WS2812D幻彩炫酷摩天輪

簡(jiǎn)介

這是一個(gè)（設(shè)計(jì)上）可以（實(shí)際上不能）轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)光“摩天輪”玩具：

發(fā)光部件使用WS2812D-F8幻彩燈珠，每顆燈珠都能實(shí)現(xiàn)256級(jí)RGB亮度調(diào)節(jié)；

轉(zhuǎn)動(dòng)部件采用24byj-48步進(jìn)電機(jī)（然而實(shí)際上轉(zhuǎn)不動(dòng)，只能作為裝飾）；

控制部件采用esp-12f模組，這是一個(gè)基于esp8266 WiFi物聯(lián)網(wǎng)MCU的模塊，價(jià)格十分美麗，支持Arduino編程，同時(shí)支持接入WiFi通過手機(jī)APP控制；

軟硬件參數(shù)

電源輸入 DC 12V （幻彩燈珠最高亮度下）至少有1.5A的帶載能力，DC5.5*2.1接口

轉(zhuǎn)動(dòng)部件 四相五線步進(jìn)電機(jī)

按鈕 2個(gè)按鈕：復(fù)位按鈕（靠近銅柱）、編程/用戶自定義按鈕（遠(yuǎn)離銅柱）

指示燈 3個(gè)LED指示燈：電源指示燈（靠近電源輸入口，紅色）、用戶自定義指示燈（靠近編程按鈕，紅色）、保留指示燈（位于WiFi模組上，藍(lán)色，未使用）

物聯(lián)網(wǎng) 支持IEEE 802.11 b/g/n ，僅支持2.4GHz WiFi ，可自己創(chuàng)建WiFi熱點(diǎn)，亦可連接現(xiàn)有WiFi網(wǎng)絡(luò)

開發(fā)環(huán)境及固件 使用Arduino IDE 開發(fā)的Arduino 應(yīng)用程序

原理圖介紹

1.電源部分

使用DC-DC將 DC 12V輸入轉(zhuǎn)換為供LED燈和（轉(zhuǎn)不起來的）步進(jìn)電機(jī)的DC 5V，以及供MCU的3.3V。

2.控制部件

使用ESP12F模組 ，同時(shí)控制（轉(zhuǎn)不起來的）步進(jìn)電機(jī)和LED，也能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能。

3.步進(jìn)電機(jī)

使用ULN2003達(dá)林頓晶體管驅(qū)動(dòng)24BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)，然而實(shí)際上阻力太大并不能轉(zhuǎn)起來，后續(xù)將考慮升級(jí)42/57步進(jìn)電機(jī)。

4.LED

使用60顆WS2812D-F8幻彩LED燈珠組成摩天輪的輪盤。

PCB介紹

1.摩天輪 輪盤 Wheel

外輪盤 Wheel(Outer)用于發(fā)光、顯示動(dòng)畫，它由4塊相同的10*10(cm)扇形組成一個(gè)20*20(cm)的超大圓環(huán)，每個(gè)扇形有6+9共15顆LED，整個(gè)輪盤有24+36共60顆LED

內(nèi)輪盤 Wheel(Inner)用于連接外部輪盤。

4個(gè)外輪盤和1個(gè)內(nèi)輪盤相互拼接，共同組成整個(gè)輪盤。

2.支撐部件 Support

上支撐部件 Support(Part1) 用于固定步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與輪盤相連。

下支撐部件 Support(Part2) 用于連接底板與上支撐部件。

上支撐部件和下支撐部件相互拼接，共同組成整個(gè)支撐部件。

3.底板 Bottom

上底板 Bottom(Part1) 沒有任何電氣功能的裝飾板，遮蓋下底板中的元器件，同時(shí)支撐 支撐部件

下底板 Bottom(Part2) 。本項(xiàng)目中幾乎所有的電氣功能均在此，包含電源、LED/步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制部件及其調(diào)試接口。

上底板和下底板通過M3銅柱連接。

安裝步驟

1.組裝輪盤

將4塊外輪盤PCB和1塊內(nèi)輪盤PCB的底層朝上，然后把連接點(diǎn)焊接起來，共同組成一塊巨型PCB。

然后焊接WS2812D-F8燈珠，注意R18和R19兩個(gè)電阻焊點(diǎn)，正確地組合它們將決定下一個(gè)被點(diǎn)亮的LED位置

2.組裝支撐部件

將步進(jìn)電機(jī)安裝到上支撐部件上（由絲印的方向），然后上支撐部件板上三個(gè)孔分別塞一顆M3螺絲，十字或一字部分朝輪面方向，把它們焊死，最后長(zhǎng)的那部分安裝一個(gè)直徑4mm 長(zhǎng)度10mm的彈簧。

下支撐部件稍后組裝。

3.組裝底板

焊接下底板全部元件（推薦使用SMT），建議焊接電源部分后先測(cè)量一下5v和3.3v端輸出電壓，以免造成不必要的麻煩。務(wù)必接上串口調(diào)試線。

將下支撐部件的底部焊盤焊接到下底板的對(duì)應(yīng)位置上，然后它的頂部穿過上底板（LOGO朝上）的孔，使用M3螺絲和銅柱固定住兩塊底板，最后將上支撐部件和下支撐部件焊在一起。

固件燒寫&調(diào)試&玩耍步驟

1.安裝開發(fā)環(huán)境

請(qǐng)自行安裝Arduino IDE和ESP8266開發(fā)環(huán)境（具體方法請(qǐng)自行上網(wǎng)搜索）。

2.編程，寫入固件

通電，串口調(diào)試線接USB轉(zhuǎn)串口模塊（請(qǐng)自備），燒寫前先按住編程按鈕（不要松手）再按下復(fù)位按鈕，待ESP-12F模組自帶的藍(lán)色LED閃爍后方可松手，才能使模組進(jìn)入燒寫固件模式，使用Arduino自帶的燒寫方式，燒寫完成后需要手動(dòng)復(fù)位模組。

3.開始玩耍

幻彩LED應(yīng)該會(huì)顯示動(dòng)畫，按編程按鈕（與用戶自定義按鈕合二為一）可切換動(dòng)畫。示例代碼中共有4款動(dòng)畫，更多更好玩的效果敬請(qǐng)自由探索。

提示：使用Arduino 的 Adafruit Neopixel 庫(kù)。