STC89C52RC控制WS2812B LED 调色调光（一）

前言

       一直想自己做一个LED的台灯，能够实现三色调节和光暗调节，搜索了下淘宝里的可调LED灯发现要么是只能调光暗，无法做到单色的调节，要么就是可以能实现调各种颜色，但是是无线的，多出一个遥控器是什么鬼...我只是想在台灯的底座上开三个孔，连上旋钮实现调色和调光啊，多一个遥控器不像话啊，看来只能自己实现了。

       一通翻箱倒柜，发现5年前买的51开发板还在，就差一个能控的LED模块了！又一通搜索，发现一款WS2812B的LED控制模块好像挺符合我的需求的，但是网上发的程序要么是STM32的，要么是15系列的芯片的，没有我手头上51的，看来还是得自己手动来调了。

WS2812B资料

主要特点

• 智能反接保护，电源反接不会损坏IC。
• IC控制电路与LED点光源公用一个电源。
• 控制电路与RGB芯片集成在一个5050封装的元器件中，构成一个完整的外控像素点。
• 内置信号整形电路，任何一个像素点收到信号后经过波形整形再输出，保证线路波形畸变不会累加。
• 内置上电复位和掉电复位电路。
• 每个像素点的三基色颜色可实现256级亮度显示，完成16777216种颜色的全真色彩显示，扫描频率不低于400Hz/s。
• 串行级联接口，能通过一根信号线完成数据的接收与解码。
• 任意两点传传输距离在不超过5米时无需增加任何电路。
• 当刷新速率30帧/秒时，级联数不小于1024点。
• 数据发送速度可达800Kbps。
• 光的颜色高度一致，性价比高。

主要应用领域

• LED全彩发光字灯串,LED全彩模组， LED全彩软灯条硬灯条,LED护栏管。
• LED点光源,LED像素屏,LED异形屏，各种电子产品，电器设备跑马灯。

产品概述

WS2813B是一个集控制电路与发光电路于一体的智能外控LED光源。其外型与一个5050LED灯珠相同，每个元件即为一个像素点。像素点内部包含了智能数字接口数据锁存信号整形放大驱动电路，还包含有高精度的内部振荡器和12V高压可编程定电流控制部分，有效保证了像素点光的颜色高度一致。

数据协议采用单线归零码的通讯方式，像素点在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个像素点提取后，送到像素点内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的像素点，每经过一个像素点的传输，信号减少24bit。像素点采用自动整形转发技术，使得该像素点的级联个数不受信号传送的限制，仅仅受限信号传输速度要求。

LED具有低电压驱动，环保节能，亮度高，散射角度大，一致性好，超低功率，超长寿命等优点。将控制电路集成于LED上面，电路变得更加简单，体积小，安装更加简便。

机械尺寸（单位mm）

机械尺寸与引脚图（单位mm）

引脚功能 ：

序号	符号	管脚名	功 能 描 述
1	VDD	电源	供电管脚
2	DOUT	数据输出	控制数据信号输出
3	VSS	地	信号接地和电源接地
4	DIN	数据输入	控制数据信号输入

最大额定值（如无特殊说明，TA=25℃,VSS=0V）

参数	符号	范围	单位
电源电压	VDD	+3.5~+5.3	V
逻辑输入电压	VI	-0.5～VDD+0.5	V
工作温度	Topt	-25～+80	℃
储存温度	Tstg	-55~+150	℃

电气参数（如无特殊说明，TA=-20～+70℃，VDD=4.5～5.5V,VSS=0V）

参数	符号	最小	典型	最大	单位	测试条件
输入电流	II	——	——	±1	µA	VI=VDD/VSS
高电平输入	VIH	0.7VDD	——	——	V	DIN，SET
低电平输入	VIL	——	——	0.3 VDD	V	DIN，SET
滞后电压	VH	——	0.35	——	V	DIN，SET

 

开关特性（如无特殊说明，TA=-20～+70℃，VDD=4.5～5.5V,VSS=0V）

参数	符号	最小	典型	最大	单位	测试条件
振荡频率	Fosc	——	600	——	KHz	——
传输延迟时间	tPLZ	——	——	300	ns	CL=15pF,DIN→DOUT,RL=10KΩ
下降时间	tTHZ	——	——	120	µs	CL=300pF,OUTR/OUTG/OUTB
输入电容	CI	——	——	15	pF	——

LED 特性参数

数据传输时间( TH+TL=1.25µs±600ns)

T0H	0码，  高电平时间	0.4µs	±150ns
T1H	1码，  高电平时间	0.8 µs	±150ns
T0L	0码，  低电平时间	0.85µs	±150ns
T1L	1码，  低电平时间	0.45 µs	±150ns
RES	帧单位，低电平时间	50µs以上

时序波形图

 

WS2812B

输入码型:

连接方法：

 

WS2812B

 

 

WS2812B

数据传输方法：

注：其中D1为MCU端发送的数据，D2、D3、D4为级联电路自动整形转发的数据。

24bit数据结构：

G7

G6

G5

G4

G3

G2

G1

G0

R7

R6

R5

R4

R3

R2

R1

R0

B7

B6

B5

B4

B3

B2

B1

B0

注：高位先发，按照GRB的顺序发送数据。

典型应用电路：

以上内容复制粘贴。。。来源https://wenku.baidu.com/view/25f176db482fb4daa48d4ba1.html，还有英文版https://wenku.baidu.com/view/76a0294580eb6294dc886c4d.html

主要注意以下几个点：

1.发送的01数据流一定要跟规格书走；误差不能超过150ns,51单片机的频率小一点的晶振可能根本达不到这个要求，所以我采用     了一颗24M晶振，并且在ISP下载工具中打开了，使频率翻了一倍，大概48M,那么一条指令的大概时间就       是6/24M=0.25µs，勉强够用。

2.发送的24位数据一定注意发送的顺序，文档中的要求是先发绿色色值，并且是从高位开始发送；

3.发送数据时有多少个灯要发送多少个24位颜色值，而且2个24位颜色值之间时间间隔不能超过50µs，否则，模块会把这个24位     数当做是第一个灯的数据；

4.嗯，想起来再补充；

关键思路

        先实现能调光，而想要调光，那么肯定要有一个电位器进行调节，然后通过ADC模块来读入值，再转化后发送到ws2812b模块。嗯，直接先用51开发板上的ADC模块来调试吧。

51开发板上自带的ADC模块，J2直接短接34脚，使用电位器来调节。

ADC模块代码开发板已经自带了，直接拿来使用，不在本文的关键内容中，不做赘述！

ws2812b有四口，一个VCC，一个GND，一个DATA IN，一个DATA OUT。51与ws2812b的连接电路很简单，P0.0口上拉一个10K电阻后与ws2812b的data in口连接，ws2812b的电源地端与51的电源共地，电源的+-之间并一个100uf的电容，搞定！

 

相关代码

注意，以下代码都是在stc89c52rc，晶振为24M，打开使能6T功能下测试成功，P0口上拉电阻，接ws2812b的data in端，其他条件下需要自己做代码上的调整！

（1）写入一位数据时序:

/*写入数据时序*/
void Send_A_bit(uchar VAL)
{
    if (VAL==1)
    {
        Send_Dat=1;
        _nop_();//两个nop，大概是0.5us,经测试，发送完1后的延时最重要
        _nop_();
        Send_Dat=0;
    }
    else
    {
        Send_Dat=1;
        _nop_(); //一个nop,大概是0.25us
        Send_Dat=0;
    }
}

（2）发送一个灯的24位数据：

//存储一个转化后的RGB2进制数  共24bits
struct My_24bits                    //结构体
{
    uchar G_VAL;                 //绿色  0-255
    uchar R_VAL;                  //红色 0-255
    uchar B_VAL;                  //蓝色0-255
};

/*发送24位字符（包含RGB信息各8位）*/
void Send_24bits(struct My_24bits RGB_VAL)
{
    uchar i;
    for(i=0; i<8; i++)
    {
        Send_A_bit(RGB_VAL.G_VAL>>(7-i)&0x01);//注意是从高位先发
    }
    for(i=8; i<16; i++)
    {
        Send_A_bit(RGB_VAL.R_VAL>>(15-i)&0x01);
    }
    for(i=16; i<24; i++)
    {
        Send_A_bit(RGB_VAL.B_VAL>>(23-i)&0x01);
    }
}

（3）ADC转换代码，不是重点，可以下载后查看，略；

 

以上，实现了电位器对led灯亮度进行调节，可以对ws2812b模块进行很好的了解与熟悉。因为此部分只能调光，不能对单色进行调节，下部分会把ADC模块替换掉，改用EC11编码器，就可以对单色逐一调节，然后用上EEPROM保存颜色值，断电重启能记忆上次颜色值。嗯，EC11还没买，没有示波器，只能纯手调，看运气和人品了。。。

完整代码：https://download.csdn.net/download/yaleond/10749279