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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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 楼主| jinglixixi 发表于 2021-9-12 23:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
ST, 遥控, se, code, 开发板, FIR
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。
图1 整体构成

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。
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：
复制
  1.  if(codeValue==0xFFA25D)
    

  2. {
    

  3. Serial.println("ON");
    

  4. F=1;
    

  5. }
    

  6. if(codeValue==0xFFE21D)
    

  7. {
    

  8. Serial.println("OFF");
    

  9. F=0;
    

  10. }
    

  11. if(codeValue==0xFFE01F)
    

  12. {
    

  13. Serial.println("R");
    

  14. F=2;
    

  15. }
    

  16. if(codeValue==0xFFA857)
    

  17. {
    

  18. Serial.println("G");
    

  19. F=3;
    

  20. }
    

  21. if(codeValue==0xFF906F)
    

  22. {
    

  23. Serial.println("B");
    

  24. F=4;
    

  25. }
    

  26. }
    

  27. }

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。
图4 测试结果

为此，所设计的各模式切换处理程序如下：
复制
  1.  if(F==2)
    

  2. {
    

  3. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  4. {
    

  5. //灯珠显示红色依次点亮
    

  6. leds[i] = CRGB::Red;
    

  7. FastLED.show();
    

  8. delay(500);
    

  9. }
    

  10. }
    

  11. if(F==3)
    

  12. {
    

  13. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  14. {
    

  15. //灯珠显示绿色依次点亮
    

  16. leds[i] = CRGB::Green;
    

  17. FastLED.show();
    

  18. delay(500);
    

  19. }
    

  20. }
    

  21. if(F==4)
    

  22. {
    

  23. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  24. {
    

  25. //灯珠显示蓝色依次点亮
    

  26. leds[i] = CRGB::Blue;
    

  27. FastLED.show();
    

  28. delay(500);
    

  29. }

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。
图5 模式1的效果
图6模式2的效果
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。

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：
复制
  1. #include <FastLED.h>
    

  2. #define NUM_LEDS 7
    

  3. #define DATA_PIN SCL
    

  4. CRGB leds[NUM_LEDS];
    

  5. #include <IRremote.h>
    

  6. #if defined(ESP32)
    

  7. int IR_RECEIVE_PIN = 15;
    

  8. int SEND_BUTTON_PIN = 16;
    

  9. #endif
    

  10. int STATUS_PIN = LED_BUILTIN;
    

  11. IRrecv irrecv(IR_RECEIVE_PIN);
    

  12. IRsend irsend;
    

  13. decode_results results;
    

  14. int  LED_PIN = D9;
    

  15. int  KEY_PIN = D4;
    

  16. int  F=0;
    

  17. #if defined(ARDUINO_ARCH_SAMD)
    

  18. #define Serial SerialUSB
    

  19. #endif
    


  20. 

  21. void setup() {
    

  22. pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    

  23. pinMode(KEY_PIN, INPUT_PULLUP);
    

  24. digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    

  25. FastLED.addLeds<NEOPIXEL, DATA_PIN>(leds, NUM_LEDS);
    

  26. Serial.begin(115200);
    

  27. irrecv.enableIRIn(); // Start the receiver
    

  28. pinMode(SEND_BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
    

  29. pinMode(STATUS_PIN, OUTPUT);
    

  30. Serial.print(F("Ready to receive IR signals at pin "));
    

  31. Serial.println(IR_RECEIVE_PIN);
    

  32. Serial.print(F("Ready to send IR signals at pin "));
    

  33. Serial.println(IR_SEND_PIN);
    

  34. }
    


  35. 

  36. int codeType = -1;
    

  37. unsigned long codeValue;
    

  38. unsigned int rawCodes[RAW_BUFFER_LENGTH];
    

  39. int codeLen;
    

  40. int toggle = 0;
    

  41. void storeCode(decode_results *results) {
    

  42. codeType = results->decode_type;
    

  43. if (codeType == UNKNOWN) {
    

  44. Serial.println("");
    

  45. } else {
    

  46. if (codeType == NEC) {
    

  47. Serial.print("Received NEC: ");
    

  48. if (results->value == REPEAT) {
    

  49. // Don't record a NEC repeat value as that's useless.
    

  50. //Serial.println("repeat; ignoring.");
    

  51. Serial.println("");
    

  52. return;
    

  53. }
    

  54. }
    

  55. Serial.println(results->value, HEX);
    

  56. codeValue = results->value;
    

  57. codeLen = results->bits;
    

  58. if(codeValue==0xFFA25D)
    

  59. {
    

  60. Serial.println("ON");
    

  61. F=1;
    

  62. }
    

  63. if(codeValue==0xFFE21D)
    

  64. {
    

  65. Serial.println("OFF");
    

  66. F=0;
    

  67. }
    

  68. if(codeValue==0xFFE01F)
    

  69. {
    

  70. Serial.println("R");
    

  71. F=2;
    

  72. }
    

  73. if(codeValue==0xFFA857)
    

  74. {
    

  75. Serial.println("G");
    

  76. F=3;
    

  77. }
    

  78. if(codeValue==0xFF906F)
    

  79. {
    

  80. Serial.println("B");
    

  81. F=4;
    

  82. }
    

  83. }
    

  84. }
    

  85. void sendCode(int repeat) {
    

  86. }
    

  87. int lastButtonState;
    

  88. void loop() {
    

  89. int i;
    

  90. // If button pressed, send the code.
    

  91. int buttonState = digitalRead(SEND_BUTTON_PIN);
    

  92. if (lastButtonState == LOW && buttonState == HIGH) {
    

  93. Serial.println("Released");
    

  94. irrecv.enableIRIn(); // Re-enable receiver
    

  95. }
    

  96. if (buttonState == LOW) {
    

  97. Serial.println("Pressed, sending");
    

  98. digitalWrite(STATUS_PIN, HIGH);
    

  99. sendCode(lastButtonState == buttonState);
    

  100. digitalWrite(STATUS_PIN, LOW);
    

  101. delay(50);
    

  102. } else if (irrecv.decode(&results)) {
    

  103. digitalWrite(STATUS_PIN, HIGH);
    

  104. storeCode(&results);
    

  105. irrecv.resume();    // resume receiver
    

  106. digitalWrite(STATUS_PIN, LOW);
    

  107. }
    

  108. lastButtonState = buttonState;
    

  109. if(digitalRead(KEY_PIN)==LOW) F=(F+1)%2;
    

  110. if(F==1) digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    

  111. else     digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    

  112. if(F==2)
    

  113. {
    

  114. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  115. {
    

  116. //灯珠显示红色
    

  117. leds[i] = CRGB::Red;
    

  118. FastLED.show();
    

  119. delay(500);
    

  120. }
    

  121. }
    

  122. if(F==3)
    

  123. {
    

  124. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  125. {
    

  126. //灯珠显示绿色
    

  127. leds[i] = CRGB::Green;
    

  128. FastLED.show();
    

  129. delay(500);
    

  130. }
    

  131. }
    

  132. if(F==4)
    

  133. {
    

  134. for(i=0;i<NUM_LEDS;i++)
    

  135. {
    

  136. //灯珠显示蓝色
    

  137. leds[i] = CRGB::Blue;
    

  138. FastLED.show();
    

  139. delay(500);
    

  140. }
    

  141. }
    

  142. }

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