基于stm32作品设计:懒人蓝牙彩灯手机APP无线控制ws2812,MCU无线升级程序

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了基于stm32作品设计:懒人蓝牙彩灯手机APP无线控制ws2812,MCU无线升级程序相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

作品哔哩哔哩视频:【待上映】
资料链接:【待更新】

一、作品背景

在智能的2021年代,年轻的小伙伴都患上了懒惰的症状,我也一样。
有一个难以入眠的夜晚,我打开了王者荣耀,我习惯了玩手机都要开着灯打,这样可以减少对眼睛的损伤,终于,赢了好几把,时间已经到了凌晨2点半,我也开始有了睡意,当我放下手机,准备闭眼入睡时,发现灯光格外耀眼,心烦意乱,实在不想按下那下床走好几步才能触碰到的开关,但是房间的设计就是这样,无法改变。无奈的我还是挣扎地下床按下了开关,这才安心入睡。
作为学电子专业的我并不妥协,我一定要设计一个不下床就可以关掉的灯。

二、功能要求

有了想法,就要大胆给自己一个功能要求,为了不下床关灯,冲!!!
蓝牙彩灯的功能初步打算:
1、可以用手机控制灯的亮灭
2、可以用手机控制灯的亮度
3、可以用手机控制灯的任意颜色

三、实现基础功能

有了功能要求,那能不能实现就要靠自己的技术了。

(一)、首先是要选材

1、LED选择:WS2812
既然是想做任意颜色的灯,那么毫无疑问选择最普遍的WS2812,24位全彩RGB彩灯,可以发出2^24=16777215种颜色。

2、单片机选择:STM32G0
在当今MCU那么稀贵的情况下,当然是要为自己的腰包考虑,WS2812的驱动时钟大概需要800KHZ,速度要求很高,首先选择stm32,看了一下价格,选择了和蔼可亲的stm32g030c8t6,6元还包邮

3、通信模块选择:蓝牙模块JDY-31
要手机控制灯,首先想到用蓝牙模块,价格考虑,选择全网最便宜的蓝牙模块JDY-31,比起HC-05,它更加小巧,就是连接速度不是很快

有了这3个主要材料,我们就可以开始设计一下原理图

(二)、原理图设计

1、单片机需要3.3V供电,首先设计一个电源部分,先用usb进行供电5V给ws2812,再用降压芯片降压到3.3V供给MCU,

2、设计一个单片机最小系统,以及预留一个下载接口,方便使用ST-LINK进行下载程序

3、然后要连接一个蓝牙和一个按键作为控制,再预留一个LED作为指示灯

4、RGB灯的电路设计,这里两组LED,用两个IO口控制,防止LED过多导致信号失真

这样一张原理图就设计好啦

(二)、第一版本PCB设计

1、根据原理图给定相应的封装导入PCB,再进行布局与布线,设计好一块给淘宝客服能够打印出来的PCB图纸
2D:

3D:

然后交给淘宝,这里推荐嘉立创,便宜,质量也高。
这是打印出来的第一板PCB:

(三)、焊接PCB板

1、打印出PCB之后,当然是要把元器件焊接到PCB板上,第一块板焊接的时候先不用一次性全部焊接上去,先焊接电源部分,看看电源芯片是否能够正常工作,比如我画的这块板子USB母座封装与原理图不对应,导致正负极直接反向,就很容易导致元器件损坏,检测完电压正常之后,再焊接其他元器件

(四)编写单片机程序

单片机程序包含了很多知识
1、轻量级多任务系统
2、蓝牙数据自定义控制协议、蓝牙无线升级单片机
3、多种控制方式按键+蓝牙
4、多功能按键,单击、双击、长按
5、ws2812串联控制
6、呼吸灯算法
7、颜色渐变算法

/****************************************
* 函数名称: DIS_TASK()
* 输入参数: 无
* 输出参数: 无
* 功    能: 显示任务
*
*****************************************/

void DIS_TASK(void)
{
	static u8 r=0,g=0,b=0,a=0,dir=0;
	static int i,cnt=0;
	static int color_rgb;
    SCHTaskBegin(); //开始固定格式一定要的
    while (1)
    {
		if(SysState.Dis_flag == 1)//可以更新显示
		{
					/***********************静态*******************************/
					if(SysState.Dismode == DisMode_Static)//静态
					{
						SysState.Dis_flag = 0;
						RGB_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);//显示
						RGB2_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);//显示
					}
					
					/***********************呼吸*******************************/
					else if(SysState.Dismode == DisMode_Breathe)//呼吸
					{
						SysState.Dedlay_Time=20;
						if(dir==0)
						{
							a += (1+a*10/0xff);
							if(a > 0xf0)dir = 1;
						}else if(dir)
						{
							a -= (1+a*10/0xff);
							if(a <= 4)dir = 0;
						}
						
						r = ((SysState.StaticRgb>>16)%0x100)*a/0xff;
						g = ((SysState.StaticRgb>>8)%0x100)*a/0xff;
						b = ((SysState.StaticRgb>>0)%0x100)*a/0xff;
						color_rgb = (r<<16) + (g<<8) + b;
						printf("%d %d %d %d\\r\\n",r,g,b,a);
						RGB_Refresh(color_rgb,LED_NUM);//显示
						RGB2_Refresh(color_rgb,LED_NUM);//显示
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
					}
					
					/***********************闪烁*******************************/
					else if(SysState.Dismode ==DisMode_Twinkle)//闪烁
					{
						SysState.Dedlay_Time=200;//*SysState.Dedlay_Ratio/0x0f;;
						RGB_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);
						RGB2_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
						RGB_Refresh(0,LED_NUM);
						RGB2_Refresh(0,LED_NUM);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
					}
					
					/***********************渐变*******************************/
					else if(SysState.Dismode ==DisMode_GraChange)//渐变
					{
						extern u8 GraChange_flag;
						SysState.Dedlay_Time=100;//*SysState.Dedlay_Ratio/0x0f;
						RgbAlg(&SysState.StaticRgb,&GraChange_flag);//渐变算法
						RGB_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);//显示
						RGB2_Refresh(SysState.StaticRgb,LED_NUM);//显示
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
					}
					
					/***********************蹦迪*******************************/
					else if(SysState.Dismode == DisMode_DiscoDance)//蹦迪
					{
						SysState.Dedlay_Time=20;//*SysState.Dedlay_Ratio/0x0f;
						RGB_Refresh(Static_DisColor[cnt],LED_NUM);
						RGB2_Refresh(Static_DisColor[cnt],LED_NUM);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
						RGB_Refresh(0,LED_NUM);
						RGB2_Refresh(0,LED_NUM);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time*50);
					}
					
					/***********************流水*******************************/
					else if(SysState.Dismode == DisMode_RunWater)//流水
					{
						static int i=0,flag=0;
						SysState.Dedlay_Time=100;
						i++;
						if(i == LED_NUM)
						{
							i=0;flag=!flag;
						}
						if(flag){		//设置颜色		
							RGB_Refresh(SysState.StaticRgb,i+1);
							RGB2_Refresh(SysState.StaticRgb,i+1);
							SysState.Dedlay_Time=50;//*SysState.Dedlay_Ratio/0x0f;
							SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
						}
						else{		//灭
							RGB_Refresh(0,i+1);
							RGB2_Refresh(0,i+1);
							SysState.Dedlay_Time=50;//*SysState.Dedlay_Ratio/0x0f;
							SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
						}
						
					}
					
					/***********************用户*******************************/
					else if(SysState.Dismode ==DisMode_User1)  //用户
					{
						SysState.Dedlay_Time=1000;
						RGB_Refresh(SysState.StaticRgb,1);
						RGB2_Refresh(0,1);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
						RGB2_Refresh(SysState.StaticRgb,1);
						RGB_Refresh(0,1);
						SCHCurTaskDly(SysState.Dedlay_Time);
					}
		}
		SCHCurTaskDly(10);
    }
    SCHTaskEnd();  //结束固定格式一定要的
}

(五)下载程序验证

下载程序后测试ws2812是否正常工作

四、外壳设计

(一)CAD图纸设计

感觉没有一个外壳会很难看,添加一个外壳,让世界变得美丽

(二)磨砂亚克力板

淘宝搜磨砂亚克力板定制,发送CAD图纸给师傅,就可以给你做了
这是做好的亚克力板,是按照PCB板尺寸量身定做的

五、重新设计PCB

重新布局设计出来第3版本成品板:PCBV1.3

这是打样后焊接好的样子:

六、QT安卓APP设计

(一)界面设计

(二)QT程序设计

展示部分代码:


MainWindow::MainWindow(QWidget *parent)
    : QMainWindow(parent)
    , ui(new Ui::MainWindow)
{
    this->Start_Init();
    this->File_Init();
    this->BuleTooth_Init();
    this->Label_Init();
    this->PushButton_Init();
    this->ColorSlider_Init();
    this->setFocus();
}

MainWindow::~MainWindow()
{
    bin_save(FileInfo);
    delete ui;
}

//起始代码
void MainWindow::Start_Init()
{
    //设置背景图片
    this->setStyleSheet("QMainWindow{border-image: url(:/pic/btmenuv2.jpg);}");
    //获取屏幕大小
    QScreen *screen = QApplication::screens().at(0);
    src_w = screen->size().width();
    src_h = screen->size().height();
    if(src_w <= 0  || src_h <= 0)
    {
        src_h = 2267;src_w = 1080;
        this->setGeometry(0,0,src_w,src_h);//1080   2267
        qDebug() << "src get err ======== "<< src_w <<src_h << endl;
    }
    else
    {
        this->setGeometry(0,0,src_w,src_h);//1080   2267
        qDebug() << "src get ok ======== "  << src_w <<src_h << endl;
    }

}

//蓝牙初始化
void MainWindow::BuleTooth_Init(void)
{
    //蓝牙连接初始化代码
    timer_conflag = new QTimer;
    ptimer = new QTimer;
    //QBluetoothDeviceDiscoveryAgent 这个是指扫描周围蓝牙设备!
    discoveryAgent = new QBluetoothDeviceDiscoveryAgent();
    //QBluetoothLocalDevice 是指配置获取设备的蓝牙状态信息等!
    localDevice = new QBluetoothLocalDevice();
    //QBluetoothSocket指进行链接蓝牙设备,读写信息!
    socket = new QBluetoothSocket(QBluetoothServiceInfo::RfcommProtocol);

    //多窗口初始化
    btcwindow = new BTMainWindow(this);
    btcwindow->hide();
    aboutwindow = new AboutMainWindow(this);
    aboutwindow->hide();

    connect(socket,
           SIGNAL(readyRead()),
           this,
           SLOT(readBluetoothDataEvent())
           );
    connect(socket,
           SIGNAL(connected()),
           this,
           SLOT(bluetoothConnectedEvent())
           );
    connect(socket,
           SIGNAL(disconnected()),
           this,
           SLOT(bluetoothDisconnectedEvent())
           );

    localDevice->powerOn();//打开蓝牙
    discoveryAgent->start();//开始扫描
}




//颜色条初始化
void MainWindow::ColorSlider_Init(void)
{
    QColor color;
    color.setRgb(0x00,0x00,0x00);
    colorslider_R = new ColorSlider(this);
    colorslider_G = new ColorSlider(this);
    colorslider_B = new ColorSlider(this);
    colorslider_A = new ColorSlider(this);

    colorslider_R->init(ColorSlider::RGB,ColorSlider::RED,color,0x00,0xFF);qDebug() << color << endl;
    colorslider_G->init(ColorSlider::RGB,ColorSlider::GREEN,color,0x00,0xff);qDebug() << color << endl;
    colorslider_B->init(ColorSlider::RGB,ColorSlider::BLUE,color,0x00,0xff);qDebug() << color << endl;
    colorslider_A->init(ColorSlider::RGB,ColorSlider::ALPHA,color,0x00,0xff);qDebug() << color << endl;

    colorslider_R->setGeometry(100,200,880,60);
    colorslider_G->setGeometry(100,400,880,60);
    colorslider_B->setGeometry(100,600,880,60);
    colorslider_A->setGeometry(100,800,880,60);
}
//按钮初始化
void MainWindow::PushButton_Init(void)
{
    //刷新定时器
    static QColor last_Color;
    time1= new QTimer(this);
    time1->start(1000);
    connect(time1,&QTimer::timeout,[=](){

       time1->start(100);
       if(Connect_Flag == 1)//连接指示
       {
           Connect_Flag = 0;
           btcwindow->hide();
           this->show();
           QMessageBox::information(this,tr("提示"),tr("蓝牙连接成功!"));

           QByteArray arrayData;    //发送空指令
           QString s = QString("NONE\\r\\n");
           qDebug() << s << endl;
           arrayData = s.toUtf8();
           socket->write(arrayData);
           s.clear();
           arrayData.clear();
       }
       if(last_Color != Color_sum)//发送指令
       {
           update();//更新
           unsigned int color_d =   ((Color_sum.alpha()/16)<<24)+(Color_sum.red()<<16) + (Color_sum.green()<<8)
                         + (Color_sum.blue()<<0) ;
           QByteArray arrayData;
           QString s = QString("COLOR:%1\\r\\n").arg(color_d);
           qDebug() << s << endl;
           arrayData = s毕业设计 基于stm32舞台彩灯控制器设计app控制系统

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