ESP32 驱动 8×8 点阵屏学习笔记（Arduino 环境）

一、基础认知：8×8 点阵屏

（一）用途

8×8 点阵屏常“隐藏”在生活场景里，像公交车线路显示屏、公共场所信息提示屏，都是多个 8×8 点阵拼接成大显示区域，用来展示文字、数字、简单图形，实现信息传递 。

（二）工作原理

单个 8×8 点阵有 64 个 LED，按矩阵排列（8 行 8 列 ）。通过控制特定行、列的 LED 点亮/熄灭，组合出数字（如 “0 - 9” ）、符号（如 “+、-” ）、汉字（简单字体）、自定义图形（像小箭头 ）。比如想显示数字 “1”，就点亮对应列、行的 LED 形成竖线形状 。

二、ESP32 + Arduino 环境准备

（一）硬件连接（以 74HC595 移位寄存器级联驱动为例 ）

1. 元件清单：ESP32 开发板、8×8 点阵屏、2 个 74HC595 移位寄存器、若干杜邦线、面包板（可选 ）。
2. 接线逻辑：
   • 74HC595 负责“分担”ESP32 引脚压力，用少数引脚控制更多点阵。
   • ESP32 引脚（如 D23 连数据输入 DS 、D22 连时钟 SH_CP 、D21 连锁存 ST_CP ）→ 74HC595 对应引脚 → 点阵屏行、列引脚（参考级联原理图，把移位寄存器输出连到点阵行、列 ）。
   • 简单说，就是让 ESP32 能通过控制移位寄存器，间接指挥点阵屏哪些 LED 亮 。

（二）软件环境

在 Arduino IDE 中，选对应 ESP32 开发板型号（如 “ESP32 Dev Module” ），装好 “ESP32” 开发板支持包（通过 Boards Manager 安装 ），就能开始编程 。

三、核心代码与解析（实现点阵基本显示、流水灯效果 ）

（一）基础显示（以显示自定义图形，如小箭头为例 ）

// 引脚定义：连 74HC595 的数据、时钟、锁存引脚
const int dataPin = 23;  // 数据输入 DS
const int clockPin = 22; // 时钟 SH_CP
const int latchPin = 21; // 锁存 ST_CP

// 自定义图形数据（8×8，共 8 字节，每字节对应 1 行 LED 状态 ）
// 这里示例是简单小箭头，可根据字模提取工具改数据
byte customPattern[8] = {0x00, 0x00, 0x7E, 0x3C, 0x18, 0x00, 0x00, 0x00}; 

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  displayPattern(customPattern); // 显示自定义图形
  delay(1000); // 显示 1 秒
}

// 点阵显示函数：把图形数据输出到移位寄存器，控制点阵点亮
void displayPattern(byte pattern[]) {
  digitalWrite(latchPin, LOW); // 锁存引脚拉低，准备接收新数据
  for (int row = 0; row < 8; row++) { // 逐行处理
    // 发送行数据：先通过移位寄存器输出，控制哪行亮
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ~pattern[row]); 
    // 锁存数据，让点阵显示当前行状态
    digitalWrite(latchPin, HIGH); 
    digitalWrite(latchPin, LOW); 
    delay(1); // 短暂延时，让显示稳定
  }
}

代码注释解析：

• customPattern 存图形数据，每字节 8 位对应 1 行 8 个 LED 状态（0 灭、1 亮，因硬件可能需取反，所以用 ~ ）。
• shiftOut 函数：按 MSBFIRST（高位先传 ）规则，把数据发到 74HC595，控制点阵行、列点亮 。
• 循环逐行显示，配合延时，让人眼看到完整图形 。

（二）流水灯效果（让图案“流动”，可结合电位器调速 ）

const int dataPin = 23;
const int clockPin = 22;
const int latchPin = 21;
const int potPin = A0; // 电位器接模拟引脚 A0，用于调速

byte patterns[8][8] = { // 可存多组图形，实现流动切换
  {0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00},
  {0x00, 0x18, 0x3C, 0x7E, 0x3C, 0x18, 0x00, 0x00},
  {0x00, 0x00, 0x18, 0x3C, 0x7E, 0x3C, 0x18, 0x00},
  // 可继续添加更多图形...
};

int patternIndex = 0;

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
  pinMode(potPin, INPUT);
}

void loop() {
  int speed = map(analogRead(potPin), 0, 4095, 100, 1000); // 读取电位器值，映射为延时（100 - 1000 毫秒 ）
  displayPattern(patterns[patternIndex]); 
  patternIndex = (patternIndex + 1) % 8; // 切换图形索引，循环显示
  delay(speed); 
}

void displayPattern(byte pattern[]) {
  digitalWrite(latchPin, LOW);
  for (int row = 0; row < 8; row++) {
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ~pattern[row]);
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    delay(1);
  }
}

代码注释解析：

• patterns 数组存多组图形数据，模拟“流动”的不同帧 。
• potPin 读电位器电压（analogRead 获 0 - 4095 值 ），map 函数转成 100 - 1000 毫秒延时，拧电位器就能调速 。
• patternIndex 循环切换，让图形依次显示，形成“流水”效果 。

四、常见问题与解决

（一）显示乱码/不对

1. 检查硬件：接线是否松动、移位寄存器与点阵屏引脚对应是否正确（参考级联原理图 ）。
2. 代码排查：图形数据是否正确（可用字模提取工具重新生成 ）、shiftOut 时取反是否必要（因硬件电路，有时需调整高低电平逻辑 ）。

（二）流水灯不“流”

1. 数组索引问题：patternIndex 切换逻辑是否正确，确保 % 8 让索引循环在 0 - 7 。
2. 延时与速度：电位器接线是否对，map 函数参数是否合理（输入范围 0 - 4095 对应 ESP32 模拟输入 ）。

（三）ESP32 编译/上传报错

1. 开发板选择：确认选对 ESP32 开发板型号，支持包版本适配 。
2. 串口波特率：上传时选对串口和波特率（如 115200 ），若报错尝试降低波特率 。

通过这样一步步了解原理、接线、编程，就能用 ESP32 轻松驱动 8×8 点阵屏，实现基础显示、流水灯等效果，后续还能拓展做滚动文字、动画，让点阵屏“活”起来 ！