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零知实验室

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零知开源——玩转WS2812B灯条模块

WS2812RGB灯带
       通过零知标准开发板平台上驱动WS2812RGB灯珠，包括WS2812B的供电电压、接线和代码实现。通过创建延时函数和设置级联数据，实现对RGB灯珠的控制，展示了从关闭到开启不同颜色以及跑马灯、呼吸灯和彩虹灯等效果。



一、工具原料
引用: 电脑、Windows系统
零知开发板
Micro-usb线
WS2812RGB灯
二、硬件连接
  零知标准开发板   
       WS2812B        
5V
VCC
GND
GND
11
Din

硬件连接示意图
2728f48d0b2b49b7b005ec31ecfa3c34[1].png


​ 实际连接 c69409dea8b84815aa312d6ee6decd3e[1].png
三、方法步骤
引用: 1、打开零知实验室软件开发工具，然后新建项目，输入代码
2、将库文件解压放到库文件存放的目录下
3、选择端口进行编译，然后上传到开发板中。

引用库文件WS2812B.h
  1. #include   // 引入用于控制WS2812B LED灯带的库
  3. #define NUM_LEDS 9  // 定义灯带上的LED数量
  5. #define DELAYVAL 500 // 定义延迟时间（单位：毫秒），用于在不同效果之间的暂停时间
  7. /*
  8. * 注意：该库使用SPI1进行数据传输
  9. * 将WS2812B的数据信号输入引脚连接到开发板的MOSI引脚。
  10. */
  11. WS2812B strip = WS2812B(NUM_LEDS);  // 创建一个WS2812B对象，用于控制灯带

设置SPI、点亮不同效果的RGB灯
  1. // 请注意。库中并不真正支持Gamma，它只是在本例中使用的一些函数需要Gamma时才包含
  2. uint8_t LEDGamma[] = {
  3.     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  4.     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  1,  1,  1,  1,
  5.     1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
  6.     2,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  4,  4,  4,  4,  4,  5,  5,  5,
  7.     5,  6,  6,  6,  6,  7,  7,  7,  7,  8,  8,  8,  9,  9,  9, 10,
  8.    10, 10, 11, 11, 11, 12, 12, 13, 13, 13, 14, 14, 15, 15, 16, 16,
  9.    17, 17, 18, 18, 19, 19, 20, 20, 21, 21, 22, 22, 23, 24, 24, 25,
  10.    25, 26, 27, 27, 28, 29, 29, 30, 31, 32, 32, 33, 34, 35, 35, 36,
  11.    37, 38, 39, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 50,
  12.    51, 52, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 66, 67, 68,
  13.    69, 70, 72, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 81, 82, 83, 85, 86, 87, 89,
  14.    90, 92, 93, 95, 96, 98, 99,101,102,104,105,107,109,110,112,114,
  15.   115,117,119,120,122,124,126,127,129,131,133,135,137,138,140,142,
  16.   144,146,148,150,152,154,156,158,160,162,164,167,169,171,173,175,
  17.   177,180,182,184,186,189,191,193,196,198,200,203,205,208,210,213,
  18.   215,218,220,223,225,228,231,233,236,239,241,244,247,249,252,255 };
  20. void setup()
  21. {
  22.   strip.begin();// 设置SPI
  23.   strip.show();// 清除strip，因为默认情况下条带数据设置为所有LED关闭。
  24. // strip.setBrightness(8);
  25. }
  27. void loop() {
  28.     // 实现不同的灯光效果
  29.     colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 20);  // 使用绿色逐个点亮灯带
  30.     colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 20); // 使用红色逐个点亮灯带
  31.     colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 20); // 使用蓝色逐个点亮灯带
  32.     rainbow(10);                          // 显示彩虹渐变效果
  33.     rainbowCycle(10);  // 显示循环的彩虹效果
  35.     theaterChase(strip.Color(255, 0, 0), 20);  
  36.     theaterChase(strip.Color(0, 255, 0), 20);
  37.     theaterChase(strip.Color(0, 0, 255), 20);  
  38.     theaterChaseRainbow(10);               
  40.     whiteOverRainbow(20, 75, 5);  // 白光覆盖在彩虹效果上
  41.     fullWhite();                  // 将灯带上的所有LED点亮为白光
  42.     delay(250);                   // 暂停250毫秒
  43.     rainbowFade2White(3, 3, 1);   // 彩虹效果逐渐过渡到白光
  44.     theaterChaseWhiteAndOff(DELAYVAL); // 实现白光追逐与关闭的效果
  45.     delay(250);
  47.     flowingLight(100); // 实现流动光效果，速度为100ms
  49.     breathLight(255, 50); // PWM呼吸灯效果
  51. }

将呼吸灯、彩虹灯和流水灯等功能的库函数封装
  1. void breathLight(uint8_t maxBrightness, uint8_t speed) {
  2.     // 实现PWM呼吸灯效果
  3.     for (uint8_t brightness = 0; brightness <= maxBrightness; brightness++) {
  4.         for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
  5.             // 设置每个LED的颜色，使用伽马校正后的亮度值
  6.             strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma[brightness], LEDGamma[brightness], LEDGamma[brightness]));
  7.         }
  8.         strip.show();
  9.         delay(speed); // 延迟以实现亮度变化
  10.     }
  11.     for (uint8_t brightness = maxBrightness; brightness > 0; brightness--) {
  12.         for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
  13.             strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma[brightness], LEDGamma[brightness], LEDGamma[brightness]));
  14.         }
  15.         strip.show();
  16.         delay(speed);
  17.     }
  18. }
  20. void flowingLight(uint8_t speed) {
  21.   // 实现流动光效果
  22.   uint16_t index = 0;        // 记录当前流动的索引
  23.   uint8_t currentColor = 0;  // 记录当前的颜色（红、绿、蓝）
  25.   while (true) {
  26.     for (uint16_t i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
  27.       // 根据当前索引计算目标索引
  28.       uint16_t targetindex = (i + index) % NUM_LEDS;
  29.      
  30.       switch (currentColor) {
  31.         case 0:
  32.           strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(255, 0, 0)); //  设置为红色
  33.           break;
  34.         case 1:
  35.           strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(0, 255, 0)); //  设置为绿色
  36.           break;
  37.         case 2:
  38.           strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(0, 0, 255)); //  设置为蓝色
  39.           break;
  40.       }
  42.       strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0)); // 将之前的LED关闭
  43.      
  44.       strip.show();
  45.       delay(speed);// 设置流动光的速度
  46.     }
  47.    
  48.    // 切换到下一个颜色
  49.     currentColor = (currentColor + 1) % 3;
  50.    
  51.      // 增加索引，实现流动效果
  52.     index++;
  53.     if (index >= NUM_LEDS) {
  54.       index = 0; //重置索引
  55.     }
  56.   }
  57. }
  59. void theaterChaseWhiteAndOff(uint8_t wait) {
  60.   for (int j = 0; j < 10; j++) {  // 10 cycles of chasing
  61.     for (int q = 0; q < 3; q++) {
  62.       for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i = i + 3) {
  63.         strip.setPixelColor(i + q, (j % 2 == 0 ? strip.Color(128, 0, 128) : 0));
  64.       }
  65.       strip.show();
  66.       delay(wait);
  67.       for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i = i + 3) {
  68.         strip.setPixelColor(i + q, 0);  // Turn every third pixel off
  69.       }
  70.     }
  71.   }
  72. }
  74. // Fill the dots one after the other with a color
  75. void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait)
  76. {
  77.   for(uint16_t i=0; i= 0 ; j--){ // 亮度从255渐变回0
  78.     for(uint16_t i=0; i 255 - fadeMax){
  79.         // 最后一次循环，亮度逐渐减少
  80.         fadeVal--;
  81.       }
  82.       strip.show();
  83.       delay(wait);
  84.     }
  85.   }
  87.   delay(500);
  89.   for(int k = 0 ; k < whiteLoops ; k ++){ // 循环执行白色渐变效果
  90.     for(int j = 0; j < 256 ; j++){
  91.       for(uint16_t i=0; i < strip.numPixels(); i++) {
  92.         strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma[j],LEDGamma[j],LEDGamma[j] ) );
  93.       }
  94.       strip.show();
  95.       delay(wait);
  96.     }
  97.     delay(2000);
  98.     for(int j = 255; j >= 0 ; j--){
  99.       for(uint16_t i=0; i < strip.numPixels(); i++) {
  100.         strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma[j],LEDGamma[j],LEDGamma[j] ) );
  101.       }
  102.       strip.show();
  103.       delay(wait);
  104.     }
  105.   }
  106. }
  109. void whiteOverRainbow(uint8_t wait, uint8_t whiteSpeed, uint8_t whiteLength ) {
  110.   // 功能：在彩虹背景上叠加白色的流动效果
  111.   // 参数：
  112.   //   wait - 动画更新间隔
  113.   //   whiteSpeed - 白色流动速度
  114.   //   whiteLength - 白色光束长度
  115.   if(whiteLength >= strip.numPixels()) whiteLength = strip.numPixels() - 1;
  117.   int head = whiteLength - 1;
  118.   int tail = 0;
  120.   int loops = 3;
  121.   int loopNum = 0;
  123.   static unsigned long lastTime = 0;
  126.   while(true){
  127.     for(int j=0; j<256; j++) {
  128.       for(uint16_t i=0; i= tail && i <= head) || (tail > head && i >= tail) || (tail > head && i <= head) ){
  129.           // 如果在白色光束范围内，设置为白色
  130.           strip.setPixelColor(i, strip.Color(255,255,255 ) );
  131.         }
  132.         else{
  133.            // 否则，根据j值设置彩虹颜色
  134.           strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));
  135.         }
  136.         
  137.       }
  139.       if(millis() - lastTime > whiteSpeed) {
  140.         head++;
  141.         tail++;
  142.         if(head == strip.numPixels()){
  143.           loopNum++;
  144.         }
  145.         lastTime = millis();
  146.       }
  148.       if(loopNum == loops) return;
  149.    
  150.       head%=strip.numPixels();
  151.       tail%=strip.numPixels();
  152.         strip.show();
  153.         delay(wait);
  154.     }
  155.   }
  156. }
  158. void fullWhite() {
  159.   // 功能：点亮所有LED为白色
  160.   for(uint16_t i=0; i> 16);
  161. }
  163. // green 函数: 提取颜色值中的绿色分量
  164. // 参数:
  165. //   c: RGB 颜色值（32 位整数）
  166. // 返回值:
  167. //   绿色分量（0-255）
  168. uint8_t green(uint32_t c) {
  169.     return (c >> 8);
  170. }
  172. // blue 函数: 提取颜色值中的蓝色分量
  173. // 参数:
  174. //   c: RGB 颜色值（32 位整数）
  175. // 返回值:
  176. //   蓝色分量（0-255）
  177. uint8_t blue(uint32_t c) {
  178.     return (c);
  179. }

四、成果展示将上述代码验证后上传到零知板，就可以看到测试结果，实现流水灯、彩虹灯和呼吸灯等效果

零知标准板点亮WS2812B

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