#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# オリジナルの作成: 2014/12/13

# # 07-LEDで文字を表示する
# 今回はクリスマスも近くなので、参加者の皆さんと話し合ってLEDで文字を表示してみようと いうことになりました。

# ## 文字を表示するブレッドボード
# 文字を表示するために、７個のLEDを使います。
# 
# 以下の様に、Arduino Mini Pro, LED, 抵抗<a href="#Ref_1">1</a>
# を配線します。
# 
# LEDとArduinoとの間は、手元にある線の長さで自由につないで下さい。 図では、分かりやすいように順番でつないでいます。
# 
# <img src="images/07/LED_Display_brd.png" width="350">

# ### LEDがきちんと点灯するか確かめる
# 一番右（振るときには一番上）のLEDから0〜6番と番号を付けて、各LEDがつながっているデジタルピンの 番号をledsにセットします。
# 
# 以下のスケッチでLEDが順番に点灯し、最後にすべて点灯するか確かめて下さい。
# 
# ```C++
# #define  NUM_OF_LED (7)
# #define  NUM_OF_CHARS  (8)
# 
# static int mojiStr[][NUM_OF_LED] = {
#      {1,0,0,0,0,0,0},
#      {0,1,0,0,0,0,0},
#      {0,0,1,0,0,0,0},
#      {0,0,0,1,0,0,0},
#      {0,0,0,0,1,0,0},
#      {0,0,0,0,0,1,0},
#      {0,0,0,0,0,0,1},
#      {1,1,1,1,1,1,1}
#    };
#                            
# static int leds[] = {3,4,5,6,9,8,7};    
# 
# void setup() {
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_LED; i++) {
#     pinMode(leds[i], OUTPUT);
#   }
# }
# 
# void loop() {
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_CHARS; i++) {
#     for (int j = 0; j < NUM_OF_LED; j++) {
#       digitalWrite(leds[j], mojiStr[i][j]);
#     }
#     delay(500);
#   }
# }
# ```

# ### 配列の話し
# ledsやmojiStrは配列と呼ばれるものです。
# 
# これまで、配列についてきちんと説明していなかったので、 ここで改めて配列って何なのか説明します。
# 
# 配列は、複数の値を連続した領域に保存したもので、［］の中に添え字と呼ばれる数値または変数を 使って配列の中の値を読み込んだり、セットしたりすることができます。
# 
# ledsは、１個の［］で定義された１次元配列です。 ledsという変数は、数値3, 4, 5, 6, 9, 8, 7が連続して保存された領域を指し、添え字を使って値を取って きます。
# 
# 配列の添え字は、０からはじまっており、配列ledsから２番目の4の値を取ってくるときには、
# 
# ```C++
# leds[1]
# ```
# 
# のように書きます。
# 
# 先ほどのスケッチのsetup関数では、変数iを使ってledsに入っているデジタルピン番号を使って pinModeをOUTPUTにしています。
# 
# ```C++
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_LED; i++) {
#     pinMode(leds[i], OUTPUT);
#   }
# ```
# 
# <img src="images/07/1-array.png">
# 
# 次に２個の［］で定義された２次元配列mojiStrをみてみましょう。 mojiStrの値は、以下の様にセットされています。
# 
# <img src="images/07/2-array.png">
# 
# 2次元配列は、1次元配列を縦にしたものと各行の値を持っている2つの領域に保存されています。
# 
# mojiStr[0]と指定すると一番上の1,0,0,0,0,0,0が入った領域を指し、mojiStr[0][0]と1番上の行の最初の値1を取ってきます。
# 
# このようにして、7個のLEDの値を添え字jのループでセットしているのが、loop関数の以下の部分です。
# 
# ```C++
#     for (int j = 0; j < NUM_OF_LED; j++) {
#       digitalWrite(leds[j], mojiStr[i][j]);
#     }
# ```
# 
# 少しずつ点灯しているLEDを変えることで、文字のが形を作り出すのが今回の目的です。

# ## 左右対称の文字の表示 
# 縦に並んだLEDを左右に振ることで、文字のような形を写しだしてみましょう。
# 
# 表示する文字（図形）は、左右対称であれば何でもかまいません。
# 
# 以下のスケッチでは、「TAO」を表示してみます。
# 
# ```C++
# #define  NUM_OF_LED    (7)
# #define  NUM_OF_HEIGHT NUM_OF_LED
# #define  NUM_OF_WIDTH  (5)
# #define  NUM_OF_CHARS  (3)
# static int mojiStr[][NUM_OF_HEIGHT][NUM_OF_WIDTH] = {
#   // TAO
#  { {1,1,1,1,1},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0} },
# 
#  { {0,0,1,0,0},
#    {0,1,0,1,0},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,1,1,1,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1} },
# 
#  { {0,1,1,1,0},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {0,1,1,1,0} }
# };  
#                            
# static int leds[] = {3,4,5,6,9,8,7};    
# 
# void setup() {
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_LED; i++) {
#     pinMode(leds[i], OUTPUT);
#   }
# }
# 
# void loop() {
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_CHARS; i++) {
#     for (int j = 0; j < NUM_OF_WIDTH; j++) {
#       for (int k = 0; k < NUM_OF_HEIGHT; k++) {
#         digitalWrite(leds[k], mojiStr[i][k][j]);
#       }
#       delay(4);
#     }
#     delay(8);
#   }
# }
# ```

# ### スケッチの説明 
# できるだけ、文字の形を確認しながら動かしたいので、mojiStrには3次元の配列にしました。
# 
# 3次元の配列は、2次元の配列が何枚も重なっているようなものをイメージすると分かりやすいと思います。
# 
# loop関数のforループの一番内側では、i, j, kの添え字が、i, k, jとなっているところがポイントです。
# 
# ```C++
#         digitalWrite(leds[k], mojiStr[i][k][j]);
# ```
# 
# このようにループの順番を変えることで、表示順と定義の順番を入れ替えています。
# 
# LEDを左右に振ると何となくT, O, Aに似た文字が出てくると思います。

# ## 振る方向で表示の順番を変える
# 3軸の加速度をアナログ電圧で出力するセンサーKXM52-1050
# <a href="#Ref_2">2</a>
# を使ってY軸（横方向）の加速度から振る方向を判断して、文字を表示する順番を変えてみました。
# 
# 以下の様にKXM52-1050をつなぎます。
# 
# <img src="images/07/LED-Display-KXM52.png" width="350">
# 
# ブレッドボードは、以下の様に作成しました。
# 
# <img src="images/07/LED-Display-KXM52-brd.png" width="350">

# ### スケッチ
# まだ、完成とまでは言えませんが、現段階のスケッチを以下に示します。
# 
# ```C++
# #define  NUM_OF_LED    (7)
# #define  NUM_OF_HEIGHT NUM_OF_LED
# #define  NUM_OF_WIDTH  (5)
# #define  NUM_OF_CHARS  (3)
# #define  ZERO          505
# #define  SHIKI_CHI     200
# static int mojiStr[][NUM_OF_HEIGHT][NUM_OF_WIDTH] = {
#   // TAO
#  { {1,1,1,1,1},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0},
#    {0,0,1,0,0} },
# 
#  { {0,0,1,0,0},
#    {0,1,0,1,0},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,1,1,1,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1} },
# 
#  { {0,1,1,1,0},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {1,0,0,0,1},
#    {0,1,1,1,0} }
# };  
#                            
# static int leds[] = {3,4,5,6,9,8,7};    
# int  dir = 1;
# int  start_i = 0;
# int  start_j = 0;
# static int  accPin = A1;
# 
# void setup() {
#   Serial.begin(9600);
#   Serial.println("Output acc value");
#   for (int i = 0; i < NUM_OF_LED; i++) {
#     pinMode(leds[i], OUTPUT);
#   }
# }
# 
# void loop() {
#   int  value = analogRead(accPin);
#   // Serial.println(value);
#   // delay(100);
#   if (abs(value - ZERO) >= SHIKI_CHI) {
#     // 方向に合わせて順序を変える
#     if (value - ZERO > 0) {
#       dir = -1;
#       start_j = NUM_OF_WIDTH-1;
#       start_i = NUM_OF_CHARS-1;
#     }
#     else {
#       dir = 1;
#       start_j = 0;
#       start_i = 0;
#     }
#     int ii = 0;
#     int jj = 0;
#     for (int i = 0; i < NUM_OF_CHARS; i++) {
#       ii = dir < 0 ? start_i - i : 0;
#       for (int j = 0; j < NUM_OF_WIDTH; j++) {
#         jj = dir < 0 ? start_j - j : 0;
#         for (int k = 0; k < NUM_OF_HEIGHT; k++) {
#           digitalWrite(leds[k], mojiStr[ii][k][jj]);
#         }
#         delay(4);
#       }
#       // 消灯
#       for (int k = 0; k < NUM_OF_HEIGHT; k++) {
#         digitalWrite(leds[k], 0);
#       }
#       delay(4);
#     }
#     // 消灯
#     for (int k = 0; k < NUM_OF_HEIGHT; k++) {
#       digitalWrite(leds[k], 0);
#     }
#   }
# }
# ```
# 
# 文字は、はっきりしませんが、以下の様にでました。
# 
# <img src="images/07/moji-display.png" width="350">

# ## 脚注
# 
# - <a name="Ref_1">1</a> 手元にあった470Ωを使っています
# - <a name="Ref_2">2</a> 秋月のXSC7-2050等も使用可能、ただし軸のピンの配置が異なります

# In[ ]: