WS2812 RGB LED开源分享

描述

如今，许多 LED 显示屏都使用无处不在的 WS2812 RGB LED。凭借其内置逻辑，多个 LED 均可通过单根电线进行控制，无需任何额外组件。它们要么是单个 RGB LED，要么组合成条带或矩阵。每个 WS2812B LED 内部包含三个独立的 LED。

移位寄存器

要通过单根线控制多个 LED，需要使用移位寄存器。移位寄存器将串行数据转换为并行形式。

移位寄存器

 

一个移位寄存器通常有三个控制引脚。第一个是时钟。时钟在每个时钟周期通过移位寄存器移位数据。第二个引脚是数据输入。该引脚具有将通过移位寄存器移位的逻辑状态。触发时钟引脚时，数据输入引脚必须提供正确的数据。

如何在时钟周期的上升沿将一位移至下一级

 

如果每个输出都连接到 LED，您会看到数据通过移位寄存器移位。这不是我们想要的，因此使用了称为锁存器或负载的第三个引脚。这控制了位于每个移位寄存器和实际输出引脚之间的锁存器。

所以操作是将数据移入所有移位寄存器，当该过程完成时，打开锁存器以使输出引脚反映每个移位寄存器的内部状态。然后关闭锁存器并移入更新的数据，同时输出继续显示锁存的内容。

在许多 LED 矩阵或 LED 立方体类型的项目中，经常看到使用 74HC595 IC。它是一个带输出锁存器的 8 位移位寄存器。然而在这个电路中使用了 DM13A 芯片。它是一个带输出锁存器的 16 位移位寄存器，每个输出都有一个恒流驱动器，消除了通常与每个 LED 串联使用以限制其电流的电阻器。

控制 LED 矩阵

一个 16x16 矩阵有 256 个 LED。如果我们将每个 LED 连接到单个移位寄存器输出引脚，我们将需要 16 x 16 位移位寄存器。另一种选择是将单行 LED 分成 16 组，而不是这样做。每组都连接到同一个 16 位移位寄存器。微处理器现在不仅可以处理移位寄存器的时钟、数据和加载信号，还可以处理将要显示的 16 组 16 个 LED 中的哪一组。如果完成得足够快，视觉暂留将使所有 16 组 16 个 LED 看起来都在运行，就好像它们都是单独控制的一样。

在此设计中，我使用红色/绿色 8x8 矩阵。这意味着每个矩阵的每列红色 LED 有 8 个阴极，每列绿色 LED 有 8 个阴极。每行有 8 个阳极引脚连接（包含 8 个红色 LED 和 8 个绿色 LED）。

示范

接线

Arduino与PCB的接线如下：

LATCH D2
BLANK D4
COLUMN_MSB_IN D11
CLOCK D13
ROW_A D5
ROW_B D6
ROW_C D7
ROW_D D8

Also connect
COLUMN_MSB_OUT to COLUMN_LSB_IN

COLUMN_LSB_OUT not connected

集会

附上原理图和PCB。我已经包含了 Eagle 文件，以防您想将电路板商业化制作或像我一样自己制作。我使用碳粉方法。

我最初测试了矩阵并使用 Arduino UNO 为其创建了软件。经过测试，我用 40mm x 9mm 的松木做了一个箱子。

内部结构

 

该软件被转移到一个覆盖有热缩套管的 Arduino Pro Mini 上。我使用了一个设置为 5V 输出的 LM2596 DC-DC 降压模块，这样 Disco Tile 就可以由 12V 电源砖驱动。

一块电路板上的开关和直流电源插座