如何使用Arduino和FastLED库控制LED幻彩灯带（WS2812B）

风筝

LED幻彩灯带上面装有小型LED模块。 WS2812B是这些LED模块之一，它具有级联端口传输机制，只需要一根线。

这意味着多个WS2812B可以级联，并且可以通过单个连接单独控制以进行数据传输。级联多个WS2812B模块仅需要VCC、GND和数据三根线。因此，WS2812B模块非常适合LED幻彩灯带。如今，基于WS2812B的LED像素条具有各种变体。通常，每米可购买30至144个WS2812B模块的灯带。每米144个模块时，模块之间几乎没有空间。在本篇文章中，我们将主要介绍如何对Arduino进行编程，以使用FastLED库控制基于WS2812B的LED幻彩灯带。 FastLED是一个库，可以控制所有类型的LED灯条（WS2810、WS2811、LPD8806、Neopixel等）。

所需的材料清单：

–  Arduino Nano

–  跳线

–  面包板

–  基于WS2812B的LED幻彩灯带

LED幻彩灯带的连接：

接线设置非常容易，因为LED幻彩灯带只有三个必须连接的输入引脚。通常，这些输入引脚代表GND、Vdd 5V和数据连接。我的LED幻彩灯带有三根线：白色（GND）、红色（Vdd）和绿色（Data）。输入引脚的颜色在厂商之间可能有所不同。因此，请查看购买的LED幻彩灯带的描述或数据表。

Arduino可以为带有三十个WS2812B模块的LED灯带提供足够的电源。因此，我们可以将GND引脚和5V引脚直接直接连接到白线和红线。根据一些论坛帖子的介绍，您可以从Arduino的5V引脚获得大约400mA的电流。最后但并非最不重要的一点是，我们将数据引脚（绿线）连接到Arduino的引脚3，您可以使用任何支持PWM信号的引脚。

将Arduino Nano连接至LED幻彩灯带的示意图。

示例源代码：

如前所述，该程序利用FastLED库来控制LED幻彩灯带。首先，包含FastLED头文件。在setup函数中，初始化LED幻彩灯带。由于FastLED支持很多的LED灯条（不同的LED模块，不同的长度等），因此初始化需要LED模块类型、用于数据传输的Arduino引脚号、颜色顺序、对应表示LED的数组的引用以及编号的LED。也可以设置颜色校正以便改善颜色的保真度。

接下来，有一个关闭所有像素的函数（“ showProgramCleanUp”）。此函数对于清空LED灯条颜色非常有用。

示例源代码包含三个不同的“灯光程序”。每个灯光程序均作为一个功能实现。第一个程序以随机​​选择的颜色（“ showProgramRandom”）打开所有LED。下一个程序显示单色像素从LED灯带的开始移到结尾（“ showProgramShiftSinglePixel”）。最后一个程序显示了多个像素如何从头移动到结尾（“ showProgramShiftMultiPixel”）。在此灯光程序中，每个像素都有一个随机选择的颜色。

在loop函数中，每个灯光程序使用不同的参数调用两次。在对调用灯光程序功能的函数之前，通过调用特殊程序“ showProgramCleanUp”来关闭LED灯带的所有像素。

1. #include "FastLED.h"
   
2. #define DATA_PIN 3
   
3. #define LED_TYPE WS2812B
   
4. #define COLOR_ORDER GRB
   
5. #define NUM_LEDS 30
   
6. #define BRIGHTNESS 96
   
7. CRGB leds[NUM_LEDS];
   
8. void setup() {
   
9.   delay(3000); // initial delay of a few seconds is recommended
   
10.   FastLED.addLeds<LED_TYPE,DATA_PIN,COLOR_ORDER>(leds, NUM_LEDS).setCorrection(TypicalLEDStrip); // initializes LED strip
    
11.   FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);// global brightness
    
12. }
    
13. // switches off all LEDs
    
14. void showProgramCleanUp(long delayTime) {
    
15.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; ++i) {
    
16.     leds[i] = CRGB::Black;
    
17.   }
    
18.   FastLED.show();
    
19.   delay(delayTime);
    
20. }
    
21. // switches on all LEDs. Each LED is shown in random color.
    
22. // numIterations: indicates how often LEDs are switched on in random colors
    
23. // delayTime: indicates for how long LEDs are switched on.
    
24. void showProgramRandom(int numIterations, long delayTime) {
    
25.   for (int iteration = 0; iteration < numIterations; ++iteration) {
    
26.     for (int i = 0; i < NUM_LEDS; ++i) {
    
27.       leds[i] = CHSV(random8(),255,255); // hue, saturation, value
    
28.     }
    
29.     FastLED.show();
    
30.     delay(delayTime);
    
31.   }
    
32. }
    
33. // Shifts a single pixel from the start of strip to the end.
    
34. // crgb: color of shifted pixel
    
35. // delayTime: indicates how long the pixel is shown on each LED
    
36. void showProgramShiftSinglePixel(CRGB crgb, long delayTime) {
    
37.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; ++i) {
    
38.     leds[i] = crgb;
    
39.     FastLED.show();
    
40.     delay(delayTime);
    
41.     leds[i] = CRGB::Black;
    
42.   }
    
43. }
    
44. // Shifts multiple pixel from the start of strip to the end. The color of each pixel is randomized.
    
45. // delayTime: indicates how long the pixels are shown on each LED
    
46. void showProgramShiftMultiPixel(long delayTime) {
    
47.   for (int i = 0; i < NUM_LEDS; ++i) {
    
48.     for (int j = i; j > 0; --j) {
    
49.       leds[j] = leds[j-1];
    
50.     }
    
51.     CRGB newPixel = CHSV(random8(), 255, 255);
    
52.     leds[0] = newPixel;
    
53.     FastLED.show();
    
54.     delay(delayTime);
    
55.   }
    
56. }
    
57. // main program
    
58. void loop() {
    
59.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
60.   showProgramRandom(100, 100); // show "random" program
    
61.   
    
62.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
63.   showProgramRandom(10, 1000); // show "random" program
    
64.   
    
65.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
66.   showProgramShiftSinglePixel(CRGB::Blue, 250); // show "shift single pixel program" with blue pixel
    
67.   
    
68.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
69.   showProgramShiftSinglePixel(CRGB::Maroon, 100); // show "shift single pixel program" with maroon pixel
    
70.   
    
71.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
72.   showProgramShiftMultiPixel(500); // show "shift multi pixel" program
    
73.   
    
74.   showProgramCleanUp(2500); // clean up
    
75.   showProgramShiftMultiPixel(50); // show "shift multi pixel" program
    
76. }

复制代码

编译源代码并将其传输到Arduino后，LED灯带应会根据活动的灯光程序显示彩色像素。