桌面 RGB 氛围灯联动提醒器

需求洞察

你有没有过这种体验：深夜加班盯着屏幕，桌面的灯光突然变得刺眼或太暗？或者开会时桌灯亮着，主持人一直以为你没在认真听？又或者离开工位去倒水，回来发现 PC 已经进入休眠，桌面一团黑？

桌面灯光其实是空间情绪的延伸。但市面上的智能灯具普遍不便宜：Yeelight 灵动灯带 ¥169，小米智能台灯 ¥199，Nanoleaf 奇光板更离谱到 ¥700+。对于一个"就想让桌面灯光随状态变一变"的极客来说，性价比不够。

本项目的目标就是用 ¥88 的 BOM 物料，做出一个能根据环境光、时间、PC 状态自动切换灯效的氛围灯——而且支持二次开发（颜色、模式、触发逻辑都可在 Arduino 代码里改）。

核心痛点

• 久坐办公灯光单一：长时间单一色温容易视觉疲劳和情绪低落
• 不同状态难表达：专注 / 休息 / 会议 / 充电 4 种状态，颜色是最直观的表达
• 智能灯具贵：Yeelight / 小米 / Nanoleaf 普遍 100+，且不易二次开发
• PC 休眠无感知：离开工位倒水，回来发现 PC 已休眠，桌面一片黑

方案设计

本项目采用「感知 + 主控 + 显示 + 反馈」四件套架构，以 ESP32 为中心，外围 3 个模块各司其职：

4 种模式

模式优先级：会议 > 充电 > 休息 > 专注。即用户主动触发会议后会一直保持，直到串口收到 'r'（reset）才退出。

技术亮点

• 单线协议：WS2812 用单 GPIO 控制 12 颗 LED，省引脚
• I2C 总线复用：BH1750 + OLED 共用 GPIO 21/22 两条线
• 低功耗：ESP32 深度睡眠模式下，整机功耗 < 10mA
• 二次开发：所有模式/颜色/触发逻辑都可在 Arduino 代码里改

物料清单

总成本 ¥88，比 Yeelight 灵动灯带便宜 47%。所有物料在淘宝/嘉立创都能买到。

采购建议：ESP32 建议买带 Type-C 口的 V1 改进版（丝印清楚）；WS2812 选 12 颗环形（外径 50mm），不要选 16 颗或 24 颗（电流会超过 3A）；OLED 选 0.96 寸 4 针脚版本（VCC/GND/SCL/SDA），不要买 7 针 SPI 版本（接线复杂）。

接线与结构

按 ESP32 DevKit V1 的丝印实际位置说明（不是抽象 GPIO 编号）：

ESP32 排针位置参考

• 左侧排针（从下到上）：VIN / GND / D13 / D12 / D14 / D27 / D26 / D25 / D33 / D32 / D35 / D34 / VN / IO / VP / EN
• 右侧排针（从下到上）：3V3 / GND / D15 / D2 / D4 / RX2 / TX2 / D5 / D18 / D19 / D21 / RX0 / TX0 / D22 / D23

接线清单（带颜色 + 丝印）

⚠️ 关键提醒：

• WS2812 必须用外部 5V 电源，不要用 ESP32 的 VIN 或 3.3V（12 颗 LED 全亮峰值电流约 600mA，会烧 ESP32 稳压器）
• 务必共地：WS2812 的 GND 必须和 ESP32 的 GND 接在一起，否则 LED 会乱闪（这是最常见的故障）
• DIN 加 470Ω 电阻（可选）：在 WS2812 DIN 和 ESP32 D13 之间串联一个 470Ω 电阻，可减少信号反射导致的乱码
• 5V 电源加 1000μF 电容（可选）：在 5V 电源正负极之间并联一个电解电容，避免上电瞬间电流冲击

核心代码

使用 Arduino 框架，需要安装 3 个库：FastLED、BH1750、Adafruit_SSD1306。

#include <FastLED.h>
#include <Wire.h>
#include <BH1750.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define LED_PIN    13
#define NUM_LEDS   12
#define BRIGHTNESS 80
#define OLED_ADDR  0x3C

CRGB leds[NUM_LEDS];
BH1750 lightMeter(0x23);
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire, -1);

enum Mode { FOCUS, REST, MEETING, CHARGING };
Mode currentMode = FOCUS;

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // WS2812 初始化
  FastLED.addLeds<WS2812B, LED_PIN, GRB>(leds, NUM_LEDS);
  FastLED.setBrightness(BRIGHTNESS);
  FastLED.clear();

  // BH1750 初始化
  lightMeter.begin();

  // OLED 初始化
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, OLED_ADDR);
  display.display();
  delay(1500);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);

  // 开机自检：彩虹渐变
  for (int hue = 0; hue < 255; hue += 8) {
    fill_rainbow(leds, NUM_LEDS, hue, 8);
    FastLED.show();
    delay(20);
  }
  FastLED.clear();
}

void loop() {
  float lux = lightMeter.readLightLevel();
  int hour = hour();  // NTP 同步后可用

  // 模式自动切换
  if (Serial.available() > 0) {
    char cmd = Serial.read();
    if (cmd == 'm') currentMode = MEETING;
    else if (cmd == 'r') currentMode = FOCUS;
  }
  if (currentMode != MEETING) {
    if (lux < 50) currentMode = REST;
    else if (hour >= 22 || hour < 6) currentMode = REST;
    else currentMode = FOCUS;
  }

  applyMode();
  displayStatus(lux);
  FastLED.show();
  delay(1000);
}

void applyMode() {
  switch (currentMode) {
    case FOCUS:
      // 冷白渐变
      for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
        leds[i] = CHSV(160, 50, 200);
      }
      break;
    case REST:
      // 暖橙渐变
      for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
        leds[i] = CHSV(30, 200, 100);
      }
      break;
    case MEETING:
      // 静默全关
      FastLED.clear();
      break;
    case CHARGING:
      // 绿色呼吸
      uint8_t bri = beatsin8(15, 30, 200);
      for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) {
        leds[i] = CHSV(120, 255, bri);
      }
      break;
  }
}

void displayStatus(float lux) {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0);
  display.print(F("Mode: "));
  switch (currentMode) {
    case FOCUS:    display.println(F("FOCUS")); break;
    case REST:     display.println(F("REST")); break;
    case MEETING:  display.println(F("MEETING")); break;
    case CHARGING: display.println(F("CHARGING")); break;
  }
  display.setCursor(0, 20);
  display.print(F("Lux: "));
  display.println(lux, 0);
  display.setCursor(0, 40);
  display.print(F("Bri: "));
  display.println(BRIGHTNESS);
  display.display();
}

代码说明：

• 第 26 行 BH1750 lightMeter(0x23)：默认 I2C 地址 0x23，有的模块是 0x5C，需改
• 第 30 行 OLED_ADDR 0x3C：OLED 默认地址 0x3C（也可能是 0x3D）
• 第 53 行 Serial.read()：串口监视器发送 'm' 切会议，'r' 切回专注
• 第 56-60 行：模式判断逻辑（夜间 + 暗光 → 休息）
• 第 87 行 beatsin8(15, 30, 200)：FastLED 内置的"心跳"函数，每 4 秒一个呼吸周期

调试步骤

按以下顺序逐步调试，每步验证通过再进下一步（避免一次接 5 根线发现全错）。

第 1 步：WS2812 自检（5 分钟）

1. 接线：仅接 WS2812 的 5V、GND、DIN 三根线（电源用外部 5V，ESP32 仅接 DIN）
2. 烧录下面这段最小代码（FastLED 库自带的 Blink 示例）
3. 看到 12 颗灯全亮红色 → 接线正确
4. 看不到 → 检查：电源正负极是否接反、DIN 是否接对引脚、GND 是否共地

第 2 步：BH1750 自检（3 分钟）

1. 接线：BH1750 的 4 根线（VCC/GND/SDA/SCL）全接
2. 烧录下面这段代码（I2C Scanner）
3. 串口监视器看到 I2C device found at address 0x23 → 接线正确
4. 看不到 → 检查 I2C 地址（可能是 0x5C）、SDA/SCL 是否接反

第 3 步：OLED 自检（3 分钟）

1. 接线：OLED 的 4 根线全接（与 BH1750 共用 I2C 总线）
2. 烧录 Adafruit_SSD1306 库自带的 ssd1306_128x64_i2c 示例
3. 看到 OLED 显示一个跳动的方块 → 接线正确
4. 看不到 → 检查 I2C 地址（用 Scanner 扫，0x3C 或 0x3D）

第 4 步：整合测试（10 分钟）

1. 烧录上面的核心代码
2. 打开串口监视器（波特率 115200）
3. 应该看到 OLED 显示 Mode: FOCUS、Lux: xxx、Bri: 80
4. 用手机手电筒照 BH1750，Lux 数字应明显上升
5. 用手遮住 BH1750，Lux 数字应降到 0-10，且模式应自动切到 REST
6. 串口发送 m，灯应全关，OLED 显示 Mode: MEETING
7. 串口发送 r，灯恢复，OLED 显示 Mode: FOCUS

常见故障

• 灯完全不亮：检查外部 5V 电源是否通电（万用表测电源正负极应有 5V）、WS2812 的 GND 是否和 ESP32 共地
• 灯乱闪 / 颜色不对：大概率是 GND 没共地，或 DIN 信号线太长（建议 < 20cm）
• BH1750 一直返回 0：I2C 地址不对（试 0x5C）、SDA/SCL 接反、模块虚焊
• OLED 一直黑屏：I2C 地址不对（用 Scanner 扫）、VCC/GND 接反
• 模式不切换：串口监视器没打开、波特率不是 115200、代码没上传成功

设计图

架构图（ESP32 中心 + 4 个外围）

       ┌──────────────────────┐
       │   ESP32 DevKit V1    │
       │   (主控 + WiFi)      │
       └──────────┬───────────┘
                  │
      ┌───────────┼───────────┐
      │           │           │
   GPIO 13     I2C(21/22)   5V+3.3V
      │           │           │
      ▼           ▼           ▼
  ┌────────┐  ┌──────────┐  ┌────────┐
  │WS2812B │  │ BH1750 + │  │ 外部5V │
  │ 12颗环 │  │ OLED     │  │ 3A电源 │
  │ (显示) │  │(感知+UI) │  │(供电)  │
  └────────┘  └──────────┘  └────────┘

模式切换状态机

灯效色相对照表

扩展玩法

• 接 Home Assistant：ESP32 通过 MQTT 上报光照值，下班自动切夜间模式
• 加麦克风模块（MAX4466 ¥5）：检测到说话自动切 MEETING 模式
• 加人体红外（HC-SR501 ¥3）：离开工位 5 分钟自动切 CHARGING
• 改 24 颗灯环（¥25）：更亮的视觉效果，电流升到 5A（需换 5V/5A 电源）

金句

"光线是空间的表情，而 ESP32 让你成为光线的造型师。"

本项目总成本 ¥88，比 Yeelight 灵动灯带便宜 47%，4 种模式自动切换无需手动操作，BH1750 + WS2812 + OLED 三大件都是常用模块，二次开发空间大。动手做——这是属于极客的桌面美学。