掌握 WS2812B LED 控制：Arduino 分步指南

概述

本教程将学习如何使用 Arduino 控制单个可寻址 RGB LED 或 WS2812B LED 灯带。你可以观看下方视频或阅读以下图文教程了解更多细节。

首先通过基础示例解释工作原理，然后展示一个很酷的 Arduino 项目——DIY 互动 LED 咖啡桌。桌面包含 WS2812B LED、红外接近传感器检测物体、HC-05 蓝牙模块通过自制 Android App 控制颜色。该项目是我与 Creativity Hero YouTube 频道的 Marija 合作完成。

WS2812B LED 工作原理

仔细观察灯带：由 5050 RGB LED 组成，内部集成极紧凑的 WS2812B 驱动 IC。

通过调节红、绿、蓝三颗 LED 的强度可模拟任意颜色。

最棒的是：整条灯带仅需 Arduino 一个引脚即可控制。每颗 LED 两端各有三个焊盘：两个供电、一个数据。箭头指示数据流向。前一颗 LED 的数据输出连接下一颗的数据输入。灯带可任意剪裁、用导线延长间距。

供电 5V，每颗 LED 红绿蓝各约 20mA，全亮约 60mA。Arduino USB 供电时 5V 引脚仅供约 400mA，桶形插座供电约 900mA。若电流超限，必须外接 5V 电源，并将两地连接。建议数据线串联 330Ω 电阻降噪，电源端并联 100μF 电容滤波。

Arduino 与 WS2812B LED 示例

示例 1：基础点亮

示例用 20 颗灯带，经 330Ω 电阻接 Arduino，外接 5V 电源。编程用 FastLED 库（优秀、文档完善）。

所需组件：

• WS2812B LED 灯带
• Arduino 开发板
• 5V 6A 直流电源

#include <FastLED.h>
#define LED_PIN 7
#define NUM_LEDS 20
CRGB leds[NUM_LEDS];
void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
}
void loop() {
  leds[0] = CRGB(255, 0, 0); FastLED.show(); delay(500);
  leds[1] = CRGB(0, 255, 0); FastLED.show(); delay(500);
  leds[2] = CRGB(0, 0, 255); FastLED.show(); delay(500);
  leds[5] = CRGB(150, 0, 255); FastLED.show(); delay(500);
  leds[9] = CRGB(255, 200, 20); FastLED.show(); delay(500);
  leds[14] = CRGB(85, 60, 180); FastLED.show(); delay(500);
  leds[19] = CRGB(50, 255, 20); FastLED.show(); delay(500);
}

说明：包含 FastLED，定义引脚、LED 数、CRGB 数组（每颗 LED 三字节 RGB）。setup 初始化 FastLED。loop 中用 CRGB 设定颜色，FastLED.show() 刷新生效。

示例 2：简单动画

#include <FastLED.h>
#define LED_PIN 7
#define NUM_LEDS 20
CRGB leds[NUM_LEDS];
void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
}
void loop() {
  for (int i = 0; i <= 19; i++) { leds[i] = CRGB(0, 0, 255); FastLED.show(); delay(40); }
  for (int i = 19; i >= 0; i--) { leds[i] = CRGB(255, 0, 0); FastLED.show(); delay(40); }
}

第一个 for 循环正向蓝色流动，第二个反向红色流动，延时 40ms。FastLED 提供丰富函数可制作绚丽动画，发挥想象力即可。

基于 WS2812B 的互动 LED 咖啡桌

这是我与 Marija 合作的 DIY 互动 LED 咖啡桌。她在网站详细讲解木工制作全过程，这里讲解电子部分、Android App 制作和 Arduino 编程。

电路原理图

桌面含 45 颗可寻址 LED、45 个红外接近传感器、HC-05 蓝牙模块，全接 Arduino Mega，5V 6A 供电。

所需组件：

• WS2812B LED 灯带
• 红外接近传感器
• HC-05 蓝牙模块
• Arduino 开发板
• 5V 6A 直流电源

源代码

不含蓝牙控制时代码极简：

#include "FastLED.h"
#define NUM_LEDS 45
#define LED_PIN 2
#define COLOR_ORDER GRB
CRGB leds[NUM_LEDS];
void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, NUM_LEDS);
  FastLED.setBrightness(brightness);
  for (int pinNo = 3; pinNo <= 48; pinNo++) pinMode(pinNo, INPUT);
}
void loop() {
  for (int pinNo = 0; pinNo <= NUM_LEDS-1; pinNo++) {
    leds[pinNo] = CRGB(0, 255, 0); // 全绿背景
    if (digitalRead(pinNo + 3) == LOW) { // 检测到物体
      leds[pinNo] = CRGB(0, 0, 255); // 反应色蓝
    }
  }
  FastLED.show();
  delay(20);
}

说明：定义参数，设 45 个传感器引脚为输入。loop 单层 for 循环：先设所有 LED 为背景色，若对应传感器检测到物体（低电平），将该 LED 设为反应色，最后 FastLED.show() 更新。

加入蓝牙颜色控制需额外代码及 Android App。HC-05 蓝牙和 MIT App Inventor 制作 App 有单独教程可参考。

Android App 界面与逻辑

App 包含调色盘图片取色、两个复选框选“反应色/背景色”、亮度滑块。

触摸调色盘时，GetPixelColor 取得 RGB，蓝牙发送文本。复选框决定发送标记符（"1" 反应色、"2" 背景色），滑块发送亮度值（10-100）标记 "3"。

可下载 Android App 及 MIT App Inventor 工程文件：

DIY_Reactive_LED_Table_Control

1 file(s) 0.00 KB Download

DIY_Reactive_LED_Table_Control MIT App Inventor Project File

1 file(s) 208.06 KB Download

带蓝牙控制的 Arduino 代码

#include <SoftwareSerial.h>
#include "FastLED.h"
#define NUM_LEDS 45
#define LED_PIN 2
#define COLOR_ORDER GRB
CRGB leds[NUM_LEDS];
SoftwareSerial Bluetooth(53, 52); // Arduino RX, TX - 蓝牙 TX, RX
int backR=100, backG=50, backB=10;
int reactiveR=10, reactiveG=50, reactiveB=100;
int brightness=50;
String dataIn="";
void setup() {
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, COLOR_ORDER>(leds, NUM_LEDS);
  FastLED.setBrightness(brightness);
  Serial.begin(38400);
  Bluetooth.begin(38400);
  for (int pinNo=3; pinNo<=48; pinNo++) pinMode(pinNo, INPUT);
}
void loop() {
  if (Bluetooth.available() > 0) {
    dataIn = Bluetooth.readString(); delay(20);
    if (dataIn.startsWith("1")) {
      delay(10);
      String stringR = dataIn.substring(dataIn.indexOf("R")+1, dataIn.indexOf("G"));
      reactiveR = stringR.toInt();
      String stringG = dataIn.substring(dataIn.indexOf("G")+1, dataIn.indexOf("B"));
      reactiveG = stringG.toInt();
      String stringB = dataIn.substring(dataIn.indexOf("B")+1, dataIn.indexOf("E"));
      reactiveB = stringB.toInt();
    } else if (dataIn.startsWith("2")) {
      String stringR = dataIn.substring(dataIn.indexOf("R")+1, dataIn.indexOf("G"));
      backR = stringR.toInt();
      String stringG = dataIn.substring(dataIn.indexOf("G")+1, dataIn.indexOf("B"));
      backG = stringG.toInt();
      String stringB = dataIn.substring(dataIn.indexOf("B")+1, dataIn.indexOf("E"));
      backB = stringB.toInt();
    } else if (dataIn.startsWith("3")) {
      String stringBrightness = dataIn.substring(dataIn.indexOf("3")+1, dataIn.length());
      brightness = stringBrightness.toInt();
      FastLED.setBrightness(brightness);
    }
  }
  for (int pinNo=0; pinNo<=NUM_LEDS-1; pinNo++) {
    leds[pinNo] = CRGB(backR, backG, backB);
    if (digitalRead(pinNo+3) == LOW) {
      leds[pinNo] = CRGB(reactiveR, reactiveG, reactiveB);
    }
  }
  FastLED.show();
  delay(20);
}

说明：定义 SoftwareSerial 连蓝牙（引脚 53/52）。setup 设波特率 38400。loop 检查蓝牙数据，readString() 读取字符串，startsWith() 判断标记符，substring() 提取 RGB 转整数，供下方 for 循环使用。亮度同理解析后调用 FastLED.setBrightness()。最后 for 循环设背景色/反应色并刷新。

本教程到此结束。欢迎在评论区提问。