零知派ESP32——BLE Mesh蓝牙组网智能灯控系统(PIR感应+W2812三档调色)

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目录

一、系统接线部分

[1.1 硬件清单](#1.1 硬件清单)

[1.2 接线方案表](#1.2 接线方案表)

[1.3 具体接线图](#1.3 具体接线图)

[1.4 接线实物图](#1.4 接线实物图)

二、核心代码讲解

[2.1 WS2812 驱动实现](#2.1 WS2812 驱动实现)

[2.2 BLE Mesh 控制逻辑](#2.2 BLE Mesh 控制逻辑)

[2.3 PIR 人体感应](#2.3 PIR 人体感应)

[2.4 硬件总开关](#2.4 硬件总开关)

三、项目结果演示

[3.1 操作流程](#3.1 操作流程)

[3.2 视频演示](#3.2 视频演示)

四、常见问题解答（FAQ）

[Q1：WS2812 初始化后显示乱码白光？](#Q1：WS2812 初始化后显示乱码白光？)

[Q2：PIR 触发后颜色恢复不对？](#Q2：PIR 触发后颜色恢复不对？)

Q3：按键抖动导致误触发？

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项目概述

本项目基于零知ESP32 和BLE Mesh 技术，实现了一款智能灯节点。手机通过nRF Mesh App可远程控制灯的开关 与亮度 ，同时本地PIR人体感应器 能自动开灯并延时关灯。与上个版本不同的是，PIR人体感应器的优先级较高，当识别到有人时，会强制显示白光，并屏蔽手机所有指令。

项目难点及解决方案

问题描述：PIR、BLE、硬件按键三个控制源并发触发时，灯光颜色与开关状态互相覆盖，导致恢复结果错误

解决方案： 为每一层控制源建立独立的状态保存变量（s_saved_xxx / s_sw_saved_xxx），严格按优先级在回调入口处拦截低优先级指令，各层状态互不共用

一、系统接线部分

1.1 硬件清单

元器件	型号	数量	说明
主控板	零知ESP32（ESP32-WROOM-32）	3	240MHz双核，内置BLE 5.0
OLED显示屏	SSD1306 0.96寸 128×64	3	I2C接口，3.3V供电
RGB彩灯模块	WS2812灯珠+去耦电容模块	3	内置去耦电容
数据线	USB Type-A to Micro-USB	1	烧录用
杜邦线	公对母/母对母	若干	连接用
手机	iOS/Android	1	安装nRF Mesh App
人体感应模块	HC-SR505 人体感应模块	3	检测人体或动物的移动热源
扩展板	零知派 ESP32 通用扩展板	1	提供OLED接口和按键，节省接线时间

1.2 接线方案表

以下引脚定义严格依据 project_config.h 中的宏定义，三台设备接线完全相同。

模块	模块引脚	ESP32引脚	说明
OLED SSD1306	VCC	3.3V	注意：只能接3.3V
OLED SSD1306	GND	GND	接地
OLED SSD1306	SDA	GPIO 21	I2C数据，对应OLED_SDA_GPIO
OLED SSD1306	SCL	GPIO 22	I2C时钟，对应OLED_SCL_GPIO
WS2812彩灯模块	DIN	GPIO 5	PWM控制，对应LED_GPIO
WS2812彩灯模块	VCC	3.3V	LED模块用3.3V供电
WS2812彩灯模块	GND	GND	接地
人体感应模块	VCC	5V	默认工作电压4.5~20V
人体感应模块	OUT	GPIO 18	输出引脚，对应PIR_GPIO
人体感应模块	GND	GND	接地
总开关按键	SW	GPIO 12	输入引脚，常开

1.3 具体接线图

​

OLED VCC务必接3.3V引脚，ESP32的5V引脚会损坏OLED、GPIO 21和GPIO 22之间无需外接上拉电阻；人体感应模块的正极+不能接3.3V，低于工作电压，模块输出引脚数据不正常；图中按键型号，弯钩相对的两个引脚默认是相连的，如果不确定，可以用万用表测试后再接线

1.4 接线实物图

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二、核心代码讲解

本项目代码基于上篇文章新增了WS2812 彩灯的功能，核心代码仅针对新添加部分做讲解，更多可以回顾上篇文章

2.1 WS2812 驱动实现

原项目使用 LEDC PWM 驱动单色 LED，改为 WS2812 后需换用 RMT 外设，利用精确时序发送 24bit 颜色数据（顺序为 G → R → B）

RMT 时序参数

信号	时间	Tick 数 (80MHz)
T0H（bit0 高电平）	400 ns	32
T0L（bit0 低电平）	850 ns	68
T1H（bit1 高电平）	800 ns	64
T1L（bit1 低电平）	450 ns	36
RES（复位低电平）	≥50 μs	4800

时钟务必设置为 80MHz（resolution_hz = 80 * 1000 * 1000），否则时序错误，WS2812 显示乱码白光。

核心驱动代码

/* WS2812 时序 Tick 数（80MHz，1 tick = 12.5ns） */
#define WS2812_T0H_TICKS  32
#define WS2812_T0L_TICKS  68
#define WS2812_T1H_TICKS  64
#define WS2812_T1L_TICKS  36
#define WS2812_RES_TICKS  4800

/* 写入颜色到灯珠（WS2812 顺序：G R B） */
static void ws2812_write(uint8_t brightness)
{
    uint8_t g = (uint16_t)s_g * brightness / 255;
    uint8_t r = (uint16_t)s_r * brightness / 255;
    uint8_t b = (uint16_t)s_b * brightness / 255;
    uint8_t payload[3] = {g, r, b};

    rmt_transmit_config_t tx_cfg = { .loop_count = 0 };
    rmt_transmit(s_rmt_chan, s_encoder, payload, sizeof(payload), &tx_cfg);
    rmt_tx_wait_all_done(s_rmt_chan, pdMS_TO_TICKS(10));
}

/* 渐变 Tick（在 FreeRTOS 任务中每 15ms 调用一次） */
void led_pwm_fade_tick(void)
{
    if (s_current == s_target) return;
    if (s_current < s_target) {
        uint8_t d = s_target - s_current;
        s_current += (d > FADE_STEP) ? FADE_STEP : d;
    } else {
        uint8_t d = s_current - s_target;
        s_current -= (d > FADE_STEP) ? FADE_STEP : d;
    }
    ws2812_write(s_current);
}

2.2 BLE Mesh 控制逻辑

三档调色实现

将 Generic Level 模型的范围（-32768 ~ 32767）平均分为三段，每段对应一种色调：

Level 范围	色调	RGB 值	效果
-32768 ~ -10923	冷色调	(100, 150, 255)	蓝白冷光
-10922 ~ 10922	自然暖白	(255, 180, 80)	暖白光
10923 ~ 32767	暖黄色	(255, 220, 30)	温暖黄光

static void apply_level_color(int16_t lv)
{
    if (lv < -10923) {
        led_pwm_set_color(100, 150, 255);   // 冷色调
    } else if (lv <= 10922) {
        led_pwm_set_color(255, 180, 80);    // 自然暖白
    } else {
        led_pwm_set_color(255, 220, 30);    // 暖黄色
    }
}

优先级控制逻辑

系统存在三层控制，优先级从高到低：

优先级	控制源	行为
🔴 最高	硬件总开关	关闭时屏蔽 BLE 和 PIR，强制关灯
🟡 中	PIR 人体感应	有人强制白光，屏蔽手机所有指令
🟢 最低	手机 BLE 控制	正常开关 + 调色

2.3 PIR 人体感应

PIR 触发时保存当前灯光状态（开关 + 亮度 + 颜色），强制切换白光；人离开后完整恢复之前的状态。

static void pir_on_motion(void)
{
    s_pir_active = true;
    /* 保存当前状态 */
    s_saved_led_on     = g_local_led_on;
    s_saved_brightness = g_local_brightness;
    led_pwm_get_color(&s_saved_r, &s_saved_g, &s_saved_b);
    /* 强制白色开灯 */
    led_pwm_set_color(255, 255, 255);
    uint8_t bri = g_local_brightness ? g_local_brightness : 200;
    led_pwm_set(true, bri);
}

static void pir_on_idle(void)
{
    s_pir_active = false;
    /* 恢复之前的颜色和状态 */
    led_pwm_set_color(s_saved_r, s_saved_g, s_saved_b);
    led_pwm_set(s_saved_led_on, s_saved_led_on ? s_saved_brightness : 0);
    g_local_led_on     = s_saved_led_on;
    g_local_brightness = s_saved_brightness;
}
      

2.4 硬件总开关

使用 FreeRTOS 任务轮询 GPIO，检测下降沿（按下瞬间）触发 Toggle，50ms 防抖。

// 检测下降沿（按下）
if (last_level == 1 && cur_level == 0) {
    vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(50));  // 防抖
    if (gpio_get_level(MASTER_SW_GPIO) == 0) {
        s_master_on = !s_master_on;
        if (!s_master_on) {
            /* 关闭：强制关灯 */
            led_pwm_set(false, 0);
        } else {
            /* 开启：恢复正常控制模式 */
            led_pwm_set_color(255, 255, 255);
        }
    }
}

三、项目结果演示

3.1 操作流程

编译与烧录

①打开 main/project_config.h，将 #define NODE_ID 0修改为对应设备编号（0~2）

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②设置目标芯片，点击底部任务栏"Set Espressif Device Target"设置IDF_TARGET芯片为ESP32

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③烧录并打开串口监视器，通过日志和操作数据进行调试

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手机配网

①打开nRF Mesh App → Network → 右上角"+"扫描

通过UUID第三字节（00,01,02,03,04）识别节点，依次配网（选择No OOB）

②配网成功后，节点LED闪烁三次，OLED显示变为已配网状态，为每个节点的OnOff Server和Level Server绑定App Key 1​​

创建分组与订阅

在Groups界面创建 Node 0,1、Node 1,2、Node 0~2 三个分组，为每个节点的OnOff Server和Level Server订阅相应分组

功能控制

单灯控制：在Network中选择节点，使用ON/OFF和Level滑块

分组控制：在Groups中选择分组，使用ON/OFF和+/-按钮

感应控制：模拟人体走动触发灯光的开关

3.2 视频演示

零知派ESP32---BLE Mesh蓝牙组网智能灯控系统

本视频展示了基于ESP32多节点的BLE Mesh智能灯控系统的完整操作流程。包括：三台ESP32在nRF Mesh App的配网全过程、分组控制下的WS2812三档色调切换（冷色调 / 暖白 / 暖黄）、OLED状态显示、PIR人体感应自动触发白光及离开后恢复原始灯光状态，以及硬件总开关一键切换系统启停。

四、常见问题解答（FAQ）

Q1： WS2812 初始化后显示乱码白光**？**

A：检查 RMT 时钟是否设为 80MHz，时序 Tick 数是否与上文一致。10MHz 时钟会导致时序放大 8 倍，WS2812 无法识别。

Q2： PIR 触发后颜色恢复不对**？**

A：确认 led_pwm_set() 内部没有强制重置颜色为白色，颜色应只在

led_pwm_set_color() 中修改。

**Q3：**按键抖动导致误触发？

A：轮询任务检测到下降沿后延迟 50ms 再次确认电平，确保稳定后才切换状态。

项目资源整合

ESP-BLE-MESH 架构： ble-mesh-architecture

BLE Mesh API： bluetooth/esp-ble-mesh