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[ESP8266/ESP32] 基于ESP32 PICO D4设计的单体翻页时钟

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ESP32-单体翻页时钟

这是一个基于ESP32-PICO-D4设计的单体翻页时钟，其主要特点是采用电机内置结构，体积小巧、并且结构件大部分都采用PCB，整体没有用到一条线，十分简洁。

先上视频：

开源文件

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PCB工程(嘉立创EDA专业版)
3D打印文件（stl）
程序源码

零件BOM

开源协议————————————————————————————————————————————————————————

本项目为GPL3.0协议，使用、修改后的软件同样以GPL协议开源，并保留原作者的版权信息。

项目相关功能
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目前有两个版本：

二十四时辰：esp系统时间 + sntp校时

天气预报：数据来源心知天气：https://www.seniverse.com/

项目属性
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本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

项目进度
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本项目已经实现基本功能，能够准确显示时间和天气信息。

设计原理
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3D模型

本结构的特点就是用PCB做框架，电机内置，把叶片滚轮设计成滑环就可以实现电机360度旋转。这种设计

优点就是空间利用率高，使结构更加紧凑。缺点就是成本较高，不易装配和维护。

结构零件

整个结构所用的PCB。

叶片

24片版本PCB厚度0.8mm（有点大材小用），当然也可以使用面板打印，如果是60片版的厚度需要≤0.5mm。

二十四时辰对照表

上面两个版本主要是为了验证可行性，所以图案相当的直男。0.8mm不支持彩色丝印，彩色图案最好选择双面面板打印或者其他工艺。下面是我在网上找到的一些图案，大家可以参考一下。

二十四时辰

天气图标

主控&底板&侧板

主要器件：

主控芯片：ESP32-PICO-D4
电机驱动：TMC2209
无线充电：BQ51013B（这个版本翻车了，暂时不能用）
锂电池充电：TP4065
5V稳压芯片：TPS63002

目前底板无线充电还不能用，开关机电路也还需要改进，其他功能正常。因为程序和硬件都没有考虑低功耗问题，所以电池坚持不了多久。测试待机电流10mA左右，电机运行电流200mA左右，建议插电使用。

主控和底板已经在嘉立创SMT贴好

只需要补焊接线柱和排母就可以了

主控和侧板使用彩色丝印，PCB厚度只能1.6mm。

这里需要注意的是弹簧顶针是从PCB背部穿过来的，并不是贴在表面的。这样做的目的是可以选择更大行程提高容错率。

叶片滚轮

叶片滚轮（滑环）有24/60两个版本，厚度1.6mm

每块滑环PCB连接一相（A/B相两条线），然后通过四根铜柱连接到触点。两块滑环PCB要旋转180度连接。

电机与滑环是通过弹簧排针和触点连接，电机与转接PCB（厚度0.8mm）焊好后一定要用热熔胶固定好，否

则容易损坏电机。除了基本的元件外还有一些接线柱、弹簧顶针（POGOPIN）、焊接铜套等后面会给BOM表。

电机选择的是GM15BY永磁步进电机，推荐买减速比100以上，不焊线，轴长4.4/5mm版本

因为叶片PCB比较硬，很难形变，所以需要打印一个辅助装配叶片的零件，然后按照顺序装配就可以了

器件BOM

软件说明
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程序比较简单，网上已经有很多网络时钟的开源代码，把显示部分改成控制步进电机就可以了。

代码我稍微封装了一下，更换不同叶片只需要修改几个参数就可以了

void ClockTask(void *arg)
{
    EventBits_t uxBits;
    Clock_config_t clockConfig = {
        .wifiConfig = {
            .sta = {
                "ssid", //ssid
                "password", // password
                .bssid_set = false,
            }
        },
        .ntpUrl = "ntp.aliyun.com",
        .userKey = "userKey", //心知天气userKey
        .location = "guangzhou",
        .powerPin = GPIO_NUM_4,
        .pages = 24, //叶片数
        .ntpInterval = 30,//网络校准时间间隔/分钟
        .speed = 2000, // 电机速度
        .compensation = 1000, //步进数误差补偿
        .stepperConfig = {
            .stepPin = 27, 
            .dirPin = 26, 
            .enPin = 25,
            .ms1Pin = 14, // 细分控制
            .ms2Pin = 12, //
            .timer_group = TIMER_GROUP_0,
            .timer_idx = TIMER_1,
            .miStep = MICROSTEP_16,  //电机驱动细分
            .stepAngle = 0.086//0.086 0.12 步进电机减速后的步进角
        }
    };
    Clock1.config(&clockConfig);
    Clock1.init();
    vTaskDelay(1000/portTICK_PERIOD_MS);
    Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
    //Clock1.runPages(Clock1.getWeatherCode());
    while (1)
    {
        uxBits = xEventGroupWaitBits(
                       clock_event_group,
                       SNTP_BIT | BTNJUMP_BIT | BTNLONG_BIT,
                       pdTRUE,
                       pdFALSE,
                       60000/portTICK_PERIOD_MS );//60000/portTICK_PERIOD_MS portMAX_DELAY
        if(uxBits & SNTP_BIT)//时间校准事件
        {
            //Clock1.runPages(Clock1.getWeatherCode());
            //Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
        }
        else if (uxBits & BTNJUMP_BIT)//按键短按跳变/松开
        {
            Clock1.runInf(200); //短按微调时间
        }
        else if (uxBits & BTNLONG_BIT)//按键长按
        {    
            Clock1.powerOFF();//长按关机
        }
        else //最大等待时间，这里是一分钟刷新一次。
        {     
            Clock1.runPages(Clock1.getTimeHour());
        }
      }
    }
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