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[技术讨论] 基于Firebeetle开发板的遥控型彩色灯带

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jinglixixi|  楼主 | 2021-9-12 23:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 jinglixixi 于 2021-9-13 17:14 编辑

#申请原创#
Firebeetle开发板是一款体型小巧、功能丰富的开发板,并可以Arduino IDE来开发,从而有效地化解编程的复杂性。
1.硬件构成:
以Firebeetle开发板为核心,在红外接收模块和W2812彩色灯带的配合下即可完成一个遥控型彩色灯带显示装置。由于W2812彩色灯带是一种单总线型的器件,因此可以级联起来使用,以形成一条长度可以进行延伸的彩色灯带。
至于红外接收模块的模块的使用,则是为了便于进行非接触性的操控。红外接收模块的引脚也非常简单,除了信号输出引脚外,就只是2个电源引脚了。
所用的遥控器则是一款为太阳能充电灯所配置的遥控器,按键不是很多,其主要作用就是对于电源开关及工作模式的切换。
硬件的整体构成如图1所示,其结构框图则如图2所示。
1.jpg
图1 整体构成

2.jpg
图2结构框图

根据 NEC 协议的标准,每一帧数据的周期为 110 ms,且逻辑 0 和 逻辑 1的波形如图3所示。其中逻辑 1 对应的两个高电平的时间间隔为 2.25ms,同样地逻辑 0 对应的两个高电平的时间间隔为 1.12ms。
3.jpg
图3  NEC 协议波形

2.程序设计
在引脚的连接方面,其对应关系如下:
红外接收模块的OUT---开发板的SCL
W2812彩色灯带的DI---开发板的A4

因此对相关的引脚对应如下:
int IR_RECEIVE_PIN = 15;
#define DATA_PIN SCL
int  LED_PIN= D9;
int KEY_PIN = D4;
所实现的功能为:
1)使用开发板上的按键可切换LED灯的亮灭;
2)使用遥控器的电源开关键可控制LED灯的亮灭;
3)使用遥控器的模式键可进行彩色灯带的色彩变换及演示效果的切换。
为了便于后续的程序设计,先进行了遥控器的键值检测,经检测该遥控器的相应键值为:
ON键---0xFFA25D
OFF键---0xFFE21D
MODE1---0xFFE01F
MODE2---0xFFA857
MODE3---0xFF906F

故该遥控器的键值识别处理程序如下:
 if(codeValue==0xFFA25D)
{
Serial.println("ON");
F=1;
}
if(codeValue==0xFFE21D)
{
Serial.println("OFF");
F=0;
}
if(codeValue==0xFFE01F)
{
Serial.println("R");
F=2;
}
if(codeValue==0xFFA857)
{
Serial.println("G");
F=3;
}
if(codeValue==0xFF906F)
{
Serial.println("B");
F=4;
}
}
}

其中变量F的作用是标识所要执行的处理功能,所输出的提示信息则是为了便于进行验证,其验证结果如图4所示,说明识别有效。
4.jpg
图4 测试结果

为此,所设计的各模式切换处理程序如下:
 if(F==2)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示红色依次点亮
leds[i] = CRGB::Red;
FastLED.show();
delay(500);
}
}
if(F==3)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示绿色依次点亮
leds[i] = CRGB::Green;
FastLED.show();
delay(500);
}
}
if(F==4)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示蓝色依次点亮
leds[i] = CRGB::Blue;
FastLED.show();
delay(500);
}

其测试效果如图5至图8所示,其演示效果为按指定的色彩从前至后依次递进点亮。当然我们也可以按自己意愿来设计所需的效果。
5.jpg
图5 模式1的效果
6.jpg
图6模式2的效果
7.jpg
图7 模式3的效果


除了前面介绍的遥控方式外,它还支持按键的操控方式,实现两种操控方式的兼容,其执行效果如图8所示。

8.jpg
图8 电源键效果

这种与遥控方式兼容的处理程序为:
    if(digitalRead(KEY_PIN)==LOW) F=(F+1)%2;
    if(F==1)  digitalWrite(LED_PIN,HIGH);
    else     digitalWrite(LED_PIN,LOW);

这里由于是按照变量F的值进行判别处理,故达到了2种控制方式的并行不背。
若将上面的条件语句改为:if(digitalRead(KEY_PIN)==LOW) F=(F+1)%5;
则按键与遥控器的作用是等价的,否则只是在控制LED灯时作用相同。

有了前面的这些介绍,再了解下面的完整程序就不困难了。此外,在此框架的基础上若再添加或修改程序,则可适应自己的功能需求,例如以遥控器控制一个MP3语音播放器等。

3.程序内容
该设计的完整程序如下:
#include <FastLED.h>
#define NUM_LEDS 7
#define DATA_PIN SCL
CRGB leds[NUM_LEDS];
#include <IRremote.h>
#if defined(ESP32)
int IR_RECEIVE_PIN = 15;
int SEND_BUTTON_PIN = 16;
#endif
int STATUS_PIN = LED_BUILTIN;
IRrecv irrecv(IR_RECEIVE_PIN);
IRsend irsend;
decode_results results;
int  LED_PIN = D9;
int  KEY_PIN = D4;
int  F=0;
#if defined(ARDUINO_ARCH_SAMD)
#define Serial SerialUSB
#endif

void setup() {
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
pinMode(KEY_PIN, INPUT_PULLUP);
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS);
Serial.begin(115200);
irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
pinMode(SEND_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
pinMode(STATUS_PIN, OUTPUT);
Serial.print(F("Ready to receive IR signals at pin "));
Serial.println(IR_RECEIVE_PIN);
Serial.print(F("Ready to send IR signals at pin "));
Serial.println(IR_SEND_PIN);
}

int codeType = -1;
unsigned long codeValue;
unsigned int rawCodes[RAW_BUFFER_LENGTH];
int codeLen;
int toggle = 0;
void storeCode(decode_results *results) {
codeType = results->decode_type;
if (codeType == UNKNOWN) {
Serial.println("");
} else {
if (codeType == NEC) {
Serial.print("Received NEC: ");
if (results->value == REPEAT) {
// Don't record a NEC repeat value as that's useless.
//Serial.println("repeat; ignoring.");
Serial.println("");
return;
}
}
Serial.println(results->value, HEX);
codeValue = results->value;
codeLen = results->bits;
if(codeValue==0xFFA25D)
{
Serial.println("ON");
F=1;
}
if(codeValue==0xFFE21D)
{
Serial.println("OFF");
F=0;
}
if(codeValue==0xFFE01F)
{
Serial.println("R");
F=2;
}
if(codeValue==0xFFA857)
{
Serial.println("G");
F=3;
}
if(codeValue==0xFF906F)
{
Serial.println("B");
F=4;
}
}
}
void sendCode(int repeat) {
}
int lastButtonState;
void loop() {
int i;
// If button pressed, send the code.
int buttonState = digitalRead(SEND_BUTTON_PIN);
if (lastButtonState == LOW && buttonState == HIGH) {
Serial.println("Released");
irrecv.enableIRIn(); // Re-enable receiver
}
if (buttonState == LOW) {
Serial.println("Pressed, sending");
digitalWrite(STATUS_PIN, HIGH);
sendCode(lastButtonState == buttonState);
digitalWrite(STATUS_PIN, LOW);
delay(50);
} else if (irrecv.decode(&results)) {
digitalWrite(STATUS_PIN, HIGH);
storeCode(&results);
irrecv.resume();    // resume receiver
digitalWrite(STATUS_PIN, LOW);
}
lastButtonState = buttonState;
if(digitalRead(KEY_PIN)==LOW) F=(F+1)%2;
if(F==1) digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
else     digitalWrite(LED_PIN, LOW);
if(F==2)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示红色
leds[i] = CRGB::Red;
FastLED.show();
delay(500);
}
}
if(F==3)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示绿色
leds[i] = CRGB::Green;
FastLED.show();
delay(500);
}
}
if(F==4)
{
for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
{
//灯珠显示蓝色
leds[i] = CRGB::Blue;
FastLED.show();
delay(500);
}
}
}

动画效果:

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21小跑堂 打赏了 50.00 元 2021-09-16
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jinglixixi|  楼主 | 2021-9-13 17:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 jinglixixi 于 2021-9-13 20:26 编辑

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