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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_mbs706的博客

10 人参与  2022年01月25日 10:18  分类 : 《关注互联网》  评论

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文章目录

  • 一、作品背景
  • 二、功能要求
  • 三、实现基础功能
    • （一）、首先是要选材
    • （二）、原理图设计
    • （二）、第一版本PCB设计
    • （三）、焊接PCB板
    • （四）编写单片机程序
    • （五）下载程序验证
  • 四、外壳设计
    • （一）CAD图纸设计
    • （二）磨砂亚克力板
  • 五、重新设计PCB
  • 六、QT安卓APP设计
    • （一）界面设计
    • （二）QT程序设计
    • （三）APP功能设计

作品哔哩哔哩视频：【待上映】
资料链接：【待更新】
在这里插入图片描述

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。
在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述

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，
在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述
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
在这里插入图片描述
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:
在这里插入图片描述

3D:
在这里插入图片描述
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：
在这里插入图片描述

（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
在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

（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
在这里插入图片描述

五、重新设计PCB

重新布局设计出来第3版本成品板：PCBV1.3
在这里插入图片描述
这是打样后焊接好的样子：
在这里插入图片描述

六、QT安卓APP设计

（一）界面设计

在这里插入图片描述

（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.toUtf8();
           socket->write(arrayData);
           s.clear();
           arrayData.clear();
       }
       last_Color = Color_sum;

    });
    //色块按钮
    // QPushButton *phbutton[10];
    for(int i=0; i<10; i++)
    {
        int r,g,b;
        r = FileInfo->color_tab[i]>>16;
        g = (FileInfo->color_tab[i]>>8)%256;
        b = FileInfo->color_tab[i]%256;
        phbutton[i] = new QPushButton(this);
        if(i<5)phbutton[i]->setGeometry(90+i*200*src_w/1080,1600*src_h/2267,100*src_w/1080,100*src_h/2267);
        else if(i>=5)phbutton[i]->setGeometry(90+(i-5)*200*src_w/1080,1800*src_h/2267,100*src_w/1080,100*src_h/2267);
        QString s = QString("background-color: rgb(%1, %2, %3);").arg(r).arg(g).arg(b);
        phbutton[i]->setStyleSheet(s);
        phbutton[i]->setWindowFlags(Qt::WindowStaysOnTopHint);
        connect( phbutton[i],&myPushButton::clicked,[=](){
            int r,g,b;
            if(SaveColorFlag != 0)
            {
                r = Color_sum.red();
                g = Color_sum.green();
                b = Color_sum.blue();
                SaveColorFlag = 0;
                update();
                FileInfo->color_tab[i] = (r<<16)+(g<<8)+b;
                QString s = QString("background-color: rgb(%1, %2, %3);").arg(r).arg(g).arg(b);
                phbutton[i]->setStyleSheet(s);
            }
            else
            {
                r = FileInfo->color_tab[i]>>16;
                g = (FileInfo->color_tab[i]>>8)%256;
                b = FileInfo->color_tab[i]%256;
                Color_sum.setRgb(r,g,b,Color_sum.alpha());
                ColorSlider_paint_Flag = 2;
            }
        });
    }

（三）APP功能设计

1、主界面功能

按钮功能说明
连接按钮进入蓝牙连接界面/双击连接设备
关于按钮进入软件介绍/升级MCU界面
红色滑动条调节红色色彩
绿色滑动条调节绿色色彩
蓝色滑动条调节蓝色色彩
灰白滑动条调节总体亮度
颜色预览球预览当前显示颜色
颜色快捷显示单击可以显示按钮颜色
显示模式显示模式切换
底部信息显示显示接收到的信息/欢迎信息
连接信息显示显示当前连接状态

先点颜色预览球，会出现保存选择框，
再点击颜色选择按钮，即可保存当前调节好的颜色在这里插入图片描述

2、蓝牙连接界面

按钮功能说明
设备连接选择双击连接设备
返回按钮返回主界面

1、连接成功自动返回主界面
2、自动连接功能：打开APP无需动作，自动找寻蓝牙彩灯设备自动连接，无需手动连接
在这里插入图片描述

3、关于界面

按钮功能说明
作者信息显示只读
返回按钮返回主界面
显示版本蓝牙彩灯应答信号 例如1.2版本闪红灯1次，绿灯两次
升级MCU连接好蓝牙，点击升级，可以使单片机软件升到当前版本，软件版本一样切勿反复升级，可能升级失败
升级进度条显示升级进度 单片机升级失败后需要进入升级模式重新升级，否则将无法正常使用。

在这里插入图片描述

4、升级代码提示

显示类型显示内容
升级失败蓝牙彩灯显示红色
升级成功蓝牙彩灯显示绿色
升级过程蓝牙彩灯显示淡蓝色进度

在这里插入图片描述


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