项目介绍：

 

一款集成了3.7寸墨水屏阅读器、时钟、温湿度监测、闹钟和番茄钟功能于一身的掌上设备！无论是在户外休闲时阅读，还是在家中享受美好时光，这款设备都会成为你生活中不可或缺的一部分。

 

📚 阅读器：清晰舒适的3.7寸墨水屏，让你随时随地畅享阅读乐趣，清晰护眼。

⏰ 时钟：精准的时钟功能，让你掌握时间，轻松安排生活。

🌡️ 温湿度监测：可随时监测室内或室外温度和湿度。

⏲️ 闹钟：闹钟提醒，让你准确把握生活节奏。

🍅 番茄钟：科学的工作法则，助你高效工作，合理安排休息时间。

👐 手感舒适：小巧便携的机身，让你长时间使用也不觉得疲累。

🔋 长续航：最大2000mAh电池，开启温湿度+夜间降低刷新率 最长待机时间3.5个月，无需频繁充电，长时间使用无忧虑。

 

来体验这个夏天最炫酷的电子设备，让我们一起享受科技带来的乐趣吧！

 

 

项目图：

 

水平放置时钟：

 

竖直放置阅读界面（侧视图）：

 

竖直放置阅读界面（主视图）：

 

图片看完了我们来聊聊相关设计：

 

注：下文仅为我的粗浅见解，本人的专业是机械，在电子，软件相关方面仅靠折腾路上习得的经验，仅供同等爱好者参考，如有错误的地方，请指正，谢谢！

 

 

关于续航：

提到续航，我认为需要从两方面设计入手，分别是软件和硬件部分

 

软件部分：

ESP32有优秀的低功耗控制能力，提供了两档睡眠模式选择，核心思想就是在休眠时关闭或门控一些功能模块来降低功耗，两档睡眠模式分别是：

•    LightSleep
•    DeepSleep

在软件中（以下以Arduino提供的接口进行演示）我们可以使用来使设备进入浅睡和深度睡眠模式

•    Esp_light_sleep_start()
•    esp_deep_sleep_start()

在睡眠之前我们需要设置唤醒方式，不然机器会永远的陷入沉睡，深度睡眠唤醒方式有如下两种：

•    定时器（Timer）唤醒：esp_sleep_enable_timer_wakeup(微秒)
•    RTC_GPIO唤醒：请注意不是所有IO都是RTC_IO

在应用中我们只需要在机器睡眠前设置唤醒方式后即可放心进入睡眠，当然，请注意，使用GPIO作为唤醒源的时候还需要注意EXT0和EXT1两个唤醒源在不同芯片上有不同的规则(如ESP32S3和ESP32)

 

通常使机器进入睡眠模式能够降低芯片自身高达几百倍的电流消耗(40mA-10uA)（小时平均功耗600-800uA，开启设置内夜间降低刷新率在夜间功耗会更低）

 

硬件部分（电路）：

在外围硬件上我们同样也需要对消耗的电流进行控制，尤其是TF卡控制电路。

TF卡在接通电源不工作的情况下经过功耗仪器测试，通常会消耗3-5个mA的电流，而这看似低的电流却会对设备的续航带来严重的影响。

我们通过在TF卡接地侧增加一个NMOS作为开关，切断TF卡在不工作的时的电源从而提高续航。

 

 

硬件部分（电池）：

如果说软件和电路部分保的是机器续航的上限，那么电池基础容量绝对是使用时长的下限

在设计电路和选择电池容量的时候我们需要注意，优先满足操作的舒适性，再在电路板和能够购买到的电池的尺寸之间平衡设计，一味的塞大电池并不可取。

在本次2024款3.7寸阅读器设计中，我最终采用了了L型的电路板设计，电池采用了更常见的604060电池((6*40*60/10)*1.2 = 1728mAh, 容量会在1440-1728之间)。相较于2023款的3.7寸阅读器，采用的602080电池容量显著提高，这也保证了阅读器续航的下限！

 

图为装配图

 

关于软件架构：

架构介绍：

    本阅读器采用操作-响应式作为基础，所有操作基于OneButton库完成，图像处理部分由u8g2完成，显示部分由Gxepd2库完成

    OneButton库用于检测一些典型的按钮按下事件，且能够将同一按钮重复用于多个功能，如单机，长按，双击等。

    Gxepd2库用于将渲染好的图像搬入屏幕的Ram中完成显示。该库内部有一针对不同型号EPD控制器芯片（如3.7的UC8253/1.54的SSD1631等）。

 

关于屏幕驱动编写：

    为了方便大家能够编写自己的EPD控制程序，而不完全依赖于Gxepd2库中现有的驱动，我基于Arduino编写了下面快捷驱动代码方便大家使用

 

驱动流程：

    我们先了解一下墨水屏是怎么驱动的？流程是什么？下面列出了几乎所有大家能够接触到的SPI电子纸驱动流程

•    发送屏幕初始化命令
•    发送屏幕刷新方式命令（全刷/局刷）
•    发送要刷新的画面
•    发送刷新命令

    在知道流程之后我们的任务就是找到屏幕驱动手册或向卖家索要示例驱动代码，然后将对应上述流程的代码找到并搬运到自己的驱动中，并在程序中按照顺序调用以上代码块，就能够正常驱动屏幕了。

SPI示例：

一般卖家会提供软件SPI的驱动方式(程序中翻转IO口来实现SPI时序)所以本文不介绍，以下为SPI硬驱动示例，为了方便截屏放在了一起，实际使用时不需要(删除)继承标志(Epd::/EpdIf)，或者按照自己程序需求使用

 

 

 

 

 

 

 

 

关于外观设计：

三边等宽：

本次设计选择了三边等宽的设计，圆角通过在软件内选择等距的方式实现了外观上圆角的协调，但是受限于屏幕的驱动部分，下巴无法做到等距，实属一大遗憾

 

按钮，卡槽，螺丝开孔：

 

拨动开关开孔：

 

充电口开孔：

 

 

 

 

复刻要点：

 

1. 除了Bom中列出的零件以外，需要额外购买如下零件：

 

•    凯华薄款红点微动6*6*4.3
•    604060电池 
•    1115扬声器
•    3D打印外壳，上盖，下盖，按钮
•    M1.2*4螺丝 
•    ipex1代天线
•    3.7寸黑白双色墨水屏-中景圆电子

 

2. 1.66K电阻可以以更高电阻<5.1K替换以降低充电电流和发热

 

3. 锂电池安装记得在极耳处包裹海绵胶带

 

 

ToDo...

 

 

软件更新：

每期更新视频bilibili: 叫我武哒哒

 

文档更新：

2024.5.21：1.更正PCB文件 2. 调整文档

2024.5.26:   1.重新上传3D打印文件，添加了按钮STL文件  2. 增加设置内夜间降低刷新率功能对功耗的影响描述 3. 上传24520固件，免费激活