零知开源——玩转WS2812B灯条模块
本帖最后由 lingzhiLab 于 2025-2-19 18:02 编辑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https://i-blog.csdnimg.cn/direct/2728f48d0b2b49b7b005ec31ecfa3c34.pngdata:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==
实际连接
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/c69409dea8b84815aa312d6ee6decd3e.pngdata:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==
三、方法步骤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。
1.引用库文件WS2812B.h#include <WS2812B.h>// 引入用于控制WS2812B LED灯带的库
#define NUM_LEDS 9// 定义灯带上的LED数量
#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
/*
* 注意：该库使用SPI1进行数据传输
* 将WS2812B的数据信号输入引脚连接到开发板的MOSI引脚。
*/
WS2812B strip = WS2812B(NUM_LEDS);// 创建一个WS2812B对象，用于控制灯带
2.设置SPI、点亮不同效果的RGB灯// 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
uint8_t LEDGamma[] = {
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,
1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,
2,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,4,5,5,5,
5,6,6,6,6,7,7,7,7,8,8,8,9,9,9, 10,
10, 10, 11, 11, 11, 12, 12, 13, 13, 13, 14, 14, 15, 15, 16, 16,
17, 17, 18, 18, 19, 19, 20, 20, 21, 21, 22, 22, 23, 24, 24, 25,
25, 26, 27, 27, 28, 29, 29, 30, 31, 32, 32, 33, 34, 35, 35, 36,
37, 38, 39, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 50,
51, 52, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 66, 67, 68,
69, 70, 72, 73, 74, 75, 77, 78, 79, 81, 82, 83, 85, 86, 87, 89,
90, 92, 93, 95, 96, 98, 99,101,102,104,105,107,109,110,112,114,
115,117,119,120,122,124,126,127,129,131,133,135,137,138,140,142,
144,146,148,150,152,154,156,158,160,162,164,167,169,171,173,175,
177,180,182,184,186,189,191,193,196,198,200,203,205,208,210,213,
215,218,220,223,225,228,231,233,236,239,241,244,247,249,252,255 };
void setup()
{
strip.begin();// 设置SPI
strip.show();// 清除strip，因为默认情况下条带数据设置为所有LED关闭。
// strip.setBrightness(8);
}
void loop() {
// 实现不同的灯光效果
colorWipe(strip.Color(0, 255, 0), 20);// 使用绿色逐个点亮灯带
colorWipe(strip.Color(255, 0, 0), 20); // 使用红色逐个点亮灯带
colorWipe(strip.Color(0, 0, 255), 20); // 使用蓝色逐个点亮灯带
rainbow(10); // 显示彩虹渐变效果
rainbowCycle(10);// 显示循环的彩虹效果
theaterChase(strip.Color(255, 0, 0), 20);
theaterChase(strip.Color(0, 255, 0), 20);
theaterChase(strip.Color(0, 0, 255), 20);
theaterChaseRainbow(10);
whiteOverRainbow(20, 75, 5);// 白光覆盖在彩虹效果上
fullWhite(); // 将灯带上的所有LED点亮为白光
delay(250); // 暂停250毫秒
rainbowFade2White(3, 3, 1); // 彩虹效果逐渐过渡到白光
theaterChaseWhiteAndOff(DELAYVAL); // 实现白光追逐与关闭的效果
delay(250);
flowingLight(100); // 实现流动光效果，速度为100ms
breathLight(255, 50); // PWM呼吸灯效果
}
3.将呼吸灯、彩虹灯和流水灯等功能的库函数封装void breathLight(uint8_t maxBrightness, uint8_t speed) {
// 实现PWM呼吸灯效果
for (uint8_t brightness = 0; brightness <= maxBrightness; brightness++) {
for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
// 设置每个LED的颜色，使用伽马校正后的亮度值
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma, LEDGamma, LEDGamma));
}
strip.show();
delay(speed); // 延迟以实现亮度变化
}
for (uint8_t brightness = maxBrightness; brightness > 0; brightness--) {
for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma, LEDGamma, LEDGamma));
}
strip.show();
delay(speed);
}
}
void flowingLight(uint8_t speed) {
// 实现流动光效果
uint16_t index = 0; // 记录当前流动的索引
uint8_t currentColor = 0;// 记录当前的颜色（红、绿、蓝）
while (true) {
for (uint16_t i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
// 根据当前索引计算目标索引
uint16_t targetIndex = (i + index) % NUM_LEDS;
switch (currentColor) {
case 0:
strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(255, 0, 0)); //设置为红色
break;
case 1:
strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(0, 255, 0)); //设置为绿色
break;
case 2:
strip.setPixelColor(targetIndex, strip.Color(0, 0, 255)); //设置为蓝色
break;
}
strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0)); // 将之前的LED关闭
strip.show();
delay(speed);// 设置流动光的速度
}
// 切换到下一个颜色
currentColor = (currentColor + 1) % 3;
// 增加索引，实现流动效果
index++;
if (index >= NUM_LEDS) {
index = 0; //重置索引
}
}
}
void theaterChaseWhiteAndOff(uint8_t wait) {
for (int j = 0; j < 10; j++) {// 10 cycles of chasing
for (int q = 0; q < 3; q++) {
for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i = i + 3) {
strip.setPixelColor(i + q, (j % 2 == 0 ? strip.Color(128, 0, 128) : 0));
}
strip.show();
delay(wait);
for (uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i = i + 3) {
strip.setPixelColor(i + q, 0);// Turn every third pixel off
}
}
}
}
// Fill the dots one after the other with a color
void colorWipe(uint32_t c, uint8_t wait)
{
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++)
{
strip.setPixelColor(i, c);
strip.show();
delay(wait);
}
}
// rainbow 函数: 实现彩虹效果的灯带动画
// 参数:
// wait: 每次更新彩虹效果的等待时间（毫秒）
void rainbow(uint8_t wait) {
uint16_t i, j;
// 外层循环控制彩虹的移动效果
for(j = 0; j < 256; j++) {
// 内层循环逐个像素更新颜色
for(i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
// 通过 Wheel 函数生成彩虹颜色
strip.setPixelColor(i, Wheel((i + j) & 255));
}
strip.show(); // 更新灯带显示
delay(wait);// 等待一段时间
}
}
// rainbowCycle 函数: 实现彩虹效果循环播放，每个像素显示的颜色均匀分布
// 参数:
// wait: 每次更新动画的等待时间（毫秒）
void rainbowCycle(uint8_t wait) {
uint16_t i, j;
// 外层循环控制彩虹的循环次数，5次完整循环
for(j = 0; j < 256 * 5; j++) {
// 内层循环更新每个像素的颜色
for(i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
// 使用 Wheel 函数计算彩虹颜色，保证均匀分布
strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));
}
strip.show(); // 更新灯带显示
delay(wait);// 等待一段时间
}
}
// Wheel 函数: 根据输入值生成渐变的 RGB 颜色
// 参数:
// WheelPos: 输入值（范围 0-255），表示颜色的渐变位置
// 返回值:
// 对应的 RGB 颜色值（以 32 位整数形式表示）
uint32_t Wheel(byte WheelPos) {
if(WheelPos < 85) {
// 红色逐渐变为绿色
return strip.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
} else if(WheelPos < 170) {
// 绿色逐渐变为蓝色
WheelPos -= 85;
return strip.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
} else {
// 蓝色逐渐变为红色
WheelPos -= 170;
return strip.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
}
}
// theaterChase 函数: 实现戏剧风格的爬行灯效果，每三个像素作为一个循环
// 参数:
// c: 颜色值（RGB 格式）
// wait: 每次更新动画的等待时间（毫秒）
void theaterChase(uint32_t c, uint8_t wait) {
// 外层循环控制效果的整体循环次数
for(int j = 0; j < 10; j++) {
// 中间循环负责调整动画的偏移量
for(int q = 0; q < 3; q++) {
// 内层循环设置每第三个像素的颜色
for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i += 3) {
strip.setPixelColor(i + q, c); // 设置当前像素为指定颜色
}
strip.show(); // 更新灯带显示
delay(wait);// 等待一段时间
// 关闭每第三个像素
for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i += 3) {
strip.setPixelColor(i + q, 0);
}
}
}
}
// theaterChaseRainbow 函数: 实现戏剧风格的彩虹爬行灯效果
// 参数:
// wait: 每次更新动画的等待时间（毫秒）
void theaterChaseRainbow(uint8_t wait) {
// 外层循环控制颜色的变化
for(int j = 0; j < 256; j++) {
// 中间循环控制动画的偏移
for(int q = 0; q < 3; q++) {
// 内层循环设置每第三个像素的彩虹颜色
for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i += 3) {
strip.setPixelColor(i + q, Wheel((i + j) % 255));
}
strip.show(); // 更新灯带显示
delay(wait);// 等待一段时间
// 关闭每第三个像素
for(uint16_t i = 0; i < strip.numPixels(); i += 3) {
strip.setPixelColor(i + q, 0);
}
}
}
}
void pulseWhite(uint8_t wait) {
// 功能：实现白色脉冲效果
// 参数：wait - 每次更新动画的等待时间（毫秒）
for(int j = 0; j < 256 ; j++){ // 亮度从0渐变至255
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
// 设置每个LED的颜色，亮度根据j的值变化
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma,LEDGamma,LEDGamma ) );
}
delay(wait);
strip.show();
}
for(int j = 255; j >= 0 ; j--){ // 亮度从255渐变回0
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma,LEDGamma,LEDGamma ) );
}
delay(wait);
strip.show();
}
}
void rainbowFade2White(uint8_t wait, int rainbowLoops, int whiteLoops) {
// 功能：先显示彩虹效果，然后逐渐过渡到白色
// 参数：
// wait - 每次更新动画的等待时间（毫秒）
// rainbowLoops - 彩虹循环次数
// whiteLoops - 白色循环次数
float fadeMax = 100.0;
int fadeVal = 0;
uint32_t wheelVal;
int redVal, greenVal, blueVal;
for(int k = 0 ; k < rainbowLoops ; k ++){ // 循环执行彩虹效果
for(int j=0; j<256; j++) {
for(int i=0; i< strip.numPixels(); i++) {
wheelVal = Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255);
// 逐步调整RGB值以实现渐变效果
redVal = red(wheelVal) * float(fadeVal/fadeMax);
greenVal = green(wheelVal) * float(fadeVal/fadeMax);
blueVal = blue(wheelVal) * float(fadeVal/fadeMax);
strip.setPixelColor( i, strip.Color( redVal, greenVal, blueVal ) );
}
if(k == 0 && fadeVal < fadeMax-1) {
// 第一次循环，亮度逐渐增加
fadeVal++;
} else if(k == rainbowLoops - 1 && j > 255 - fadeMax){
// 最后一次循环，亮度逐渐减少
fadeVal--;
}
strip.show();
delay(wait);
}
}
delay(500);
for(int k = 0 ; k < whiteLoops ; k ++){ // 循环执行白色渐变效果
for(int j = 0; j < 256 ; j++){
for(uint16_t i=0; i < strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma,LEDGamma,LEDGamma ) );
}
strip.show();
delay(wait);
}
delay(2000);
for(int j = 255; j >= 0 ; j--){
for(uint16_t i=0; i < strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(LEDGamma,LEDGamma,LEDGamma ) );
}
strip.show();
delay(wait);
}
}
}
void whiteOverRainbow(uint8_t wait, uint8_t whiteSpeed, uint8_t whiteLength ) {
// 功能：在彩虹背景上叠加白色的流动效果
// 参数：
// wait - 动画更新间隔
// whiteSpeed - 白色流动速度
// whiteLength - 白色光束长度
if(whiteLength >= strip.numPixels()) whiteLength = strip.numPixels() - 1;
int head = whiteLength - 1;
int tail = 0;
int loops = 3;
int loopNum = 0;
static unsigned long lastTime = 0;
while(true){
for(int j=0; j<256; j++) {
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
if((i >= tail && i <= head) || (tail > head && i >= tail) || (tail > head && i <= head) ){
// 如果在白色光束范围内，设置为白色
strip.setPixelColor(i, strip.Color(255,255,255 ) );
}
else{
// 否则，根据j值设置彩虹颜色
strip.setPixelColor(i, Wheel(((i * 256 / strip.numPixels()) + j) & 255));
}
}
if(millis() - lastTime > whiteSpeed) {
head++;
tail++;
if(head == strip.numPixels()){
loopNum++;
}
lastTime = millis();
}
if(loopNum == loops) return;
head%=strip.numPixels();
tail%=strip.numPixels();
strip.show();
delay(wait);
}
}
}
void fullWhite() {
// 功能：点亮所有LED为白色
for(uint16_t i=0; i<strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 255, 255 ) );
}
strip.show();
}
// red 函数: 提取颜色值中的红色分量
// 参数:
// c: RGB 颜色值（32 位整数）
// 返回值:
// 红色分量（0-255）
uint8_t red(uint32_t c) {
return (c >> 16);
}
// green 函数: 提取颜色值中的绿色分量
// 参数:
// c: RGB 颜色值（32 位整数）
// 返回值:
// 绿色分量（0-255）
uint8_t green(uint32_t c) {
return (c >> 8);
}
// blue 函数: 提取颜色值中的蓝色分量
// 参数:
// c: RGB 颜色值（32 位整数）
// 返回值:
// 蓝色分量（0-255）
uint8_t blue(uint32_t c) {
return (c);
}
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
https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e4a1d218d100b00471ec12da4c492858.jpeg
data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAPABAP///wAAACH5BAEKAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==
成果展示的图片看起来很炫，我迫不及待想试试这个项目了
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