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一个关于摩天轮的传说，一起坐摩天轮的恋人最终会以分手告终，但当摩天轮达到最高点时，如果与恋人亲吻，就会永远一直走下去，传说摩天轮的每个盒子里都装满了幸福。
当仰望摩天轮的时候，就是在仰望幸福，幸福有多高，摩天轮就有多高。当渴望得到幸福但幸福又迟迟没有到来的时候，试着坐上摩天轮等待它慢慢升高，直到最顶端，俯视所看到的一切，其实所要的幸福很简单。
这是今年，也就是2022年5月3日，这一天我记得很清楚，那是我第一次和妻子一起去做摩天轮，当我看到它的时候，第一个感觉就是灯光很炫酷，同时又在缓慢旋转，坐在里面的人们肯定很幸福。作为工科男的我，就在构思能不能把这个摩天轮仿造它的功能和结构做出来，送给她，因为她经常抱怨我一直没带她去坐摩天轮，做出来放在家里面肯定也很幸福。下图为重庆娱乐小镇的摩天轮。照片看起来可能平平无奇，现场效果绝对震撼。
图 1 娱乐小镇摩天轮夜景
图 2 娱乐小镇摩天轮白天
接下来就是我自己设计的山顶之光摩天轮，通过SolidWorks画图，机械设计，然后三维猴3D打印，再到电路图画图，pcb打板，硬件电路焊接，stm32底层开发，Android程序开发，耗费3个月左右时间，当然是抽空做的，最终设计出来了，如下图所示。
时间显示（白天）
时间显示（夜晚）
表白模式（白天）
表白模式（夜晚）
音乐律动模式
彩虹灯
山顶之光摩天轮功能，通过单片机、3D打印和手机移动端控制，实现摩天轮的动力控制系统，灯光控制系统，包括但不限于文字、动画、图片和实时时间等显示。
可以用于室内、夜晚的户外以及商场，增加家庭和生活中的幸福感，可以用于恋人之间爱情的表达和传送。同时该项目采用模块化设计，小学生也可以进行轻松组装，配合移动端软件一起来实现魔幻又吸引人的摩天轮功能，所以也适合用于现在小学生的科创课内容，也可以作为大学生实训套件,比如单片机实训课，用于现代化教学。全部功能见思维导图，如下图所示。
图 5 山顶之光摩天轮功能思维导图
注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。
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原创作品，未公开
注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。
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注：利他即利己，请认真阅读下述内容。
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图 6 摩天轮核心板电路图
整个摩天轮的核心控制板，包括电机驱动，ws2812b彩色灯驱动，数据通信等功能。
2.DRV8833PWPR电机驱动芯片
驱动5V电机，支持PWM调速，电机正反转。摩天轮动力驱动使用的电机是N20减速电机，6V10转，1：:1000，扭矩2.2kg。
图 7 N20减速电机
3.ds3231高精度时钟芯片
用于实现该硬件设备获取当前实时时间的功能。该模块器件包含电池输入端，断开主电源时仍可保持精确计时。集成微机电系统(MEMS)提高了器件的长期精确度，并减少了生产线的元件数量。
4.有人科技USR-C216 WiFi模块
图 8 有人USR-C216WiFi模块
用于移动端APP和底层硬件板子之间的数据通信功能，同时支持NTP时间功能，联网后可以自动获取网络时间。
5.支持四路ws2812b彩色灯控制接口
摩天轮PCB核心板电路图和3d视图，如下图所示。
图 9 摩天轮核心板pcb板
图 10 摩天轮核心板3D视图
摩天轮PCB核心板实物如下图所示。
为什么要把360度的图案圆盘拆分成四分之一的小圆弧来做，这里是本项目设计的一个小技巧。这样去设计可以很好的节约成本，做成整体的话，会偏贵，采用拼凑的方式，4块同样的PCB就可以组成一个大圆环，既节约了成本，又能达到每个灯珠的控制功能，所有这是该项目pcb的设计特色，供其他设计者们参考。
图 11 RGB圆盘8x8灯珠连线
一个RGB四分之一的圆盘，使用8*8=64颗ws2812b灯珠，把360度的圆盘，平均拆分为了4份，所以整个矩阵圆盘会用到8*8*4=256颗灯珠。
图 12 RGB圆盘圆弧灯珠连线
从图 12可以看出，这里的圆弧灯的控制信号线，和8*8的矩阵控制信号线是分开控制的，方便后续显示各种动画的使用。有10个ws2812b灯珠，总共会用4*10=40颗灯珠。
所以整个上顶之光摩天轮的会用到8*8*4+4*10=296颗灯珠，并且都能够独立控制。
摩天轮圆盘pcb电路图和3d视图，如下图所示。
图 13 圆盘pcb电路图
图 14 圆盘pcb 3d视图
图 15 山顶之光侧视图
图 16 山顶之光右视图
图 17 山顶之光正视图
图 18 山顶之光左视图
机械设计结构也是该项目的难点之一，因为会涉及到绞线的问题，要解决绞线，需要很详细的去分析摩天轮的传动结构。摩天轮圆盘灯珠和摩天轮座舱灯珠的电源线、以及控制信号线都需要接入到stm32核心控制板里面，但摩天轮圆盘又是时刻在转动的，如果没有处理好这个问题，摩天轮的图案显示以及灯光控制将不能实现。
简单的说就是在转轴上面增加导电环，深沟球轴承，以及导电环固定盖，三者配合起来才能不绞线。具体结构参考后面的视频演示。
图 19 转轴+深沟球轴承+导电环固定盖结构
图 20 导电环与深沟球轴承连接结构
图 21 底座1
图 22 底座2
图 23 上层舱盒
图 24 摩天轮圆盘
图 25 转轴
图 26 座舱
注：推荐使用嘉立创EDA。若选择其他EDA工具，请在附件上传PDF格式的原理图，PDF格式的PCB图纸，Gerber格式的PCB文件。这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。
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1.ws2812控制原理
图 27 ws2812b灯珠时序波形图
图 28 ws2812b数据传输方法
以上这是数据手册中提到的，WS2812驱动用的是单线归零码的通讯方式。不同占空比的方波代表1码或者0码，这里不同的占空比就是 0码或1码高电平时间/方波周期时间 。对于本次例程，我们就是改变PWM的占空比实现0码或1码的传输。
这里使用PWM+DMA的方式进行WS2812灯珠驱动。它可以实现数量和占空比可控的脉冲，具体实现原理是在开启DMA的情况下，定时器在每次计数满后，会自动将DMA传输过来的数据作为新一轮的比较数值。如果DMA传输的数据每次不同，那么每次的方波占空比就不一样的。在本例程中，我们将数据存放在一个数组，通过DMA传输数组的内容，根据数组中数据的个数和每个数据的大小，就能实现数量和占空比可控的PWM。
移动端程序使用Android Studio软件开发。手机与WiFi模块进行连接之后，再通过APP软件，可以对摩天轮进行本地或者远程的控制，让娱乐和生活结合在一起，功能包括调色控制、灯效控制、时钟控制、图形显示和情境模式等功能，由于时间较紧，目前移动端功能还在完善更新中。功能界面如下图所示。
图29 软件用户中心
图 30 调色控制
图 31 灯效控制
图 32 时钟控制
图 33 图形显示
图 34 情境模式
注：若您的项目涉及软件开发，请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。
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摩天轮核心板BOM表
山顶之光摩天轮四分之一圆盘BOM表
注：项目涉及的BOM清单。这个位置请上传BOM的截图。清单详情请以PDF的格式上传到附件中。建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。
请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。
点击zip下载大赛logo标识！ （大赛标识）.zip
视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；
视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。
更多详情：https://diy.szlcsc.com/posts/d76d9cb41705430e9a54e7a5feed07a5
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