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標題: 用ws2812b燈珠制作32位搖搖棒 [打印本頁]

作者: xxd0708 時間: 2021-2-28 18:50
標題: 用ws2812b燈珠制作32位搖搖棒
用了一片hc89s003，32個ws2812b燈珠（5050），8只104電容一個滾珠開關，一個帶保護板的鋰電池（160mAh），一個電源開關，一個USB口，簡易充電電路，導線及0歐貼片電阻若干，還有30cm長的pvc線槽。
制作小技巧:
一、ws2812燈珠旋轉個小角度，直接手拉手串接，電路簡潔（圖三，燈串兩側+-電源，第一燈外接輸入）;
二、滾珠開關斜向上45度左右安裝;
三、usb口可用于充電，同時借用usb的D+/D-改為串口txd/rxd，接自制一條假usb真串口線時又可下載固件，很方便。下方串口下載四針仍保留;
四、電路除單片機（ssop20封裝，圖中轉接板背面）和usb接口用了pcb板，其余均用導線加熱熔膠方式，適合單件DIY;
五、軟件參照論壇搜到的普通led燈搖搖棒程序，最低層改用了ws2812b驅動，延時參數邊試邊調整。
上加工后的實物圖（搖時的閃爍圖肉眼可見連續效果，手機拍不了）

IMG_20210228_180827.jpg (927.33 KB, 下載次數: 182)

IMG_20210228_181042.jpg (740.6 KB, 下載次數: 196)

IMG_20210228_181129.jpg (737.48 KB, 下載次數: 180)

作者: 51hei團團 時間: 2021-2-28 23:44
干的漂亮,能分享下程序嗎?

作者: xxd0708 時間: 2021-3-1 07:31

51hei團團發表于 2021-2-28 23:44
干的漂亮,能分享下程序嗎?

/*
*32只WS2812+滾珠開關制作的搖搖棒*
*演示在上方16個LED上顯示“你真棒”三個漢字
*CPU：HC89S003F4 16K bytes flash ROM, 256+256 bytes data RAM
*WS2812 接P22（推挽驅動），滾珠開關接P00(下降沿中斷方式）
*晶振頻率：32MHz，Fosc 16MHz
*程序版本：V1.00
*硬件平臺：003F4 V1.00

*編寫軟件：Keil uVision4
*編寫：xxd0708

*聲明：本程序只供學習使用，未經作者許可，不得用于其它任何用途
*/

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

/**********************************************************
程序名稱：LED搖搖棒顯示64*16像素
簡要說明：外部中斷方式INT0顯示；取模方式：縱向取模、字節倒序
（取點方式：縱向8點上高位，字節排列：上到下左到右）
**********************************************************/

sbit WS2812_IO = P2^2 ;

u8 KY;    //防止重影的控制變量
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*/
};

//延時子函數-16Mhz 1ms延時
void delayMs_16Mhz(u16 ms)
{
u16 j;
for(; ms>0; ms--)
for(j=1596; j>0; j--);
}

//延時函數-16Mhz 1us延時
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;    //最高位進入CY
while(i)
{
     //高電平時間小于0.45uS為邏輯0，大于時為邏輯1
WS2812_IO = 1;
//如果主頻較高可在此處適當增加_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
WS2812_IO = CY;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
//如果主頻較高可在此處適當增加_nop_();
WS2812_IO = 0; //位發送完保持低電平，時間不大于50us。否則復位
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
dat <<= 1;    //最高位進入CY
i--;
}

}

/*顯示關閉*/
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();
}

/*顯示子程序在上方16個LED上顯示三個漢字*/
void display_3word(void)
{
uchar i,j,temp;
//ws2812_rst();
i=0;
j=0;

while(j<96)    //3個漢字3*16*2個字節
{
i=0;
while( i< 16 )    //下16不顯示可修改
{
//與普通LED主要更改點，有顯示時發三個分量數據，否則發三個0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
i++;
}
temp = dat_word1[j+1];//上方16位先送第二字節（依取模方式而定）
i=0;
while( i< 8 )
{
if(temp&0x01)    //從低到高送顯示位（依取模方式而定）
{
//與普通LED主要更改點，有顯示時發三個分量數據，否則發三個0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//與普通LED主要更改點，有顯示時發三個分量數據，否則發三個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位再送第一字節（依取模方式而定）
while( i< 16 )
{
if(temp&0x01)    //從低到高送顯示位（依取模方式而定）
{
//與普通LED主要更改點，有顯示時發三個分量數據，否則發三個0
ws2812_write_byte( col_g);
ws2812_write_byte( col_r);
ws2812_write_byte( col_b);
}
else
{
//與普通LED主要更改點，有顯示時發三個分量數據，否則發三個0
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
ws2812_write_byte( 0x00);
}
temp = temp >>1; //下一位
i++;
}

   delayUs_16Mhz(200);  //延時量自行調整，當搖的速度一定時，延時越大，字越寬但能顯示字數減少
j +=2; //漢字下一列
}

//發送完三個漢字后清屏
display_off();

}

/*中斷服務程序*/
void intersvr0(void) interrupt 0 using 1
{

//當從右向左搖時，產生中斷，KY取反變為1，此時不顯示，不運行下面的語句
delayMs_16Mhz(10);
if(~P0^0)//10mS消抖
{
cont_rock ++;    //判斷中斷次數
if(cont_rock >= 20)
   cont_rock = 20;
   //每個搖動來回滾珠開關會在擺幅兩端分別產生下降沿中斷，只提取其中一次
   delayMs_16Mhz(30); //延時量改變首字顯示位置，越大越靠后
if((cont_rock&0x01) == 0) //偶數時顯示（或奇數次，依初值和開關方向而定）
{
   display_3word();
}
else
{
display_off();
}
}
PINTF0 &= 0xFE;//  HC89S003需軟件清標志位INT0F
}

/**************************************************************************************
  * @實現效果將Fosc設置為16MHz，Fcpu設置為16MHz
**************************************************************************************/
void main()
{

/************************************系統初始化****************************************/
WDTCCR = 0x00; //關閉看門狗
                                 //本例程為方便測試關閉看門狗，實際使用中，建議客戶打開看門狗，詳見WDT復位例程
CLKSWR = 0x51; //選擇內部高頻RC為系統時鐘，內部高頻RC 2分頻，Fosc=16MHz
CLKDIV = 0x01; //Fosc 1分頻得到Fcpu，Fcpu=Fosc

/**********************************相關配置初始化**************************************/

P2M1 = P2M1&0xF0|0x08; //WS2812信號 P22設置為推挽輸出
P0M0 = P0M0&0xF0|0x06;          //滾珠開關P00設置為帶施密特上拉輸入 (作為外部中斷）
P00DBC = 0xFF;               //滾珠開關P00端口消抖，約250uS

PITS0 = PITS0&0xFC|0x01;       //外部中斷0下降沿中斷
EX0=1;    //開外部中斷
EA=1;          //開總中斷

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

while(1)    //主程序中只檢測按鍵
{
cont_rock = 0;
delayMs_16Mhz(1000);
if(cont_rock == 0) //檢測1秒內搖擺次數，如無則顏色回初值
{
cont_col = 0;
}
else
{
//顏色索引每秒加一改變一次顏色
if(cont_col >=5)    //暫用6種顏色
{
   cont_col = 0;
   }
   else
   {
     cont_col ++; //改變顏色
   }
   //按索引賦顯示顏色分量值
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;
}
}

}

}

作者: npn 時間: 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因為內部RGB芯片是通過PWM驅動的LED，只有線性驅動才可以搖出1600萬種顏色。

作者: xxd0708 時間: 2021-3-1 12:33

npn 發表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因為內部RGB芯片是通過PWM驅動的LED，只有線性驅動 ...

是的，所以只能玩玩。程序里僅設了6種顏色，比單色或雙色稍強一點。不過線路的確比沒芯片的LED簡單些

作者: xxd0708 時間: 2021-3-1 13:41
一手拿手機另一只手搖，視頻有點晃眼哈

VID_20210301_132547.zip

18.04 MB, 下載次數: 31, 下載積分: 黑幣 -5

作者: yanhengbo 時間: 2021-3-1 16:08

npn 發表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因為內部RGB芯片是通過PWM驅動的LED，只有線性驅動 ...

請教，為什么PWM的只能顯示幾種顏色，而線性的可以真彩，是什么原理呢？謝謝。

作者: xxd0708 時間: 2021-3-1 20:42

yanhengbo 發表于 2021-3-1 16:08
請教，為什么PWM的只能顯示幾種顏色，而線性的可以真彩，是什么原理呢？謝謝。

pwm是脈寬調制，即調節亮與滅的時間，亮時100%亮度，滅時0%亮度，理論上需要25%亮度時就讓亮的時長占一個周期的25%，當時周期不能太大否則會感覺到閃爍。
現在看三色燈，如需RGB分量大小之比為3:2:1，pwm模式下其實是三色的時長為3:2:1，在燈珠靜止時，那看起來是亮度之比（混色成某種橙黃色）;而搖搖棒是動態的，所以看起來是擺動寬度之比，即此比例下實際一個周期有三段顏色，第一段RGB都亮（白色），第二段為R+G（黃色），第三段為R（紅色），而不是合成色。
所以ws2812之類的彩燈如用于搖搖棒，實際只能顯示8種顏色的點陣（R,G,B,R+G,R+B,G+B,R+G+B和0，即紅綠藍黃橙青白黑），數值的大小可改變8色之1的點陣掃過的寬度，但不能產生新的顏色。
綜上，用ws2812燈時，靜的時候可以混色，但不能產生平面效果;搖的時候可以產生平面效果，但只有8色。8色顯字或簡單圖案，玩玩是夠了，但真彩還是別想了。
一不小心在手機上輸了這么多字 :-P

作者: dj3365191 時間: 2021-3-2 11:32
WS2812比較適合Arduino驅動，WS2812要求的頻率要高一點

作者: ya123chiang 時間: 2021-3-2 17:07
好作品謝謝分享

作者: 人人學會單片機 時間: 2021-3-2 22:05

dj3365191 發表于 2021-3-2 11:32
WS2812比較適合Arduino驅動，WS2812要求的頻率要高一點

89單片機也可以驅動的，89C52驅動WS2812 http://www.zg4o1577.cn/bbs/dpj-170855-1.html

作者: 人人學會單片機 時間: 2021-3-2 22:07

xxd0708 發表于 2021-3-1 13:41
一手拿手機另一只手搖，視頻有點晃眼哈

你需要DIY一個手機支架，推薦使用80mm的PVC排水管，榮耀10手機插進去剛剛好

作者: 人人學會單片機 時間: 2021-3-2 22:11

npn 發表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因為內部RGB芯片是通過PWM驅動的LED，只有線性驅動 ...

關鍵是 PWM合成的顏色也足夠了，真要搞出1600萬色，你眼睛能分辨出來？

作者: yanhengbo 時間: 2021-3-3 09:52

xxd0708 發表于 2021-3-1 20:42
pwm是脈寬調制，即調節亮與滅的時間，亮時100%亮度，滅時0%亮度，理論上需要25%亮度時就讓亮的時長占一個 ...

這么說，WS2812燈里面的驅動是三顆R,G,B燈共用的一個PWM？分不同時段驅動3顆燈嗎？我理解是3個PWM同時驅動的R,G,B，如果是3個PWM同時驅動，應該就是真彩了吧？

作者: xxd0708 時間: 2021-3-3 13:19

yanhengbo 發表于 2021-3-3 09:52
這么說，WS2812燈里面的驅動是三顆R,G,B燈共用的一個PWM？分不同時段驅動3顆燈嗎？我理解是3個PWM同時驅 ...

ws2812b有三路獨立的8位pwm，如果燈珠靜止，占空比就表現為該靜止點的三路燈的亮度，理論可顯24位真彩。
但ws2812b的pwm周期為2.5mS（400Hz），未考慮到快速運動場景。故燈珠快速運動時（平移與旋轉），占空比就表現為一個周期內運動幅度中亮燈狀態運動長度的大小，而不能表現為某個單點的亮度，即在某個具體點三路燈各有亮或暗兩種狀態，共2的3次冪=8種組合，也就是只有8色之一。
所以我前文所指出的，靜可顯真彩但做不了搖搖棒或旋轉屏，動可做搖搖棒或旋轉屏但只有8色。

作者: yanhengbo 時間: 2021-3-3 14:04

xxd0708 發表于 2021-3-3 13:19
ws2812b有三路獨立的8位pwm，如果燈珠靜止，占空比就表現為該靜止點的三路燈的亮度，理論可顯24位真彩。
...

那是否可以理解為：低于400HZ可以顯示真彩，高于400HZ，就是8位色？

作者: xxd0708 時間: 2021-3-3 14:16

yanhengbo 發表于 2021-3-3 14:04
那是否可以理解為：低于400HZ可以顯示真彩，高于400HZ，就是8位色？

應該是指2.5mS周期內燈珠基本不動時可顯真彩，與運動速度有關

作者: xiexugang 時間: 2021-3-10 01:41
樓主說的很好 PWM 亮度,在運動中顯示,就變成光點的運動長度了.

作者: Jshenliu 時間: 2023-3-27 14:31
沙發備用

作者: 591971123 時間: 2024-3-12 18:51

npn 發表于 2021-3-1 11:38
ws2812b 并不適合制作搖搖棒(最多只能顯示出幾種顏色)，因為內部RGB芯片是通過PWM驅動的LED，只有線性驅動 ...

線性驅動用什么LED

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