【小学生向けプログラミング】初心者キットで作る「9個LEDマトリクスでアニメーション」

9個のLEDで簡単なアニメーションを作ろう

Scratchの次のステップで、画面じゃなくて本物の光でアニメーション作りたいんだ。

「9個LEDマトリクス」を作ろう! 3×3の格子にLEDを並べて、順番に光らせるとアニメーションになるんだ。Scratchで覚えた「順番」が、ここでも使えるよ。

今回は、Scratchから次のステップに進みたい小学生に向けて、初心者キットだけで作れる「9個LEDマトリクスでアニメーション」を紹介します。

LED9個を3×3の格子に並べて、プログラムで順番に光らせて簡単なアニメーションを作る装置です。Scratchで覚えた「順番に動かす」の考え方が、本物のLEDで実体験できます。

この記事で作るもの

9個のLEDを3×3に並べる
「アニメ1: 渦巻き」「アニメ2: 十字」「アニメ3: 全点滅」の切り替え
ボタンを押すたびにアニメが変わる
プログラム書き換えで新しいアニメを追加できる

使う部品

部品	役割	個数
Arduino UNO R3	頭脳	1
LED	マトリクスの光	9
抵抗330Ω	LED保護	9
タクトスイッチ	アニメ切替	1
ブレッドボード	配線	1
ジャンパーワイヤー	つなぐ	20本前後

配線図 (3×3の並び)

ボタンはD2の片足とGNDをつなぎ、内蔵プルアップを使います (反対側の足はGNDレールへ)。

9個のLEDをブレッドボードに3×3で配置し、それぞれ抵抗を介してD2〜D13のうち9本のピンに接続します。

LEDの並び (上から見た図):
   D5  D6  D7
   D8  D9  D10
   D11 D12 D13

ボタン: D2
全LEDのカソード: GNDレール
全LEDのアノード: 抵抗330Ω → 各Arduino ピン

配線の流れ

Arduino       役割
  D2    ←──   アニメ切替ボタン
  D5-D13 ──→ 抵抗330Ω → LED (9個)
  GND    ←──  全LEDのカソード共通

1個1個丁寧に挿していくのが大変ですが、慣れの良い練習になります。間違えにくいよう、1個ずつ動作確認しながら挿しましょう。

プログラム

const int LEDS[9] = {5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13};
#define BTN 2

int mode = 0;
int lastBtnState = HIGH;

void setup() {
  for (int i = 0; i < 9; i++) pinMode(LEDS[i], OUTPUT);
  pinMode(BTN, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("LEDマトリクス スタート!");
}

void loop() {
  int currentBtn = digitalRead(BTN);
  if (lastBtnState == HIGH && currentBtn == LOW) {
    mode = (mode + 1) % 3;
    Serial.print("モード: ");
    Serial.println(mode);
    allOff();
    delay(300);
  }
  lastBtnState = currentBtn;

  if (mode == 0) spiral();
  else if (mode == 1) crossBlink();
  else if (mode == 2) allBlink();
  // 4つ目を足したいときはここに else if (mode == 3) ... を追加
}

void allOff() {
  for (int i = 0; i < 9; i++) digitalWrite(LEDS[i], LOW);
}

void spiral() {
  int order[] = {0, 1, 2, 5, 8, 7, 6, 3, 4};
  for (int i = 0; i < 9; i++) {
    allOff();
    digitalWrite(LEDS[order[i]], HIGH);
    delay(150);
  }
}

void crossBlink() {
  int cross[] = {1, 3, 4, 5, 7};
  for (int i = 0; i < 5; i++) digitalWrite(LEDS[cross[i]], HIGH);
  delay(300);
  allOff();
  delay(300);
}

void allBlink() {
  for (int i = 0; i < 9; i++) digitalWrite(LEDS[i], HIGH);
  delay(300);
  allOff();
  delay(300);
}

プログラムの動き

flowchart TD A[起動] --> B{"ボタン
押された?"} B -->|Yes| C["モード+1
全消灯"] B -->|No| D{mode?} C --> D D -->|0| E[渦巻き] D -->|1| F[十字点滅] D -->|2| G[全点滅] E --> B F --> B G --> B