Arduino + Excel 驱动 8×8 与 16×16 WS2812 RGB 矩阵动画编程

零部件与物料

所需工具

• 电烙铁
• 无铅焊锡丝

项目简介

WS2812 8×8 矩阵并非传统 XY 寻址，而是 64 颗灯串联成 8 行 8 列的蛇形链路。改造 Kevin Darrah 的 16×16 Excel 工具，使其支持 8×8 矩阵，无需外部库即可编程动画。更新后的 LED_Utility.xlsm 支持：

• 逐灯 RGB 赋值
• VBA 动态属性修改
• XY 坐标平移模拟动画
• 内置调色盘快速取色
• 双模式支持 8×8 与 16×16

硬件组装

5Pin 排针连接矩阵与 UNO：

1. DIN → D8
2. +5V → 5V
3. GND → GND

坐标 (0,0) 为矩阵左上角。

Excel 工具详解

打开 LED_Utility.xlsm，含三张表：

• Eight — 8×8 界面
• Sixteen — 16×16 界面
• ColMap — 常用 RGB 对照表

默认只读，生成代码后 另存为 保留设计。

Eight 表关键功能按钮：

• Show — 显示选中单元格 RGB 值 (0-255)
• Var Map — 接受数值/变量输入，不显示输出
• Wrap Map — 加模运算处理坐标溢出，支持变量复用
• Clear — 清空两个输入网格

每个按钮生成一段 C++ 代码块，复制进 Arduino 草图，配合自定义 mapLEDXY() 函数将 XY 坐标转为串联索引。

Arduino 核心草图

// 引脚定义
#define WS2812_pin 8
// 总灯数
#define numberOfLEDs 64
// RGB 缓冲区 (3字节/灯)
byte RGB[192];

// 前向声明
void RGB_update(int LED, byte RED, byte GREEN, byte BLUE);
void mapLEDXY(int x, int y, byte RED, byte GREEN, byte BLUE);
void clearLEDs();

mapLEDXY() 处理蛇形布线的索引映射。将生成代码粘贴到 loop() 上传即见效。

项目 1：静态红色方块

在 (2,2) 到 (4,4) 画 3×3 红方块。Excel 对应格设 R=255,G=B=0，生成代码粘贴第 40 行：

mapLEDXY(2,2,255,0,0);mapLEDXY(2,3,255,0,0);mapLEDXY(2,4,255,0,0);
mapLEDXY(3,2,255,0,0);mapLEDXY(3,3,255,0,0);mapLEDXY(3,4,255,0,0);
mapLEDXY(4,2,255,0,0);mapLEDXY(4,3,255,0,0);mapLEDXY(4,4,255,0,0);

项目 2：双色方块切换

复制草图为 Colour_Sq.ino，Excel 再做一个大方块，Show 生成代码粘贴，加 delay() 与 clearLEDs() 实现两形态轮播。

项目 3：生长方块动画

Grow.ino 设计内层小方块+外层边框，移除内层数值生成外层代码，两段粘贴形成扩张/收缩动画。

项目 4：螺旋动画

复杂模式下将每帧封装为函数，loop() 依次调用。示例 Spiral.ino 用 5 个辅助函数构建 5 层螺旋，主循环简洁易维护。

for (int r=0; r<256; r++) {
  mapLEDXY(3,3,r,0,0);mapLEDXY(3,4,r,0,0);
  mapLEDXY(4,3,r,0,0);mapLEDXY(4,4,r,0,0);
  RGB_update(-1,0,0,0); delay(50);
}
for (int r=255; r>=0; r--) {
  mapLEDXY(3,3,r,0,0);mapLEDXY(3,4,r,0,0);
  mapLEDXY(4,3,r,0,0);mapLEDXY(4,4,r,0,0);
  RGB_update(-1,0,0,0); delay(50);
}

for (int g=0; g<256; g++) {
  b=g; mapLEDXY(...边框单元格...); RGB_update(-1,0,0,0); delay(50);
}
for (int g=255; g>=0; g--) { ... }

for (int r=0; r<256; r++) {
  g=r; if (g>64) { g=65; l=r; }
  mapLEDXY(...); RGB_update(-1,0,0,0); delay(50);
}

for (int x=0; x<8; x++) {
  mapLEDXY((x+0)%8,3,0,255,255);
  mapLEDXY((x+1)%8,1,255,128,128);
  mapLEDXY((x+1)%8,3,0,255,255);
  mapLEDXY((x+1)%8,5,255,128,128);
  mapLEDXY((x+2)%8,2,255,128,128);
  mapLEDXY((x+2)%8,3,0,255,255);
  mapLEDXY((x+2)%8,4,255,128,128);
  mapLEDXY((x+3)%8,3,255,128,128);
  RGB_update(-1,0,0,0); delay(100);
}