如何使用Arduino开发板控制WS2812 RGB LED（NeoPixel）

风筝

由于出色的视觉效果，NeoPixel LED目前在电子项目中被广泛使用。这些LED有各种尺寸和形状。在本篇文章中，您将了解NeoPixel LED以及如何使用Arduino控制它们。

什么是NeoPixel？

1962年，当第一颗LED制造和测试时，这件有价值的产品成为我们生活中不可分割的一部分。在大多数电子项目中，您至少可以找到一个LED。使用不同颜色的LED非常吸引人，因此它产生了多色LED或RGB LED。

RGB LED根据红色、绿色和蓝色三种颜色创建所有颜色。例如，红色和蓝色组合产生品红色。在此模型中，每种颜色的红色、绿色和蓝色均为0到255之间的值。例如，洋红色（Magenta）的这些值为255 0 255（红色最大值，蓝色最大值和绿色最小值值）。该数值由十六进制代码表示（2550255 =＃FF00FF）。 RGB LED根据此模型制作各种颜色。

要控制每个RGB LED，您需要微控制器的三个数字引脚。例如，如果要控制包含60个LED的RGB LED灯串，为了分别控制每个LED的颜色，您需要180个数字引脚！因此，您必须单独控制每个LED或使用可寻址的LED。

除RGB LED外，可寻址LED是新一代LED，包括控制器IC。该控制器IC（通常为WS2812）允许您通过为每个LED分配地址并提供单线通信来访问具有单个数字引脚的多个LED。但与简单的LED不同，这些类型的LED不能仅通过施加电压来打开，它们还需要微控制器。 NeoPixel是Adafruit的可寻址LED品牌。

为何选择NeoPixel？

能够控制LED灯条中每个LED将为您的项目创造出极佳的视觉效果。但应该注意的是，在像POV这样的非常快速的过程中，不推荐使用NeoPixels。与其他可寻址LED相比，NeoPixels的另一个重要优势是价格更低。 NeoPixels还有环形、条形、方形和圆形等形状，您可以根据您的项目选择合适的形状。

NeoPixels也是可级联的，因此您只需一条命令线和一条电源线即可控制多个NeoPixels。

注意：增加NeoPixel LED的数量将需要更多的RAM，更高的功耗和更多的处理时间，因此请根据微控制器类型选择最佳的NeoPixel。

所需的材料

●    WS2812环形RGB LED模块

●    Arduino Uno R3开发板

●    Arduino IDE

NeoPixel与Arduino连接

引脚分布

下面是NeoPixel与Arduino连接的电路图：

示例1：使用Arduino设置NeoPixel

在本例中，您将打开NeoPixels并使用Arduino UNO分别控制每个LED的颜色和强度。通过NeoPixel Adafruit库使用Arduino设置NeoPixel。

以下是本示例使用的代码：

1. /*
   
2.   NeoPixel LEDs
   
3. 
   
4.   modified on 7 May 2019
   
5.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
6. **This code is based on Adafruit NeoPixel library Example**
   
7.   https://electropeak.com/learn/
   
8. 
   
9. */
   
10. 
    
11. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
    
12. #ifdef __AVR__
    
13. #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
    
14. #endif
    
15. 
    
16. #define PIN      6
    
17. #define NUMPIXELS 7
    
18. 
    
19. 
    
20. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
    
21. 
    
22. #define DELAYVAL 500 // Time (in milliseconds) to pause between pixels
    
23. 
    
24. void setup() {
    
25.   pixels.begin();
    
26. }
    
27. 
    
28. void loop() {
    
29.   pixels.clear();
    
30.   pixels.setBrightness(10);
    
31.   pixels.setPixelColor(0, pixels.Color(255, 255, 255));
    
32.   pixels.setPixelColor(1, pixels.Color(255, 0, 0));
    
33.   pixels.setPixelColor(2, pixels.Color(0, 255, 0));
    
34.   pixels.setPixelColor(3, pixels.Color(0, 0, 255));
    
35.   pixels.setPixelColor(4, pixels.Color(255, 0, 255));
    
36.   pixels.setPixelColor(5, pixels.Color(255, 255, 0));
    
37.   pixels.setPixelColor(6, pixels.Color(0, 255, 255));
    
38.   pixels.show();
    
39. }

复制代码

代码说明：

1. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

复制代码

上述函数了LED的数量和Arduino引脚。

1. pixels.begin();

复制代码

此函数执行初始化。

1. pixel.setBrightness(b);

复制代码

上述函数设定光照亮度。 （最小数字为1，最大数字为255。）

1. pixels.setPixelColor(Wich LED,Wich color(Red,Green,Blue));

复制代码

在指定LED编号（从0到NUMPIXELS-1）后，使用RGB系统定义LED颜色。

1. pixels.show();

复制代码

显示应用的值。

示例2：使用Arduino实现NeoPixel闪烁模式

在此示例中，我们以闪烁模式设置NeoPixels。 要制作闪烁灯光，必须同时打开和关闭所有LED，并且它们在打开时可以有不同的颜色。

1. /*
   
2. 
   
3.   NeoPixel LEDs
   
4. 
   
5.   modified on 7 May 2019
   
6.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
7.   https://electropeak.com/learn/
   
8. 
   
9. */
   
10. 
    
11. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
    
12. #ifdef __AVR__
    
13. #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
    
14. #endif
    
15. 
    
16. #define PIN        6
    
17. #define NUMPIXELS 7
    
18. 
    
19. 
    
20. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
    
21. 
    
22. void NeoBlink(int num, int wait)
    
23. {
    
24.   for (int i = 0; i < num; i++)
    
25.   {
    
26.     pixels.setPixelColor(i, 35, 35, 35);
    
27.   }
    
28.   pixels.show();
    
29.   delay(wait);
    
30.   for (int j = 0; j < num; j++)
    
31.   {
    
32.     pixels.setPixelColor(j, 0, 255, 0);
    
33.   }
    
34.   pixels.show();
    
35.   delay(wait);
    
36. }
    
37. 
    
38. void setup()
    
39. {
    
40.   pixels.begin();
    
41.   pixels.setBrightness(50);
    
42. }
    
43. 
    
44. void loop()
    
45. {
    
46.   NeoBlink(7, 500);
    
47. }

复制代码

示例3：使用Arduino实现NeoPixel渐变色模式

色彩渐变是NeoPixels令人着迷的效果之一。渐变速度越慢，效果越好。

1. /*
   
2. 
   
3.   NeoPixel LEDs
   
4. 
   
5.   modified on 7 May 2019
   
6.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
7.   https://electropeak.com/learn/
   
8. 
   
9. */
   
10. 
    
11. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
    
12. #ifdef __AVR__
    
13. #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
    
14. #endif
    
15. 
    
16. #define PIN        6
    
17. #define NUMPIXELS 7
    
18. 
    
19. 
    
20. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
    
21. 
    
22. #define DELAYVAL 500 // Time (in milliseconds) to pause between pixels
    
23. 
    
24. void NeoFade(int FadeSpeed)
    
25. {
    
26.   int fspeed;
    
27.   for (int i = 0; i < NUMPIXELS; i++) { pixels.setPixelColor(i, 165, 242, 243); } for (int j = 255; j > 0; j=j-2)
    
28.   {
    
29.     pixels.setBrightness(j);
    
30.     pixels.show();
    
31.     delay(FadeSpeed);
    
32.   }
    
33. }
    
34. 
    
35. void setup() {
    
36.   pixels.begin();
    
37. }
    
38. 
    
39. void loop() {
    
40.   NeoFade(100);
    
41. }

复制代码

示例4：使用Arduino的NeoPixel随机模式

在此示例中，我们使用random(num1, num2)函数生成并显示num1和num2之间的随机数，以选择颜色和LED。

1. /*
   
2. 
   
3.   NeoPixel LEDs
   
4.   modified on 7 May 2019
   
5.   by Saeed Hosseini @ Electropeak
   
6.   https://electropeak.com/learn/
   
7. 
   
8. */
   
9. 
   
10. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
    
11. #ifdef __AVR__
    
12. #include <avr/power.h> // Required for 16 MHz Adafruit Trinket
    
13. #endif
    
14. 
    
15. #define PIN        6
    
16. #define NUMPIXELS 7
    
17. 
    
18. 
    
19. Adafruit_NeoPixel pixels(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
    
20. 
    
21. #define DELAYVAL 500 // Time (in milliseconds) to pause between pixels
    
22. 
    
23. void setup() {
    
24.   pixels.begin();
    
25. }
    
26. 
    
27. void loop() {
    
28.   pixels.clear();
    
29.   pixels.setPixelColor(random(0, 7), random(0, 255), random(0, 255), random(0, 255));
    
30.   pixels.show();
    
31.   delay(500);
    
32. }

复制代码

示例5：使用Arduino的NeoPixel彩虹模式

要在NeoPixels上创建效果，网络上最有趣的工具之一是NeoPixel Effects Generator，可让您指定LED和Arduino引脚的数量，在创建效果和所需设置后，您可以点击generate Arduino code然后将生成的代码复制到IDE。 为此，请执行以下步骤：

1.    进入网站后点击Add Led Strip。

2.    单击添加的NeoPixel Strip并指定LED和Arduino引脚的数量。

3.    单击loop部分中的“Add Effect”，然后选择一种效果。

4.    在“Animation”和“Color”部分中应用想要的设置。

5.  单击generate Arduino code并将生成的代码复制到Arduino IDE。

1. /*
   
2. This code is generated by:
   
3. https://adrianotiger.github.io/NeoPixel-Effect-Generator/
   
4. 
   
5. */
   
6. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
   
7. 
   
8. class Strip
   
9. {
   
10. public:
    
11.   uint8_t   effect;
    
12.   uint8_t   effects;
    
13.   uint16_t  effStep;
    
14.   unsigned long effStart;
    
15.   Adafruit_NeoPixel strip;
    
16.   Strip(uint16_t leds, uint8_t pin, uint8_t toteffects) : strip(leds, pin, NEO_GRB + NEO_KHZ800) {
    
17.     effect = -1;
    
18.     effects = toteffects;
    
19.     Reset();
    
20.   }
    
21.   void Reset(){
    
22.     effStep = 0;
    
23.     effect = (effect + 1) % effects;
    
24.     effStart = millis();
    
25.   }
    
26. };
    
27. 
    
28. struct Loop
    
29. {
    
30.   uint8_t currentChild;
    
31.   uint8_t childs;
    
32.   bool timeBased;
    
33.   uint16_t cycles;
    
34.   uint16_t currentTime;
    
35.   Loop(uint8_t totchilds, bool timebased, uint16_t tottime) {currentTime=0;currentChild=0;childs=totchilds;timeBased=timebased;cycles=tottime;}
    
36. };
    
37. 
    
38. Strip strip_0(7, 6, 7 );
    
39. struct Loop strip0loop0(1, false, 1);
    
40. 
    
41. //[GLOBAL_VARIABLES]
    
42. 
    
43. void setup() {
    
44. 
    
45.   //Your setup here:
    
46. 
    
47.   strip_0.strip.begin();
    
48. }
    
49. 
    
50. void loop() {
    
51. 
    
52.   //Your code here:
    
53. 
    
54.   strips_loop();
    
55. }
    
56. 
    
57. void strips_loop() {
    
58.   if(strip0_loop0() & 0x01)
    
59.     strip_0.strip.show();
    
60. }
    
61. 
    
62. uint8_t strip0_loop0() {
    
63.   uint8_t ret = 0x00;
    
64.   switch(strip0loop0.currentChild) {
    
65.     case 0:
    
66.            ret = strip0_loop0_eff0();break;
    
67.   }
    
68.   if(ret & 0x02) {
    
69.     ret &= 0xfd;
    
70.     if(strip0loop0.currentChild + 1 >= strip0loop0.childs) {
    
71.       strip0loop0.currentChild = 0;
    
72.       if(++strip0loop0.currentTime >= strip0loop0.cycles) {strip0loop0.currentTime = 0; ret |= 0x02;}
    
73.     }
    
74.     else {
    
75.       strip0loop0.currentChild++;
    
76.     }
    
77.   };
    
78.   return ret;
    
79. }
    
80. 
    
81. uint8_t strip0_loop0_eff0() {
    
82.     // Strip ID: 0 - Effect: Rainbow - LEDS: 7
    
83.     // Steps: 8 - Delay: 87
    
84.     // Colors: 7 (255.0.0, 0.255.0, 0.0.255, 255.157.0, 255.0.255, 0.255.255, 255.255.255, )
    
85.     // Options: toLeft=true,
    
86.   if(millis() - strip_0.effStart < 87 * (strip_0.effStep)) return 0x00;
    
87.   float factor1, factor2;
    
88.   uint16_t ind;
    
89. ......

复制代码

以上就是本篇文章的全部内容。如果遇到问题，请随时在本帖下面进行回复。

azi1974

好资料@！辛苦了楼主！解决了半年来我的困惑！