
LED matrix顯示控制指令 8/9
14

15.  移位顯示自訂圖案 (位移值為正表示左移，負值表示右移)
LED matrix顯示控制指令 9/9
使用滑鼠點擊編輯5*5矩陣圖案
使用滑鼠點擊編輯5*10矩陣圖案
15

16.  當條件為true時，繼續執⾏迴圈內容
條件迴圈
16

17.  設計程式控制micro:bit開發板，LED顯示愛心呼吸燈
實作練習 - 愛心呼吸燈 1/2
註：愛心圖案大小不會改變
17

18.  參考程式
實作練習 - 愛心呼吸燈 2/2
18

19.  變數是隨時可以改變內容的容器名稱，使用變數可以使程式更靈活處
理資料
 變數使用前必須先宣告，給予⼀個變數名稱
使用變數 1/2
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20.  變數作業指令
使用變數 2/2
20

21.  適用於已知需要重複執⾏的次數
計數迴圈
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22.  設計程式控制micro:bit開發板，LED顯示以下煙火圖案
 使用變數控制顯示位置
 使用計數迴圈
實作練習 - 霹靂燈 1/3
間隔50ms右移
間隔50ms下移
間隔50ms左移
間隔50ms上移
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(0,0)
(4,0)
(4,4)
(0,4)

23. 實作練習 - 霹靂燈 2/3
23

24.  參考程式
實作練習 - 霹靂燈 3/3
24

25.  需要重複使用的程式碼可以整理為函式
 使用函式可強化程式結構性，提⾼程式可讀性
定義函式 1/2
設定函式引數
函式名稱
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26.  函式需要回傳值時，加上return指令即可
定義函式 2/2
 無回傳值  有回傳值
26

27.  設計程式控制micro:bit開發板，LED由右下往左上逐漸填滿顯示，
之後再由右下往左上逐漸熄燈
 使用變數控制顯示位置
 使用計數迴圈
實作練習 - 動態屏幕 1/4
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28.  參考程式
實作練習 - 動態屏幕 2/4
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29. 實作練習 - 動態屏幕 3/4
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30. 實作練習 - 動態屏幕 4/4
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