ESP8266--Arduino开发（驱动WS2812B）

news2024/11/17 21:54:03

文章目录

  • 一、WS2812彩灯介绍
  • 二、安装Adafruit_NeoPixel驱动库
  • 三、Adafruit_NeoPixel库常用接口
  • 四、使用示例
  • 五、网页端控制WS2812B灯带实例

一、WS2812彩灯介绍

WS2812是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源，外型与5050LED灯珠相同，每个灯珠都是一个像素点。像素点内包含数字接口、数据锁存、信号整形放大驱动电路，还包含高精度的内部振荡器和12V高压可编程定电流控制部分。

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数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。

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按照数据传输协议即可对WS2812进行驱动，当然对于WS2812有许多开源的驱动库，例如：Adafruit_NeoPixel驱动库

二、安装Adafruit_NeoPixel驱动库

在Arduino IDE中点击【项目】—【加载库】—【管理库】，查找Adafruit_NeoPixel库，选择最新版本，点击安装。

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三、Adafruit_NeoPixel库常用接口

接口说明
Adafruit_NeoPixel led(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800)创建对象：像素点数量、信号引脚、像素类型标准（一般默认即可）
led.begin()对象初始化
led.clear()将颜色值清除到0
led.setPixelColor(i, led.Color(255, 0, 0))设置颜色值：像素点序号、像素颜色
led.show()显示刷新：每次设置完毕必须调用此函数
led.setBrightness()设置亮度：范围0~255
led.Color()将RGB单独颜色值打包成32位颜色值

四、使用示例

#include <Adafruit_NeoPixel.h>                  // 操作WS2812B需要使用的库

#define PIN         0     //GPIO0接口
#define NUMPIXELS   35    //彩灯个数

Adafruit_NeoPixel led(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
	led.begin();
	led.setBrightness(255); //设置亮度 (0~255)
	for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {	//所有灯全部设为红色
        led.setPixelColor(i,led.Color(255, 0, 0)); //红色
    }
    led.show();   //刷新显示
    delay(1000);
}
void loop() {
	
}

五、网页端控制WS2812B灯带实例

我们可以将ESP8266设置为AP模式，然后ESP8266开启HTTP服务器，手机或者电脑先连接ESP8266的WiFi（ESP8266，12345678），然后访问ESP8266的IP：192.168.4.1，就可以看到ESP8266的内置网页，本例中的网页很简陋，就是一些按钮，用来切换灯带的状态，包括：

  • 关灯
  • 红色常亮（小灯全部红色，保存常亮）
  • 橙色常亮
  • 黄色常亮
  • 绿色常亮
  • 蓝色常亮
  • 靛青色常亮
  • 紫色常亮
  • 红色跑马（有10个红色小灯在灯带上循环跑动）
  • 橙色跑马
  • 黄色跑马
  • 绿色跑马
  • 蓝色跑马
  • 靛青色跑马
  • 紫色跑马
  • 七彩跑马（彩虹七色，每种颜色5个小灯，循环流动）
  • 七彩变换（彩虹七色，循环切换）

注意：需要根据自身灯带情况，修改：#define NUMPIXELS 35 //彩灯个数

/*
  ESP8266-NodeMCU作为HttpServer服务器控制WS2812B灯带
*/
 
#include <ESP8266WiFi.h>                        // 本程序使用ESP8266WiFi库
#include <ESP8266WebServer.h>                   // web服务器通信库需要使用
#include <Adafruit_NeoPixel.h>                  // 操作WS2812B需要使用的库
#include <Ticker.h>                             //使用Ticker库定时器

#define PIN         0     //GPIO0接口
#define NUMPIXELS   35    //彩灯个数
Adafruit_NeoPixel led(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

Ticker timer1;
int color_change = 0;

Ticker timer2;
int run_count = 0;

Ticker timer3;
int run_color = 1;

/* 1. 设置Wifi接入信息 */
const char* ssid     = "ESP8266";              // 需要连接到的WiFi名
const char* password = "12345678";             // 连接的WiFi密码

/* 2. 创建一个web服务器对象，使用80端口，HTTP网络服务器标准端口号即为80 */
ESP8266WebServer esp8266_server(80);

/* 3. 处理访问网站根目录“/”的访问请求 */
void handleRoot() { 
  String htmlCode = "<!DOCTYPE html>\n"; 
  htmlCode +=       " <html>\n";
  htmlCode +=       "   <head>\n";
  htmlCode +=       "     <meta charset=\"UTF-8\"/>\n";
  htmlCode +=       "     <title>ESP8266 Butoon Ctrl</title>\n";
  htmlCode +=       "   </head>\n"; 
  htmlCode +=       "   <body>\n";
  htmlCode +=       "     <h2 align=\"center\">esp8266控制开关</h2>";
  htmlCode +=       "     <div>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_OFF\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"关灯\"></form>\n";
  htmlCode +=       "     </div>\n";
  htmlCode +=       "     <div>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_RED_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"红色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_ORANGE_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"橙色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_YELLOW_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"黄色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_GREEN_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"绿色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_BLUE_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"蓝色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_CYAN_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"靛青色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_PURPLE_HOLD\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"紫色常亮\"></form>\n";
  htmlCode +=       "     </div>\n";
  htmlCode +=       "     <div>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_RED_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"红色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_ORANGE_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"橙色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_YELLOW_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"黄色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_GREEN_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"绿色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_BLUE_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"蓝色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_CYAN_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"靛青色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_PURPLE_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"紫色跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "     </div>\n";
  htmlCode +=       "     <div>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_COLORS_RUN\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"七彩跑马\"></form>\n";
  htmlCode +=       "       <form action=\"/LED_COLORS_CHANGE\" method=\"POST\" align=\"center\"><input type=\"submit\" value=\"七彩变换\"></form>\n";
  htmlCode +=       "     </div>\n";
  htmlCode +=       "   </body>\n";
  htmlCode +=       " </html>\n";
  esp8266_server.send(200, "text/html", htmlCode);     // NodeMCU将调用此函数。
}

/* 4. 设置处理404情况的函数'handleNotFound' */
void handleNotFound(){                                              // 当浏览器请求的网络资源无法在服务器找到时，
  esp8266_server.send(404, "text/plain", "404: Not found");         // NodeMCU将调用此函数。
}

//=========================================================
void handle_LED_OFF() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  Serial.println("handle_LED_OFF");
  led.clear();      //将颜色值清除到0
  led.begin();      //显示刷新
  delay(1000);  
}
//-------------------------------------------
void handle_LED_RED_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(255, 0, 0)); //红色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_ORANGE_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(255, 165, 0)); //橙色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_YELLOW_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(255, 255, 0)); //黄色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_GREEN_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(0, 255, 0)); //绿色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_BLUE_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(0, 0, 255)); //蓝色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_CYAN_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(0, 255, 255)); //靛青色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
void handle_LED_PURPLE_HOLD() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
    led.setPixelColor(i,led.Color(139, 0, 255)); //紫色
  }
  led.show();   //刷新显示
  delay(1000);
}
//-------------------------------------------
void handle_LED_RED_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 1;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_ORANGE_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 2;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_YELLOW_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 3;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_GREEN_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 4;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_BLUE_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 5;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_CYAN_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 6;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
void handle_LED_PURPLE_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  run_color = 7;
  timer3.attach(0.1,timer3_cb,0);
}
//-------------------------------------------
void handle_LED_COLORS_RUN() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  run_count = 0;
  timer2.attach(0.1,timer2_cb,0);
}
void handle_LED_COLORS_CHANGE() {
  timer1.detach();
  timer2.detach();
  timer3.detach();
  color_change = 0;
  timer1.attach(1,timer1_cb,0);
}
//-------------------------------------------
void timer1_cb(int led_pin) {
  switch(color_change) {
    case 0:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(255, 0, 0)); //红色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 1:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(255, 165, 0)); //橙色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 2:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(255, 255, 0)); //黄色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 3:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(0, 255, 0)); //绿色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 4:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(0, 0, 255)); //蓝色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 5:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(0, 255, 255)); //靛青色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break; 
    case 6:
      for(int i=0; i<NUMPIXELS; ++i) {
        led.setPixelColor(i,led.Color(139, 0, 255)); //紫色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;  
  }
  color_change++;
  color_change = color_change%7;
}
void timer2_cb(int led_pin) {
  led.clear();
  led.show();
  delay(1000);
  
  for(int i=run_count; i<run_count+5; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 0, 0)); //红色
  }
  for(int i=run_count+5; i<run_count+10; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 165, 0)); //橙色
  }
  for(int i=run_count+10; i<run_count+15; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 255, 0)); //黄色
  }
  for(int i=run_count+15; i<run_count+20; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 255, 0)); //绿色
  }
  for(int i=run_count+20; i<run_count+25; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 0, 255)); //蓝色
  }
  for(int i=run_count+25; i<run_count+30; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 255, 255)); //靛青色
  }
  for(int i=run_count+30; i<run_count+35; ++i) {
    led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(139, 0, 255)); //紫色
  }
  led.show();
  delay(1000);
  
  run_count++;
  run_count = run_count%35;
}
void timer3_cb(int led_pin) {
  led.clear();
  led.show();
  delay(1000);

  switch(run_color) {
    case 1:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 0, 0)); //红色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 2:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 165, 0)); //橙色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 3:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(255, 255, 0)); //黄色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 4:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 255, 0)); //绿色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 5:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 0, 255)); //蓝色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;
    case 6:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(0, 255, 255)); //靛青色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break; 
    case 7:
      for(int i=run_count; i<run_count+10; ++i) {
        led.setPixelColor(i%NUMPIXELS,led.Color(139, 0, 255)); //紫色
      }
      led.show();   //刷新显示
      delay(1000);
      break;  
  }

  run_count++;
  run_count = run_count%35;
}
//=========================================================
void setup() {
  /* 1. 初始化串口通讯波特率为115200*/
  Serial.begin(115200);

  /* 2. 开启wifi连接，连接成功后打印IP地址 */
  WiFi.softAP(ssid, password);                  // 此语句是重点。WiFi.softAP用于启动NodeMCU的AP模式。
                                                // 括号中有两个参数，ssid是WiFi名。password是WiFi密码。
                                                // 这两个参数具体内容在setup函数之前的位置进行定义。
                                                
  Serial.print("\r\nAccess Point: ");           // 串口监视器输出热点ssid
  Serial.println(ssid); 
  Serial.print("IP address: ");                 // 串口监视器输出热点IP
  Serial.println(WiFi.softAPIP());

  /* 3. 开启http网络服务器功能 */
  esp8266_server.begin();                       // 启动http网络服务器
  esp8266_server.on("/", handleRoot);           // 设置请求根目录时的处理函数函数
  esp8266_server.onNotFound(handleNotFound);    // 设置无法响应时的处理函数    

  esp8266_server.on("/LED_OFF", handle_LED_OFF);                    // 设置关灯的处理函数函数
  
  esp8266_server.on("/LED_RED_HOLD", handle_LED_RED_HOLD);          // 设置红色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_ORANGE_HOLD", handle_LED_ORANGE_HOLD);    // 设置橙色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_YELLOW_HOLD", handle_LED_YELLOW_HOLD);    // 设置黄色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_GREEN_HOLD", handle_LED_GREEN_HOLD);      // 设置绿色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_BLUE_HOLD", handle_LED_BLUE_HOLD);        // 设置蓝色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_CYAN_HOLD", handle_LED_CYAN_HOLD);        // 设置靛青色常亮的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_PURPLE_HOLD", handle_LED_PURPLE_HOLD);    // 设置紫色常亮的处理函数函数

  esp8266_server.on("/LED_RED_RUN", handle_LED_RED_RUN);            // 设置红色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_ORANGE_RUN", handle_LED_ORANGE_RUN);      // 设置橙色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_YELLOW_RUN", handle_LED_YELLOW_RUN);      // 设置黄色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_GREEN_RUN", handle_LED_GREEN_RUN);        // 设置绿色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_BLUE_RUN", handle_LED_BLUE_RUN);          // 设置蓝色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_CYAN_RUN", handle_LED_CYAN_RUN);          // 设置靛青色跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_PURPLE_RUN", handle_LED_PURPLE_RUN);      // 设置紫色跑马的处理函数函数

  esp8266_server.on("/LED_COLORS_RUN", handle_LED_COLORS_RUN);      // 设置七彩跑马的处理函数函数
  esp8266_server.on("/LED_COLORS_CHANGE", handle_LED_COLORS_CHANGE);// 设置七彩变换的处理函数函数
  
  Serial.println("HTTP esp8266_server started");// 告知用户ESP8266网络服务功能已经启动

  /* 4. 初始化WS2812B */
  led.begin();
  led.setBrightness(255); //设置亮度 (0~255)
}

void loop() {
  esp8266_server.handleClient();                // 处理http访问，需要一直运行
}

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