使用Arduino开发板和接近传感器制作炫丽的LED假日灯光

风筝

在本文中，我们将使用Arduino开发板和一个全彩色的LED灯条制作假日装饰灯光。同时我们还会使用一个ROHM接近传感器，使得灯光更加具有互动性，这样一旦有物体在附近，LED就会发出炫丽的色彩！

使用到的材料

■    Arduino UNO R3开发板

■    WS2811 LED灯条 SMD 5050

■    ROHM传感器评估套件

1.  连接接近传感器

我们将使用罗姆传感器评估套件中的ALS /接近传感器（RPR-0521RS）。然后将传感器扩展板和传感器连接到Arduino开发板。

当物体（例如你的手）靠近接近传感器时，放射状排列的LED被触发，并且会发出炫丽的花样照明效果。

图1. 添加到传感器扩展板和Arduino的RPR-0521RS接近传感器

让我们来看看传感器所需的位置和电压，如下所示。由于接近传感器是I2C接口，因此它位于蓝色区域，所需电压为3V，因此我们需要将跳线引脚设置为3V。

图2. 传感器扩展板上的传感器放置位置

至于LED灯条的电源，我们还需要另一个5V电源，与Arduino不同。如果我们试图从Arduino的VCC或5V获得电源，Arduino可能会由于LED灯串消耗大量的电流而损坏。

图3.  电源通过与Arduino分开的外部电源适配器提供

这次我们将并联使用3个LED灯条。由于连接方法是并联的，电源和GND共用公共点。我们可以连接更多的LED，但有多少取决于可以实际使用LED灯条发光的LED数量以及电源适配器的电流容量。

LED灯条上的每个LED的工作电流约为20mA。由于供电电流为1.3A，所以可以点亮65个左右的LED灯。

图4. LED灯条的并行连接

图5. Arduino延伸的LED灯串

现在硬件部分已经完成了，然后对LED灯条进行编程。

2.  自定义程序

这次我们将使用“NeoPixel”库，来控制全彩LED灯条。

以下是LED灯条的程序，接近传感器作为输入信号：

1. #include <Wire.h>
   
2. #include <RPR-0521RS.h>
   
3. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
   
4. 
   
5. 
   
6. #define PIN 6           //pin number of the signal terminal
   
7. #define LED_NUM 50  //number of LEDs
   
8. 
   
9. RPR0521RS rpr0521rs;
   
10. Adafruit_NeoPixel ledtape = Adafruit_NeoPixel(LED_NUM, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);  //if the control IC of the LED tape used is WS2812, the third parameter is NEO_KHZ800 and if WS2811 then NEO_KHZ400
    
11. 
    
12. int wait = 200;
    
13. 
    
14. void setup() {
    
15.   ledtape.begin();
    
16.   ledtape.show();   //reflects once in all OFF state
    
17.    
    
18.   byte rc;
    
19.   Serial.begin(9600);
    
20.   while (!Serial);
    
21.   Wire.begin();
    
22.   rc = rpr0521rs.init();
    
23. }
    
24. 
    
25. void loop() {
    
26.   byte rc;
    
27.   unsigned short ps_val;
    
28.   float als_val;
    
29.   byte near_far;
    
30.   Serial.println("=============================");
    
31.    
    
32.   rc = rpr0521rs.get_psalsval(&ps_val, &als_val);
    
33.   //when the sensor value is acquired
    
34.   if (rc == 0) {
    
35.     Serial.print("PS:");
    
36.     Serial.print(ps_val);
    
37.     Serial.println();
    
38. 
    
39.     //LEDs light up when approaching
    
40.     if(ps_val > 5){
    
41.       ps_val  = 500 - ps_val;
    
42.       if(ps_val < 0){
    
43.          ps_val = 0;
    
44.       }
    
45.       simpleLED(ps_val/10);
    
46.     }
    
47.    
    
48.     if (als_val != RPR0521RS_ERROR) {
    
49.       Serial.print("ALS:");
    
50.       Serial.print(als_val);
    
51.       Serial.println();
    
52.     }
    
53.   }
    
54.   delay(5);
    
55. }
    
56. 
    
57. int LEDtale[10];  //arrangement for the trajectory of LED
    
58. 
    
59. //
    
60. //Lights individually
    
61. //
    
62. void simpleLED(int delaytime){
    
63.   uint16_t i, j;
    
64.   j=0;
    
65.   for(i=0; i < ledtape.numPixels(); i++) {
    
66.     ledtape.setPixelColor(i, rotateColor(((i) * 256 / ledtape.numPixels()) & 255));
    
67.     LEDtale[0]  = rotateColor(((i) * 256 * 9/10 / ledtape.numPixels()) & 255);
    
68. 
    
69.     for(j=1; j < 10; j++){
    
70.       LEDtale[j]  = rotateColor(((i) * 256 * (10-j)/10 / ledtape.numPixels()) & 255);
    
71.       uint16_t m = i-j;
    
72.       if(m < 0){
    
73.         m += 50;
    
74.       }
    
75.       ledtape.setPixelColor(m, LEDtale[j]);
    
76.     }
    
77. 
    
78.     ledtape.show();
    
79.     for(j=1; j < 10; j++){
    
80.       uint16_t m = i-j;
    
81.       if(m < 0){
    
82.         m += 50;
    
83.       }
    
84.       delay(0);
    
85.       ledtape.setPixelColor(m, ledtape.Color(0,0,0));
    
86.       ledtape.show();
    
87.     }
    
88.     ledtape.setPixelColor(i, ledtape.Color(0,0,0));
    
89.     ledtape.show();
    
90.   }
    
91.   ledtape.show();
    
92.   delay(delaytime);
    
93. }
    
94. 
    
95. 
    
96. //RGB color transition function
    
97. uint32_t rotateColor(byte WheelPos) {
    
98.   if(WheelPos < 85) {
    
99.    return ledtape.Color(WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, 0);
    
100.   } else if(WheelPos < 170) {
     
101.    WheelPos -= 85;
     
102.    return ledtape.Color(255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3);
     
103.   } else {
     
104.    WheelPos -= 170;
     
105.    return ledtape.Color(0, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3);
     
106.   }
     
107. }
     

复制代码

接近传感器的输入应检查来自传感器评估套件的采样。 目的是处理从传感器输入的数值。 如果您只需用if语句对传感器作出响应，则只需打开/关闭LED即可。 通过将传感器的值传递给点亮LED并改变LED点亮方式的功能，可以创建更多的交互式照明效果。

1. 
   
2. //LEDs light up when approaching
   
3.     if(ps_val > 5){
   
4.       ps_val  = 500 - ps_val;
   
5.       simpleLED(ps_val/10); //Use the sensor value to light the LEDs
   
6.     }
   

复制代码

simpleLED函数用于是点亮LED灯条，但是我们需要更改它，以便从LED灯条的开始到结束逐一点亮LED。 这可能是不够的，所以这次我们使用一个数组来使LED灯条在一定程度上线性地发光。

在数组中，我们保持照明方法10次，然后从当前发光的LED的位置开始计数。

1. int LEDtale[10];  //arrangement for the trajectory of LED

复制代码

程序的这个部分是非常好玩的。 请随意根据您的喜好进行定制。

3.  让我们点亮吧！

让我们看看实际的灯光！

随着接近距离的改变，LED灯条的光速也变化。

你可以在黑暗的房间试试，灯光看起来会更棒！

今天，我们通过使用传感器评估套件的接近传感器，制作了一个交互式的LED灯条。 你可以进一步做一个大规模的LED灯条，或添加更多的LED来制作灯带。 这些灯光很容易把你的家变成一个假日仙境！