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標(biāo)題: 51單片機(jī)（12MHz@12T）驅(qū)動WS2812B [打印本頁]

作者: xxd0708 時間: 2021-2-24 19:42
標(biāo)題: 51單片機(jī)（12MHz@12T）驅(qū)動WS2812B
本帖最后由 xxd0708 于 2021-2-24 21:43 編輯

本實驗創(chuàng)新點：RC電路產(chǎn)生非uS整數(shù)值的延時，使得單片機(jī)可以產(chǎn)生小于脈寬小于1uS的高電平

附件說明：
/*
*程序功能：驗證低速率單片機(jī)（51單片機(jī)在12MHZ晶振@12T）驅(qū)動WS2812B燈帶的可行性
*
*作者：xxd0708
*發(fā)布網(wǎng)址：m.raoushi.com
*程序版本：V1.00
*編寫時間 20210224
*聲明：本程序只供學(xué)習(xí)使用，未經(jīng)作者許可，不得用于其它任何用途
*
*硬件說明
*CPU：AT89S52 16K bytes flash ROM, 256 bytes data RAM
*程序版本：V1.00
*晶振頻率：12MHz @12T
*
*以AT89S52為例
*連接方式：
*    單片機(jī)          WS2812B燈帶
*    +5V
*    |
*    VCC——————|—————————— VCC
*             |
*    1K5電阻*
*             |
*    P00——————|———————————DIN
*             |
*          102電容*
*             |
*    GND——————|———————————GND
*
*原理：單片機(jī)與燈帶之間接入RC電路，P00工作在開漏工作方式，
*輸出1即上升沿由RC產(chǎn)生延時，數(shù)值由RC參數(shù)決定，而在輸出0下降沿?zé)o延時
*這樣就有可能產(chǎn)生小于1uS的高電位脈沖
*對WS2812而言，高電平時間小于0.45uS為邏輯0，大于時為邏輯1
*多次調(diào)整RC值使延時量符合要求（本程序要求上升沿延時在1.5~1.8us之間）
*
*調(diào)整經(jīng)驗：
*下載本程序后，根據(jù)發(fā)光情況調(diào)整，發(fā)白時說明WS2812識別為全1，延時量過小，需加大R或C；
*反之，不發(fā)光時說明識別為全0，延時量過小，需減小R或C；
*有彩光發(fā)出時再精確調(diào)整至合適值時，直到發(fā)光正常（實測RC值約為1.5uS，供參考）
*調(diào)試要有耐心，祝好運(yùn) :-)
*
*/

AT89S52_WS2812.zip

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keil工程文件

作者: xxd0708 時間: 2021-2-24 21:07
第一次上傳附件

AT89S52_WS2812.zip

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keil uv4工程文件

作者: xxd0708 時間: 2021-2-25 07:04
我實驗時RC調(diào)節(jié)過程:

作者: xxd0708 時間: 2021-2-25 07:19
我實驗時RC調(diào)整用了四次（R是上拉電阻，接在vcc與P00之間，C接在P00與GND之間）:
1.R取302（3K），C取102（0.001uF），燈全不亮。說明延時太大，高電平寬度不足，需減小R或C，為方便固定C調(diào)整R;
2.R改102（1K），全亮發(fā)白。說明延時太小，高電平過寬，0被識別成1，需加大R;
3.R取222（2K2），燈不亮。需減R;
4.R取152（1K5），發(fā)光正常。（此值供參考，根據(jù)PCB實際情況調(diào)整）
調(diào)節(jié)后經(jīng)一晚上的運(yùn)行，顯示正常，小馬拉大車實驗初告成功！

作者: xxd0708 時間: 2021-2-25 10:14
基本原理:
程序中發(fā)位0時為2uS高電平，發(fā)位1時為3uS高電平。
由于P00是開漏囗，下拉能力強(qiáng)而上拉能力由外部上拉電阻提供。所以對端口實際電壓而言，當(dāng)P00上拉電阻下拉電容時，由0上升到1為較慢的充電過程，而由1到0為快速放電過程（時間可忽略）。
另一方面，WS2812B輸入帶整形電路，由0轉(zhuǎn)1電壓門限為0.7Vcc，由1轉(zhuǎn)0電壓門限為0.3Vcc。如選擇并調(diào)整好R與C，使C上電壓充至0.7Vcc的時間大于1.55uS，則單片機(jī)發(fā)位0時，WS2812B實際收到的高電平時間小于2-1.55=0.45uS,發(fā)送位1時，多1uS必然大于0.45uS，從而滿足了驅(qū)動要求。
原理分析可行后，實際驗證按“先估算、后調(diào)整”的思想進(jìn)行。
由RC充放電原理知，從0到0.7倍電壓的時間約為1.2倍時間常數(shù)，我們需要大于1.55uS并小于2uS，取1.8uS為宜，故RC約為1.8/1.2=1.5uS。我選取了C為0.001uF的電容（102），R應(yīng)選1.5uS/0.001uF=1.5k的電阻（152）。
為實驗驗證，并考慮電器元件的誤差及PCB的附加電容的影響，選2倍及2/3倍為上下限電阻（3k與1k），用二分法逼近，最終運(yùn)行正常為1.5K，與理論值相符。（應(yīng)實際工作電壓或電路器件不同，允許一定偏差）
附手繪的電平轉(zhuǎn)換原理圖一張:

Screenshot_20210225_094151.jpg (436.73 KB, 下載次數(shù): 207)