基于STM32的WS2812B炫彩灯光控制系统

原创

已于 2025-06-24 14:20:59 修改 · 1.8k 阅读

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#stm32 #嵌入式硬件 #单片机

于 2025-06-24 14:12:35 首次发布

基于STM32的WS2812B炫彩灯光控制系统

这个项目是一个高效稳定的WS2812B RGB LED灯带驱动库，专为STM32F103系列微控制器设计。通过PWM和DMA技术实现精确的时序控制，支持多达60个LED灯珠，提供了丰富的灯光效果和灵活的配置选项。

效果图

（只拍摄了部分效果）

在这里插入图片描述

核心功能亮点

专业级硬件驱动
- 零等待DMA传输技术
- 自动生成WS2812B协议波形（800kHz）
- 精确的复位信号控制（>50μs低电平）

11种炫彩特效

// 彩虹波浪效果
Effect_RainbowWave(8, 3);
// 呼吸灯效果
Effect_Breathe(COLOR_BLUE, 50, 5);
// 奔跑光带
Effect_RunningLights(COLOR_GREEN, 25, 80, 5);
// 音乐频谱效果
Effect_SingleMusicBar(COLOR_RED, 75, 500);

卓越的性能优化
- 呼吸灯查表算法替代浮点运算
- HSV转RGB快速转换函数
- 内存占用优化（双缓冲设计）
- 动态延时控制技术

技术架构

关键特性

物理层
- 工作电压：灯珠5V，信号线电压3.3V既可。
- 信号频率：800kHz ±150ppm
- 支持灯珠数：60个（可配置）
色彩系统
- GRB 24位真色彩
- HSV色彩空间支持
- 预定义常用颜色常量
```
#define COLOR_RED   0x00FF00
#define COLOR_PURPLE 0x00FF80
```
控制接口
- 速度参数：1-100可调
- 循环次数：0=永久运行
- 亮度控制：0-255级

使用示例

while(1) {
   
   
    // 彩虹波浪效果
    Effect_RainbowWave(8, 3);
    
    // 音乐频谱效果
    Effect_SingleMusicBar(COLOR_RED, 75, 500);
    
    // 双向流水灯
    Effect_BidirectionalFlow(COLOR_CYAN, 70, 3);
    
    // 清屏暂停
    WS2812B_Clear();
    Delay_ms(1000);
}

应用场景

智能家居氛围照明
音乐可视化系统
节日装饰灯光
汽车氛围灯
游戏设备RGB灯效

该项目以卓越的性能和丰富的灯光效果，为嵌入式开发者提供了开箱即用的WS2812B解决方案。所有代码采用模块化设计，方便移植到各种STM32平台，并通过详尽的注释确保可维护性。

下面是全部的代码（粘贴既可使用）

主函数代码（main.c）

#include "stm32f10x.h"
#include "HDL_WS2812B.h"
#include "Delay.h"

int main(void)
{
   
   
    // 系统时钟初始化 (根据实际配置)
    SystemInit();
    
   
    
    // WS2812B初始化
    PWM_WS2812B_Init(WS2812B_ARR);
    WS2812B_Clear();
    
    while (1) {
   
   
			
			
				// 0.显示  x色频谱条，中等速度，运行  次
				Effect_SingleMusicBar(COLOR_RED, 75, 500);


			
			
        // 1. 彩虹波浪效果
        Effect_RainbowWave(8, 3); // 中等速度，运行3个循环
        
        // 2. 呼吸灯效果 (蓝色)
        Effect_Breathe(COLOR_BLUE, 50, 5); // 蓝色，中等速度，5次呼吸循环
        
        // 3. 颜色循环效果
        Effect_ColorCycle(30, 10); // 较慢速度，运行3个循环
        
        // 4. 奔跑光带效果 (绿色)
        Effect_RunningLights(COLOR_GREEN, 25, 80, 5); // 绿色，宽度6，慢速，运行5个循环
        
        // 5. 快速闪烁效果 (红色/绿色交替)
        Effect_Flash(COLOR_RED, COLOR_GREEN, 70, 10); // 红绿色交替，快速，闪烁10次
        
        // 6. 白色渐变效果
        Effect_WhiteFade(200, 60, 3); // 最大亮度200，慢速，3次渐变循环
        
        // 7. 随机闪烁效果
        Effect_RandomTwinkle(70, 20); // 中等速度，闪烁20次
        
        // 8. 跳动条效果 (紫色)
        Effect_JumpingBar(COLOR_PURPLE, 4, 5, 10, 10); // 紫色，条长4，间隔5，慢速，运行10个循环
        
        // 9. 单向流水灯效果 (青色)
        Effect_WaterFlow(COLOR_CYAN, 80, 3); // 青色，慢速，3次流水
//        
        // 10. 双向流水灯效果 (紫色)
        Effect_BidirectionalFlow(COLOR_PURPLE, 70, 3); // 白色，中等速度，运行3个循环
//        
        // 短暂停顿
        WS2812B_Clear();
        Delay_ms(1000);
    }
}

HDL_WS2812B.c文件

/*******************************************************************************
  * @file  HDL_WS2812B.c
  * @author  
  * @version  V1.0
  * @date  2025
  * @brief  Improved WS2812B driver with multiple effects
  ******************************************************************************/
#include "HDL_WS2812B.h"
#include "Delay.h"
#include "stdlib.h"  // For random effects

/* 单个灯珠的编码对应的比较值数组 */
uint16_t Single_LED_Buffer[DATA_SIZE * LED_NUM];

/* 存储所有灯珠的颜色数据 (GRB格式) */
uint32_t LED_Color[LED_NUM];

// HSV转RGB函数
static uint32_t HSVtoRGB(uint16_t h, uint8_t s, uint8_t v);

/*
* 初始化函数
* 参数：arr：自动重装值
*/
void PWM_WS2812B_Init(uint16_t arr)
{
   
   
    //结构体变量
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
	TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
	DMA_InitTypeDef DMA_InitStructure;
	
	//使能RCC时钟
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		//使能PORTA时钟	
	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph