如何将 ESP32-C3 与 CD4017 CMOS 十位计数器结合，制作一个“数字轮盘”

时间：2026-08-12 11:17:44

关键字： Wi-Fi 计数器 ESP32-C3

[导读]大家好，今天我将向大家介绍如何利用 ESP32-C3 超迷你微控制器与经典的 CD4017 CMOS 十位计数器组合，制作一个“数字轮盘”。当按钮被按下时，ESP32 向 CD4017 集成电路发送“时钟脉冲”，使 LED 灯依次闪烁。松开按钮后，系统会模拟减速效果，直到随机停在某个位置，并通过串口监视器或 Wi-Fi 报告最终结果。

大家好，今天我将向大家介绍如何利用 ESP32-C3 超迷你微控制器与经典的 CD4017 CMOS 十位计数器组合，制作一个“数字轮盘”。当按钮被按下时，ESP32 向 CD4017 集成电路发送“时钟脉冲”，使 LED 灯依次闪烁。松开按钮后，系统会模拟减速效果，直到随机停在某个位置，并通过串口监视器或 Wi-Fi 报告最终结果。

所需元件

电路图

本项目的接线非常简单!* 将 ESP32 的引脚 8 连接到 IC#1 的复位引脚(引脚 15)* 将 ESP32 的引脚 10 连接到 IC#1 的时钟引脚(引脚 14)* 将 ESP32 的引脚 9 连接到带上拉电阻的按钮开关 * 将 ESP32 的引脚 0 连接到带限流电阻的 Wi-Fi 指示 LED。其余接线请参考屏幕上的电路图。

为了更方便，我已为您设计了一块定制 PCB。

核心功能

我最初使用555定时器IC和几个CD4017 CMOS十进制计数器来制作这个LED轮盘项目。555定时器作为时钟振荡器，产生一个信号驱动CD4017十进制计数器。IC555的引脚3输出信号被输入到IC4017的引脚14。每当IC4017接收到一个脉冲时，就会增加计数，并激活下一个输出引脚(Q0至Q9)，从而形成LED的位移效果。

这种初始设计的主要缺点是，我必须手动处理计数操作。我希望实现一个系统，能够自动累加数字，并由系统自身决定获胜者。我的目标并不是制作一个赌博轮盘，而是打造一款简单的轮盘游戏，可以与儿子一起愉快地玩耍。为实现这一目标，ESP32-C3超级迷你板成了理想选择。它体积小巧，并内置Wi-Fi功能。

因此，我放弃了使用555定时器IC，转而采用ESP32-C3板来为其中一个CD4017 IC生成“时钟脉冲”。按下按钮时，脉冲会越来越快。灯光在圆圈中快速旋转，营造出“旋转”的感觉。当按钮被释放后，旋转并不会立即停止，而是逐渐增加脉冲之间的间隔时间，使灯光逐步减速——就像一个真实车轮慢慢滑行到停止一样。一旦速度足够慢，灯就会完全停下，并通过串口监视器或Wi-Fi报告最终的LED位置。随后，结果会被保存到MySQL数据库中，并通过PHP进行可视化显示。

代码

现在我们来看看整个系统运行背后的逻辑。如前所述，该系统依赖于多种组件，包括Arduino代码、PHP、MySQL数据库等。我的GitHub仓库包含两个版本的代码：一个带有服务器版本，另一个不带服务器版本。如果你不需要将结果保存到服务器上，只需将“Code_No_Wi-Fi”上传到你的ESP32板即可。但本教程中，我将演示整个系统的完整功能。接下来，让我们逐一查看这些代码。

在Arduino代码中，你需要输入网络的SSID和密码，并设置服务器IP和URL，使其与你的PHP文件所在目录相匹配。除非你想为现有功能添加新特性，否则无需修改代码的其他部分。当启动轮盘时，ESP32会先尝试通过Wi-Fi连接到服务器。一旦连接建立，玩家即可开始游戏。按下按钮会通过减少延迟来加快LED序列的运行速度，而松开按钮则会增加延迟以减慢速度，直到达到停止阈值为止。这会在序列完全停止前产生一种自然的自由滚动效果。一旦LED轮停止转动，ESP32-C3便会将获胜位置发送至远程服务器。只要玩家继续游戏，这一过程就会持续进行。

除了代码外，我还附带了一个名为“MySQL_DB.sql”的文件，需要导入到你的MySQL服务器中。操作方法是：打开phpMyAdmin，进入“导入”选项卡，点击“选择文件”按钮，然后选择“MySQL_DB.sql”文件，最后点击“执行”按钮完成表的导入。要验证导入是否成功，请点击表格名称，检查表格结构是否正确显示。

设置Web服务器时，我们需要对从我的GitHub仓库下载的PHP文件进行一些修改。打开“Connection.php”文件，并更新其中的主机名、用户名、密码和数据库名称。然后将这些文件拖放到Web服务器上的某个目录中。为确认一切正常运行，请在浏览器中打开“Player_Results_Display.php”文件，检查排行榜是否正确显示。

面包板演示

硬件逻辑已准备就绪且服务器设置完成之后，我们可以立即在面包板上进行快速测试，以验证系统的功能。现在按下按钮，查看串行监视器是否能记录按键操作。如图所示，串行监视器会显示HTTP 200状态码，表明与服务器通信成功。在排行榜页面，我们可以确认服务器已记录到按键事件。网页每5秒自动刷新一次，实时显示两名玩家的最新得分。页面包含“玩家1”和“玩家2”的并排比分表，显示每位玩家的实时得分、胜场、负场、平局以及总比赛场次。点击“新游戏”按钮后，页面将重置，并根据当前比分更新玩家的胜场、负场或平局次数。

3D打印

我使用Microsoft 3D Builder设计了该项目的3D模型。该设计由三部分组成：

- 上部结构，用于安装所有LED灯;

- 下部结构，包含所有电子元件;

- 一个小型模块，内含蓝色Wi-Fi指示LED、电池充电模块、SPDT开关(常开/常闭)，以及天线电缆和按钮开关的安装孔。

我在Bambu Studio中对模型进行切片，并使用我的新款Bambu A1 3D打印机打印出来。对于追求超精细工业级3D打印效果的用户，我建议从PCBWay.com下载STL文件进行打印。

最后，我使用亚克力颜料为项目主体进行上色，金色表面处理显著提升了整体外观质感。待油漆干燥后，我将所有LED灯安装到上部结构中，并以“每十对一组”的方式将它们的负极连接在一起。

焊接

现在，我们开始组装所有电子元件。首先，花点时间检查一下制作好的PCB质量。我已经使用PCBWay将近六年了，非常满意他们提供的最终成品。我们先将所有电阻焊接到电路板上，然后是所有晶体管。由于我特别重视IC和微控制器的处理，因此从不直接将它们焊接到电路板上。对于IC，我总是使用IC底座，如果无法找到底座，就使用母头排针。这样可以避免直接焊接，便于更换。我逐一将所有元件焊接到了PCB上。

为了给电路板供电，我们需要集成充电模块以及一些附加组件。我首先安装了SPDT开关，然后连接蓝色的Wi-Fi指示LED灯。接着，我用强力胶将世界上最小的电池充电模块粘贴到基板上，并用这个小型白色块固定。最后，根据屏幕上的电路图，将充电指示灯按要求粘贴到位。

剩下的两个孔位用于安装天线和按钮开关。最终，当所有元件都安装完毕后，我将塑料块粘入底座底部的凹槽中。这是完成所有电线焊接、连接LED灯后的电路板外观。对于第1至第10个LED，请使用公共地GND2;对于第11至第20个LED，则使用公共地GND1。

在将LED灯焊接到电路板时，请务必按照正确的顺序进行焊接，以避免物理LED编号与代码发送给服务器的内容不匹配。请遵循屏幕上的说明确定正确顺序。如果意外错误焊接了LED，可以在Arduino代码中修改数组来适应这一变化。在我的设置中，所有设备均使用3.7V可充电电池供电。不过，如果你愿意，也可以将一个220V转5V的降压转换器或USB数据线焊接到电路板上的+5V和-VE接口上。