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物联网AI MicroPython传感器学习之 WS2812 RGB点阵灯环

news 2025/12/19 11:00:27

学物联网，来万物简单IoT物联网！！

一、产品简介

ws2812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。

引脚定义

DI：控制信号输入引脚
VCC：电源5V
GND：电源地
DO：信号输出引脚，串联下一个灯珠

二、技术参数

工作电压：5V
发送速率：800Kbps
亮度显示：支持256级亮度显示，rgb三色支持16777216种颜色的显示
通信方式：单线通信
工作特性：刷新速率30帧/秒时，级联数不小于1024
工作温度：-20°C~85°C

三、软件接口

WS2812 - 创建WS2812驱动对象

函数原型

relayObj = WS2812(gpioObj, ledPixel)

参数说明

参数	类型	必选参数？	说明
gpioObj	GPIO	是	WS2812控制引脚的GPIO对象
ledPixel	int	否	默认ledPixel为24个RGB点灯，开发者根据自己的实际需求创建

返回值

若WS2812对象创建成功，返回WS2812对象；否则抛出Exception

示例代码

from machine import Pin
import ws2812gpioObj=Pin(2, Pin.OUT, Pin.PULLDOWN)
ws2812Obj = ws2812.WS2812(gpioObj)
print("ws2812 inited!")

输出

ws2812 inited!

set(r,g,b,index) - 点亮对应index的RGB点阵灯环

函数功能：

点亮对应index的RGB点阵灯环

函数原型：

WS2812.set(r,g,b,index)

参数说明：

参数	类型	说明
r	int	红色灯珠的值，取值范围：0-255
g	int	绿色灯珠的值，取值范围：0-255
b	int	蓝色灯珠的值，取值范围：0-255
index	int	对应的灯珠索引号，范围：0～（ledPixel-1），例如：第一个灯珠的index为0

返回值：

无

dot(r,g,b,time) - 将RGB点阵灯环逐个点亮，每次只有一个灯珠被点亮

函数功能：

将RGB点阵灯环逐个点亮，每次只有一个灯珠被点亮

函数原型：

WS2812.dot(r,g,b,time)

参数说明：

参数	类型	说明
r	int	红色灯珠的值，取值范围：0-255
g	int	绿色灯珠的值，取值范围：0-255
b	int	蓝色灯珠的值，取值范围：0-255
time	int	逐个点灯的时间，单位（ms）

返回值：

无

wipe(r,g,b,time) - 将RGB点阵灯环一一点亮

函数功能：

将RGB点阵灯环一一点亮

函数原型：

WS2812.wipe(r,g,b,time)

参数说明：

参数	类型	说明
r	int	红色灯珠的值，取值范围：0-255
g	int	绿色灯珠的值，取值范围：0-255
b	int	蓝色灯珠的值，取值范围：0-255
time	int	逐次点灯的时间，单位（ms）

返回值：

无

rainbow(time) - RGB点阵灯环实现彩虹变换

函数功能：

RGB点阵灯环实现彩虹变换

函数原型：

WS2812.rainbow(time)

参数说明：

参数	类型	说明
time	int	彩虹渐变的时间，单位（ms）

返回值：

无

clear(index) - 熄灭对应index的RGB点阵灯环

函数功能：

熄灭对应index的RGB点阵灯环

函数原型：

WS2812.clear(index)

参数说明：

参数	类型	是否必选	说明
index	int	否	当不选参数的时候，所有的灯珠会熄灭。 index对应的灯珠索引号，范围：0～（ledPixel-1），例如：第一个灯珠的index为0

返回值：

无

四、接口案例

示例代码

from machine import Pin
import ws2812gpioObj=Pin(2, Pin.OUT, Pin.PULLDOWN)
ws2812Obj = ws2812.WS2812(gpioObj)
print("ws2812 inited!")
while True:ws2812Obj.dot(128,0,0,100)

五、工作原理

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影响。

ws2812时序波形图：

参考文献及购买链接

[1] WS2812原理介绍
[2] WS2812购买链接