哥特摩天轮

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1、工程简介

这是一个（设计上）可以（实际上不能）转动的发光“摩天轮”玩具。

• 发光部件使用WS2812D-F8幻彩灯珠，每颗灯珠都能实现256级RGB亮度调节；

• 转动部件采用24byj-48步进电机（然而实际上转不动，只能作为装饰）；

• 控制部件采用esp-12f模组，这是一个基于esp8266 WiFi物联网MCU的模块，价格十分美丽，支持Arduino编程，同时支持接入WiFi通过手机APP控制。

2、软硬件参数

• 电源输入 DC 12V （幻彩灯珠最高亮度下）至少有1.5A的带载能力，DC5.5*2.1接口

• 转动部件 四相五线步进电机

• 按钮 2个按钮：复位按钮（靠近铜柱）、编程/用户自定义按钮（远离铜柱）

• 指示灯 3个LED指示灯：电源指示灯（靠近电源输入口，红色）、用户自定义指示灯（靠近编程按钮，红色）、保留指示灯（位于WiFi模组上，蓝色，未使用）

• 物联网 支持IEEE 802.11 b/g/n ，仅支持2.4GHz WiFi ，可自己创建WiFi热点，亦可连接现有WiFi网络

• 开发环境及固件 使用Arduino IDE 开发的Arduino 应用程序

3、原理图介绍

1.电源部分

使用DC-DC将 DC 12V输入转换为供LED灯和（转不起来的）步进电机的DC 5V，以及供MCU的3.3V。

2.控制部件

使用ESP12F模组 ，同时控制（转不起来的）步进电机和LED，也能实现物联网功能。

3.步进电机

使用ULN2003达林顿晶体管驱动24BYJ-48 步进电机，然而实际上阻力太大并不能转起来，后续将考虑升级42/57步进电机。

4.LED

使用60颗WS2812D-F8幻彩LED灯珠组成摩天轮的轮盘。

4、PCB介绍

1.摩天轮 轮盘 Wheel

• 外轮盘 Wheel(Outer)用于发光、显示动画，它由4块相同的10*10(cm)扇形组成一个20*20(cm)的超大圆环，每个扇形有6+9共15颗LED，整个轮盘有24+36共60颗LED。

• 内轮盘 Wheel(Inner)用于连接外部轮盘。

• 4个外轮盘和1个内轮盘相互拼接，共同组成整个轮盘。

2.支撑部件 Support

• 上支撑部件 Support(Part1) 用于固定步进电机，步进电机的转子与轮盘相连。

• 下支撑部件 Support(Part2) 用于连接底板与上支撑部件。

• 上支撑部件和下支撑部件相互拼接，共同组成整个支撑部件。

3.底板 Bottom

上底板 Bottom(Part1) 没有任何电气功能的装饰板，遮盖下底板中的元器件，同时支撑部件。

下底板 Bottom(Part2) ，本项目中几乎所有的电气功能均在此，包含电源、LED/步进电机驱动器、控制部件及其调试接口。

上底板和下底板通过M3铜柱连接。

5、安装步骤

1.组装轮盘

将4块外轮盘PCB和1块内轮盘PCB的底层朝上，然后把连接点焊接起来，共同组成一块巨型PCB。

然后焊接WS2812D-F8灯珠，注意R18和R19两个电阻焊点，正确地组合它们将决定下一个被点亮的LED位置。

2.组装支撑部件

将步进电机安装到上支撑部件上（由丝印的方向），然后上支撑部件板上三个孔分别塞一颗M3螺丝，十字或一字部分朝轮面方向，把它们焊死，最后长的那部分安装一个直径4mm 长度10mm的弹簧。

下支撑部件稍后组装。

3.组装底板

焊接下底板全部元件（推荐使用SMT），建议焊接电源部分后先测量一下5v和3.3v端输出电压，以免造成不必要的麻烦，务必接上串口调试线。

将下支撑部件的底部焊盘焊接到下底板的对应位置上，然后它的顶部穿过上底板（LOGO朝上）的孔，使用M3螺丝和铜柱固定住两块底板，最后将上支撑部件和下支撑部件焊在一起。

6、固件烧写

1.安装开发环境

请自行安装Arduino IDE和ESP8266开发环境（具体方法请自行上网搜索）。

2.写入固件

通电，串口调试线接USB转串口模块（请自备），烧写前先按住编程按钮（不要松手）再按下复位按钮，待ESP-12F模组自带的蓝色LED闪烁后方可松手，才能使模组进入烧写固件模式，使用Arduino自带的烧写方式，烧写完成后需要手动复位模组。

3.开始玩耍

幻彩LED应该会显示动画，按编程按钮（与用户自定义按钮合二为一）可切换动画。示例代码中共有4款动画，更多更好玩的效果敬请自由探索。

7、电路设计欣赏

原理图（点击进入立创EDA编辑器打开）

PCB图（点击进入立创EDA编辑器打开）

3D图

更多详情及附件，可从原工程查看。

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