用ws2812b灯珠制作32位摇摇棒

ID:885138 · 发表于 2021-2-28 18:50

用了一片hc89s003，32个ws2812b灯珠（5050），8只104电容一个滚珠开关，一个带保护板的锂电池（160mAh），一个电源开关，一个USB口，简易充电电路，导线及0欧贴片电阻若干，还有30cm长的pvc线槽。
制作小技巧:
一、ws2812灯珠旋转个小角度，直接手拉手串接，电路简洁（图三，灯串两侧+-电源，第一灯外接输入）;
二、滚珠开关斜向上45度左右安装;
三、usb口可用于充电，同时借用usb的D+/D-改为串口txd/rxd，接自制一条假usb真串口线时又可下载固件，很方便。下方串口下载四针仍保留;
四、电路除单片机（ssop20封装，图中转接板背面）和usb接口用了pcb板，其余均用导线加热熔胶方式，适合单件DIY;
五、软件参照论坛搜到的普通led灯摇摇棒程序，最低层改用了ws2812b驱动，延时参数边试边调整。
上加工后的实物图（摇时的闪烁图肉眼可见连续效果，手机拍不了）

ID:328014 · 发表于 2021-2-28 23:44

干的漂亮,能分享下程序吗?

ID:885138 · 发表于 2021-3-1 07:31

51hei团团发表于 2021-2-28 23:44
干的漂亮,能分享下程序吗?

/*
*32只WS2812+滚珠开关制作的摇摇棒*
*演示在上方16个LED上显示“你真棒”三个汉字
*CPU：HC89S003F4 16K bytes flash ROM, 256+256 bytes data RAM
*WS2812 接P22（推挽驱动），滚珠开关接P00(下降沿中断方式）
*晶振频率：32MHz，Fosc 16MHz
*程序版本：V1.00
*硬件平台：003F4 V1.00

*编写软件：Keil uVision4
*编写：xxd0708

*声明：本程序只供学习使用，未经作者许可，不得用于其它任何用途
*/

#define ALLOCATE_EXTERN
#include "HC89S003F4.h"
#include <intrins.h>

/**********************************************************
程序名称：LED摇摇棒显示64*16像素
简要说明：外部中断方式INT0显示；取模方式：纵向取模、字节倒序
（取点方式：纵向8点上高位，字节排列：上到下左到右）
**********************************************************/

sbit WS2812_IO = P2^2 ;

u8 KY;    //防止重影的控制变量
u8 cont_rock=0;
u8 cont_col=0;
u8 col_r,col_g,col_b;

// 你(0) 真(1) 棒(2)
code u8 dat_word1[]=
{
0x00,0x80,0x01,0x00,0x06,0x00,0x1F,0xFF,0xE0,0x00,0x02,0x08,0x04,0x30,0x18,0xC0,
0xF0,0x02,0x10,0x01,0x13,0xFE,0x10,0x00,0x10,0x80,0x14,0x60,0x18,0x18,0x00,0x00,/*"你",3*/
0x00,0x08,0x20,0x08,0x20,0x09,0x2F,0xFA,0x2A,0xAC,0x2A,0xA8,0x2A,0xA8,0xFA,0xA8,
0x2A,0xA8,0x2A,0xA8,0x2A,0xAC,0x2F,0xFA,0x20,0x09,0x20,0x08,0x00,0x08,0x00,0x00,/*"真",4*/
0x08,0x20,0x08,0xC0,0x0B,0x00,0xFF,0xFF,0x09,0x00,0x08,0x80,0x22,0x48,0x2A,0x88,
0x2B,0x28,0x2E,0x28,0xFA,0xFF,0x2A,0x28,0x2B,0x28,0x2A,0x88,0x22,0x48,0x00,0x00,/*"棒",5*/
};

//延时子函数-16Mhz 1ms延时
void delayMs_16Mhz(u16 ms)
{
u16 j;
for(; ms>0; ms--)
for(j=1596; j>0; j--);
}

//延时函数-16Mhz 1us延时
void delayUs_16Mhz(u8 us)
{
for(; us>0; us--)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
}

void ws2812_rst(void)
{

WS2812_IO = 0;
delayUs_16Mhz(80);
}

void ws2812_write_byte( u8 dat)
{
u8 i = 8;
dat <<= 1;    //最高位进入CY
while(i)
{
     //高电平时间小于0.45uS为逻辑0，大于时为逻辑1
WS2812_IO = 1;
//如果主频较高可在此处适当增加_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
WS2812_IO = CY;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
//如果主频较高可在此处适当增加_nop_();
WS2812_IO = 0; //位发送完保持低电平，时间不大于50us。否则复位
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
dat <<= 1;    //最高位进入CY
i--;
}

}

/*显示关闭*/
void display_off(void)
{
uchar i;
i=0;
while( i< 32 )
{
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
i++;
}
ws2812_rst();
}

/*显示子程序在上方16个LED上显示三个汉字*/
void display_3word(void)
{
uchar i,j,temp;
//ws2812_rst();
i=0;
j=0;

while(j<96)    //3个汉字3*16*2个字节
{
i=0;
while( i< 16 )    //下16不显示可修改
{
//与普通LED主要更改点，有显示时发三个分量数据，否则发三个0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
i++;
}
temp = dat_word1[j+1];//上方16位先送第二字节（依取模方式而定）
i=0;
while( i< 8 )
{
if(temp&0x01)    //从低到高送显示位（依取模方式而定）
{
//与普通LED主要更改点，有显示时发三个分量数据，否则发三个0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//与普通LED主要更改点，有显示时发三个分量数据，否则发三个0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
}
i++;
temp = temp >>1; //下一位
}
temp = dat_word1[j]; //上方16位再送第一字节（依取模方式而定）
while( i< 16 )
{
if(temp&0x01)    //从低到高送显示位（依取模方式而定）
{
//与普通LED主要更改点，有显示时发三个分量数据，否则发三个0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//与普通LED主要更改点，有显示时发三个分量数据，否则发三个0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
}
temp = temp >>1; //下一位
i++;
}

   delayUs_16Mhz(200);  //延时量自行调整，当摇的速度一定时，延时越大，字越宽但能显示字数减少
j +=2; //汉字下一列
}

//发送完三个汉字后清屏
display_off();

}

/*中断服务程序*/
void intersvr0(void) interrupt 0 using 1
{

//当从右向左摇时，产生中断，KY取反变为1，此时不显示，不运行下面的语句
delayMs_16Mhz(10);
if(~P0^0)//10mS消抖
{
cont_rock ++;    //判断中断次数
if(cont_rock >= 20)
   cont_rock = 20;
   //每个摇动来回滚珠开关会在摆幅两端分别产生下降沿中断，只提取其中一次
   delayMs_16Mhz(30); //延时量改变首字显示位置，越大越靠后
if((cont_rock&0x01) == 0) //偶数时显示（或奇数次，依初值和开关方向而定）
{
   display_3word();
}
else
{
display_off();
}
}
PINTF0 &= 0xFE;//  HC89S003需软件清标志位INT0F
}

/**************************************************************************************
  * @实现效果将Fosc设置为16MHz，Fcpu设置为16MHz
**************************************************************************************/
void main()
{

/************************************系统初始化****************************************/
WDTCCR = 0x00; //关闭看门狗
                                 //本例程为方便测试关闭看门狗，实际使用中，建议客户打开看门狗，详见WDT复位例程
CLKSWR = 0x51; //选择内部高频RC为系统时钟，内部高频RC 2分频，Fosc=16MHz
CLKDIV = 0x01; //Fosc 1分频得到Fcpu，Fcpu=Fosc

/**********************************相关配置初始化**************************************/

P2M1 = P2M1&0xF0|0x08; //WS2812信号 P22设置为推挽输出
P0M0 = P0M0&0xF0|0x06;          //滚珠开关P00设置为带施密特上拉输入 (作为外部中断）
P00DBC = 0xFF;               //滚珠开关P00端口消抖，约250uS

PITS0 = PITS0&0xFC|0x01;       //外部中断0下降沿中断
EX0=1;    //开外部中断
EA=1;          //开总中断

cont_col = 0;  //颜色索引初值
display_off();

while(1)    //主程序中只检测按键
{
cont_rock = 0;
delayMs_16Mhz(1000);
if(cont_rock == 0) //检测1秒内摇摆次数，如无则颜色回初值
{
cont_col = 0;
}
else
{
//颜色索引每秒加一改变一次颜色
if(cont_col >=5)    //暂用6种颜色
{
   cont_col = 0;
   }
   else
   {
     cont_col ++; //改变颜色
   }
   //按索引赋显示颜色分量值
col_r = 0;
col_g = 0;
col_b = 0;
switch(cont_col)
{
   case 0: col_r = 0x20;break;
   case 1: col_g = 0x20;break;
   case 2: col_b = 0x20;break;
   case 3: col_r = 0x20;col_g = 0x20;break;
   case 4: col_g = 0x20;col_b = 0x20;break;
   case 5: col_b = 0x20;col_r = 0x20;break;
   default: cont_col=0; col_r = 0x20;break;
}
}

}

}

ID:57657 · 发表于 2021-3-1 11:38

ws2812b 并不适合制作摇摇棒(最多只能显示出几种颜色)，因为内部RGB芯片是通过PWM驱动的LED，只有线性驱动才可以摇出1600万种颜色。

ID:885138 · 发表于 2021-3-1 12:33

npn 发表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不适合制作摇摇棒(最多只能显示出几种颜色)，因为内部RGB芯片是通过PWM驱动的LED，只有线性驱动 ...

是的，所以只能玩玩。程序里仅设了6种颜色，比单色或双色稍强一点。不过线路的确比没芯片的LED简单些

ID:885138 · 发表于 2021-3-1 13:41

一手拿手机另一只手摇，视频有点晃眼哈

ID:63570 · 发表于 2021-3-1 16:08

npn 发表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不适合制作摇摇棒(最多只能显示出几种颜色)，因为内部RGB芯片是通过PWM驱动的LED，只有线性驱动 ...

请教，为什么PWM的只能显示几种颜色，而线性的可以真彩，是什么原理呢？谢谢。

ID:885138 · 发表于 2021-3-1 20:42

yanhengbo 发表于 2021-3-1 16:08
请教，为什么PWM的只能显示几种颜色，而线性的可以真彩，是什么原理呢？谢谢。

pwm是脉宽调制，即调节亮与灭的时间，亮时100%亮度，灭时0%亮度，理论上需要25%亮度时就让亮的时长占一个周期的25%，当时周期不能太大否则会感觉到闪烁。
现在看三色灯，如需RGB分量大小之比为3:2:1，pwm模式下其实是三色的时长为3:2:1，在灯珠静止时，那看起来是亮度之比（混色成某种橙黄色）;而摇摇棒是动态的，所以看起来是摆动宽度之比，即此比例下实际一个周期有三段颜色，第一段RGB都亮（白色），第二段为R+G（黄色），第三段为R（红色），而不是合成色。
所以ws2812之类的彩灯如用于摇摇棒，实际只能显示8种颜色的点阵（R,G,B,R+G,R+B,G+B,R+G+B和0，即红绿蓝黄橙青白黑），数值的大小可改变8色之1的点阵扫过的宽度，但不能产生新的颜色。
综上，用ws2812灯时，静的时候可以混色，但不能产生平面效果;摇的时候可以产生平面效果，但只有8色。8色显字或简单图案，玩玩是够了，但真彩还是别想了。
一不小心在手机上输了这么多字 :-P

ID:143767 · 发表于 2021-3-2 11:32

WS2812比较适合Arduino驱动，WS2812要求的频率要高一点

ID:58937 · 发表于 2021-3-2 17:07

好作品謝謝分享

ID:390416 · 发表于 2021-3-2 22:05

dj3365191 发表于 2021-3-2 11:32
WS2812比较适合Arduino驱动，WS2812要求的频率要高一点

89单片机也可以驱动的，89C52驱动WS2812 http://www.51hei.com/bbs/dpj-170855-1.html

ID:390416 · 发表于 2021-3-2 22:07

xxd0708 发表于 2021-3-1 13:41
一手拿手机另一只手摇，视频有点晃眼哈

你需要DIY一个手机支架，推荐使用80mm的PVC排水管，荣耀10手机插进去刚刚好

ID:390416 · 发表于 2021-3-2 22:11

npn 发表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不适合制作摇摇棒(最多只能显示出几种颜色)，因为内部RGB芯片是通过PWM驱动的LED，只有线性驱动 ...

关键是 PWM合成的颜色也足够了，真要搞出1600万色，你眼睛能分辨出来？

ID:63570 · 发表于 2021-3-3 09:52

xxd0708 发表于 2021-3-1 20:42
pwm是脉宽调制，即调节亮与灭的时间，亮时100%亮度，灭时0%亮度，理论上需要25%亮度时就让亮的时长占一个 ...

这么说，WS2812灯里面的驱动是三颗R,G,B灯共用的一个PWM？分不同时段驱动3颗灯吗？我理解是3个PWM同时驱动的R,G,B，如果是3个PWM同时驱动，应该就是真彩了吧？

ID:885138 · 发表于 2021-3-3 13:19

yanhengbo 发表于 2021-3-3 09:52
这么说，WS2812灯里面的驱动是三颗R,G,B灯共用的一个PWM？分不同时段驱动3颗灯吗？我理解是3个PWM同时驱 ...

ws2812b有三路独立的8位pwm，如果灯珠静止，占空比就表现为该静止点的三路灯的亮度，理论可显24位真彩。
但ws2812b的pwm周期为2.5mS（400Hz），未考虑到快速运动场景。故灯珠快速运动时（平移与旋转），占空比就表现为一个周期内运动幅度中亮灯状态运动长度的大小，而不能表现为某个单点的亮度，即在某个具体点三路灯各有亮或暗两种状态，共2的3次幂=8种组合，也就是只有8色之一。
所以我前文所指出的，静可显真彩但做不了摇摇棒或旋转屏，动可做摇摇棒或旋转屏但只有8色。

ID:63570 · 发表于 2021-3-3 14:04

xxd0708 发表于 2021-3-3 13:19
ws2812b有三路独立的8位pwm，如果灯珠静止，占空比就表现为该静止点的三路灯的亮度，理论可显24位真彩。
...

那是否可以理解为：低于400HZ可以显示真彩，高于400HZ，就是8位色？

ID:885138 · 发表于 2021-3-3 14:16

yanhengbo 发表于 2021-3-3 14:04
那是否可以理解为：低于400HZ可以显示真彩，高于400HZ，就是8位色？

应该是指2.5mS周期内灯珠基本不动时可显真彩，与运动速度有关

ID:69115 · 发表于 2021-3-10 01:41

楼主说的很好 PWM 亮度,在运动中显示,就变成光点的运动长度了.

ID:698161 · 发表于 2023-3-27 14:31

沙发备用

ID:1112801 · 发表于 2024-3-12 18:51

npn 发表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不适合制作摇摇棒(最多只能显示出几种颜色)，因为内部RGB芯片是通过PWM驱动的LED，只有线性驱动 ...

线性驱动用什么LED

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用ws2812b灯珠制作32位摇摇棒

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