使用Arduino和Blynk控制WS2812B RGB LED点阵

风筝

在过去的几年中，RGB LED灯因其色彩艳丽以及灯光效果而日渐流行。这就是为什么它在许多地方用作装饰物品的原因，例如房屋或办公室空间。另外，我们可以在厨房和游戏机中使用RGB灯。在本篇文章中，我们将使用基于Neopixel的RGB LED点阵扩展板、Arduino和Blynk应用程序来生成动画效果和颜色，同时我们可以使用Blynk应用程序进行控制。

Adafruit的5X8 NeoPixel扩展板

NeoPixel扩展板兼容Arduino，包含40个可单独寻址的RGB LED，每个LED都内置有WS2812b驱动器，该驱动器以5×8矩阵排列以形成此NeoPixel扩展板。如果需要，还可以连接多个NeoPixel扩展板以形成更大的扩展板。要控制RGB LED，需要一个Arduino引脚，因此在本文中，我们决定使用Arduino的引脚6来实现。

在我们的案例中，LED由Arduino的内置5V引脚供电，足以在全亮度下为“约三分之一的LED”供电。如果需要给更多的LED供电，则可以切割内置走线，并使用外部5V电源通过外部5V端子为屏蔽供电。

了解Blynk应用程序和Arduino之间的通信过程

这里使用的8 * 5 RGB LED矩阵包含40个基于WS2812B驱动器的可单独寻址的RGB LED。它具有24位色彩控制，每个像素1680万种色彩。可以使用“单线控制”方法进行控制。这意味着我们可以使用单个控制引脚控制整个LED像素。在使用这些LED时，我浏览了这些LED的数据表，扩展板的工作电压范围是4 V至6 V，在5 V时每个LED的电流消耗为50 mA。它在外部电源引脚上具有反向电压保护，并在扩展板上具有复位按钮。如果内部电路无法提供足够的功率，则它还具有用于LED的外部电源输入引脚。

如上面的示意图所示，我们需要在智能手机上下载并安装Blynk应用程序，该应用程序可以控制颜色、亮度等参数。设置完参数后，如果应用程序发生任何更改，它将存储在Blynk云中，我们的PC也已连接到该云，并准备接收更新的数据。 Arduino Uno通过USB电缆连接到我们的PC，并打开了通信端口，并且该通信端口（COM端口）可以在Blynk云和Arduino UNO之间交换数据。 PC正在以固定的时间间隔从Blynk云请求数据，并且当接收到更新的数据时，PC会将其传输到Arduino并做出用户定义的决定，例如控制RGB led亮度和颜色。 RGB LED扩展板放置在Arduino上，并通过单个数据引脚连接以进行通信，默认情况下，它通过Arduino的D6引脚连接。从Arduino UNO发送的串行数据发送到Neopixel扩展板，然后将其反映在LED矩阵上。

所需的组件

●    Arduino UNO开发板

●    8 * 5 RGB LED矩阵扩展板

●    USB电缆

●    笔记本电脑

Adafruit RGB LED扩展板和Arduino的硬件连接

WS2812B Neopixel LED具有三个引脚，一个用于数据，另外两个用于电源，但是这种特定的Arduino扩展板使硬件连接非常简单，我们要做的就是将Neopixel LED矩阵放在Arduino UNO的顶部。在本文中，LED由默认的Arduino 5V供电。放置Neopixel扩展板后，设置如下所示：

配置Blynk应用程序

Blynk是一款可以在Android和IOS设备上运行的应用程序，可以使用我们的智能手机控制任何IoT设备和设备。首先，需要创建一个图形用户界面（GUI）来控制RGB LED矩阵。该应用程序会将所有选定的参数从GUI发送到Blynk云。在接收器部分，我们已将Arduino通过串口通信电缆连接到PC。因此，PC从Blynk云请求数据，并将这些数据发送到Arduino进行必要的处理。

设置之前，请从Google Play商店下载Blynk应用程序（IOS用户可以从App Store下载）。安装后，使用您的电子邮件ID和密码注册。

创建一个新项目：

成功安装后，打开应用程序，然后会出现一个带有“New Project”选项的界面。单击它，它将弹出一个新界面，我们需要在其中设置诸如项目名称，电路板和连接类型之类的参数。在我们的项目中，将设备选择为“ Arduino UNO”，并将连接类型选择为“ USB”，然后单击“Create”。

成功创建项目后，我们将在注册邮件中获得一个身份验证ID。保存身份验证ID，以备将来使用。

创建图形用户界面（GUI）：

在Blynk中打开项目，单击“ +”号，我们将在其中获得可在项目中使用的小部件。在本文中，我们需要一个RGB拾色器，其显示为“ zeRGBa”，如下所示。

设置小部件（Widgets）：

将小部件拖到我们的项目后，现在我们必须设置其参数，这些参数用于将RGB颜色值发送到Arduino UNO。

单击ZeRGBa，然后将得到一个名为ZeRGBa Settings的界面。然后将“Output ”选项设置为“Merge”，并将引脚设置为“ V2”，如下图所示。

控制WS2812B RGB LED扩展板的Arduino代码

硬件连接完成后，需要将代码上传到Arduino。代码的逐步说明如下所示。

首先，包括所有必需的库。打开Arduino IDE，然后转到Sketch选项卡，然后单击选项Include Library-> Manage Libraries。然后在搜索框中搜索Blynk，然后下载并安装Arduino UNO的Blynk软件包。

在本文中，“ Adafruit_NeoPixel.h”库用于控制RGB LED矩阵。要包含它，您可以从给定的链接下载Adafruit_NeoPixel库。

1. #define BLYNK_PRINT DebugSerial
   
2. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
   
3. #include <SoftwareSerial.h>

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然后，我们定义了LED矩阵所需的LED数量，还定义了用于控制LED参数的引脚号。

1. #define PIN 6
   
2. #define NUM_PIXELS 40

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然后，我们需要将先前保存的blink验证ID放入auth []数组中。

1. char auth[] = "HoLYSq-SGJAafQUQXXXXXXXX";

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在这里，软件串行引脚用作调试控制台。因此，以下将Arduino引脚定义为调试串行。

1. #include <SoftwareSerial.h>
   
2. SoftwareSerial DebugSerial(2, 3);

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在setup函数中，使用函数Serial.begin初始化串口通信，使用Blynk.begin连接blynk，pixel.begin()初始化LED矩阵。

1. void setup()
   
2. {
   
3.   DebugSerial.begin(9600);
   
4.   pixels.begin();
   
5.   Serial.begin(9600);
   
6.   Blynk.begin(Serial, auth);
   
7. }

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在loop()函数中，我们使用了Blynk.run()，它检查来自blynk GUI的传入命令并相应地执行操作。

1. void loop()
   
2. {
   
3.   Blynk.run();
   
4. }

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最后，需要接收和处理从Blynk应用程序发送的参数。如前面在设置部分中所述，将参数分配给虚拟引脚“ V2”。 BLYNK_WRITE函数是一个内置函数，只要关联的虚拟引脚的状态/值发生更改，就会调用该函数。我们可以像其他Arduino函数一样在此函数内运行代码。

BLYNK_WRITE函数检查虚拟引脚V2处的传入数据。彩色像素数据已合并并分配给V2引脚。因此，我们还必须在解码后再次取消合并。因为要控制LED像素矩阵，我们需要所有3种单独的彩色像素数据，例如红色、绿色和蓝色。如下代码所示，读取了矩阵的三个索引，如param [0] .asInt()，以获取Red的值。同样，所有其他两个值也被接收并存储在3个单独的变量中。然后，使用pixel.setPixelColor函数将这些值分配给Pixel矩阵，如下面的代码所示。

在这里，pixels.setBrightness()函数用于控制亮度，而pixels.show()函数用于在矩阵中显示设置的颜色。

1. BLYNK_WRITE(V2)
   
2. {
   
3. int r = param[0].asInt();
   
4. int g = param[1].asInt();
   
5. int b = param[2].asInt();
   
6. pixels.clear();
   
7. pixels.setBrightness(20);
   
8. for (int i=0; i<=NUM_PIXELS;i++)
   
9. {
   
10. pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(r, g, b));
    
11. }
    
12. pixels.show();
    
13. }

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将代码上传到Arduino开发板

首先，我们需要在Arduino IDE中选择Arduino的端口号，然后将代码上传到Arduino UNO。成功上传后，记下将用于我们的串行通信设置的端口号。

之后，在PC上找到Blynk库的脚本文件夹。它是在您安装库时安装的：“C:\Users\PC_Name\Documents\Arduino\libraries\Blynk\scripts”

在脚本文件夹中，应该有一个名为“ blynk-ser.bat”的文件，这是一个用于串行通信的批处理文件，我们需要使用记事本进行编辑。使用记事本打开文件，然后将端口号更改为您在上一步中记下的Arduino端口号。

编辑后，保存文件并通过双击运行批处理文件。然后，您会看到如下所示的窗口：

现在，该测试电路及其功能了。 打开Blynk应用程序并打开GUI，然后单击“Play”按钮。 之后，您可以选择要在LED矩阵上反射的所需颜色， 如下所示：