魔法哔哔机

一、使用场景

魔法哔哔机宣传图.png

二、视频链接：

三、项目简介 📖

本项目魔法哔哔机(Art_Board)是基于STM32F103C8T6的趣味艺术交互小玩具✨，搭载ST7789彩色屏幕+8MB W25Q64外部Flash，搭配三按键交互、电池电量检测、硬件PWM无源蜂鸣器；内置13类创意趣味功能，整体采用Arduino+FreeRTOS多任务架构开发，可玩性丰富。

四、项目功能 🎮

内置13种趣味交互玩法：答案之书、随机起名、抽签、滚动骰子、出行/美食/影视/娱乐随机推荐、操作说明、历史记录、系统设置；
屏幕自定义功能：亮度调节🔆、一键静音🔇、画面翻转；
音频系统：内置《起风了》背景音乐，支持各类提示音效；
状态监测：实时采集锂电池电压，顶部状态栏直观展示剩余电量🔋；
资源烧录：配套串口工具，批量烧录字库、图标、动画、文本素材至外部Flash。
支持定制：所有图标、开机动画、文本素材都支持自定义。

五、项目参数 ⚙️

主控：STM32F103C8T6，Cortex-M3内核72MHz，64KB内置Flash、20KB RAM；
显示：ST7789 1.9寸 170×320 LCD，SPI1驱动，PWM背光可调；
存储：W25Q64 8MB SPI Flash，存放全部图片、字库、文本、旋律资源；
交互：3路独立按键，中断驱动+200ms软件去抖，支持长按连发；
发声：PB6 TIM4硬件PWM驱动无源蜂鸣器，支持完整简谱旋律播放；
电量：PA3 12位ADC分压采样，自动换算0~100%电量百分比；
调度：FreeRTOS多任务并发，分为按键、显示、Flash烧录、电量、音乐五大常驻任务。

六、实物图🖼️

以下是每个功能的演示gif图，想看详细演示请跳转到B站演示视频链接
B站视频--功能演示及介绍 !!!点这里📺📺

1.答案之书📖

支持长按和短按，一直按住，默想问题，松开得到答案，就是这么简单😁

2.起名字📇

可以选择起一个字到四个字，帮大家在起名字的时候提供灵感👌

3.艺术驱动器⚙️

可以生成各种富有艺术气息的句子，让普通人也能感受艺术的魅力，也能彻底打开脑洞，非常适合写作类，也可以拿来作为微信QQ个性签名。

4.求签🥠

每天出门都可以求一求签，来个上吉签岂不美哉。签文在上，运势在下，下面是所有可能抽到的签，这些都是可以自定义的，只需要改txt文本，然后用工具烧录到外部Flash就可以了。

如果你像作者一样运气太背，一上来就抽到下吉签，也不用担心，不用充值什么VIP，看什么广告，求什么大师，只需要再按一下，直到抽到你喜欢的签即可，哈哈哈哈，是不是很任性，注意这用于娱乐，切莫迷信。

5.骰子🎲

还有摇骰子的功能，支持长按和短按，一直按就一直要，松开就停止。
作者温馨提示，仅供娱乐，不可赌博哟😊😊

6.去哪儿🛫

放假了，纠结去哪里旅游，它也可以帮你出主意，给你一个目的地，有时候可能有点夸张，比如它让作者去珠穆拉玛峰😥😥

7.吃什么🍴

我个人觉得最实用的一个功能来了，作者每天到饭点就纠结吃什么，有了它，我从饭点前一个小时就可以按了，按到手抽筋，累了也就有胃口了，吃什么也想好了，一举两得，是不是很妙，作者最喜欢这个功能，就是为了这点醋才包这顿饺子哈哈哈。

而且不用担心它来来回回只会推荐那几个，下面是它的数据库的一部分，密密麻麻，我都不记得当时准备了多少，就算不够还可以继续添加，不过就是几个字符，占不了几个字节，我已经规划好了外部Flash的分配，留有余量。

8.看什么📺

有时候遇到剧荒怎么办，用它来翻一下牌子，看看今天看什么电影或者电视剧吧，作者要AI推荐了几百部经典的电影和电视剧，然后把它们存起来，要全部看完，不知道要看到什么时候去了。

9.玩什么🎮

看电影看累了怎么办，想玩点什么游戏，但是又不知道玩什么，电子yanwei了，没关系，它来拯救你，我也存了几百款经典的游戏名，涉及各个方面，各种类型的，因为本人玩的游戏实在少，所以没加多少游戏名进去，有游戏爱好者可以多存点游戏名。注意这里是游戏名，也就推荐游戏，不提供游戏本身，资源有限，单片机被压榨完了。

固件大小:    约 60 KB / 64 KB（94%）
RAM 使用:    约 5 KB / 20 KB（25%）
外部 Flash:  约 55% 已用，约 3.6 MB 剩余

10.干什么👏

有时候实在太无聊，就可以让它指挥你去随机干点什么，扮演被机器代码控制的人，也类似于真心话大冒险里面的大冒险，素材可以自定义。

11.操作说明和历史记录📄

在操作说明界面会播放《起风了》bgm，也算是作者留的小彩蛋了。

12.设置⚙️

还可以设置屏幕亮度、蜂鸣器静音开关、屏幕翻转。

13.终极彩蛋🥚

当长按中间键3s，听到蜂鸣器滴得一声，进入彩蛋模式，所有的随机文本显示，都会变成“我喜欢你”，特别适合送给心上人当礼物，独属于电子工程师的浪漫。

七、原理解析（硬件说明）🔧

整机硬件分为六大独立模块，布线采用双SPI总线互不干扰：

主控模块：STM32最小系统，保留SWD调试接口，上电重映射关闭JTAG，释放PB3/PB4用作按键；USB 5V经LDO稳压3.3V整机供电；
显示模块：SPI1驱动ST7789彩屏，PB11输出PWM信号调节背光，支持屏幕画面旋转切换；
Flash存储模块：独立SPI2总线挂载W25Q64，存储全部UI素材与文字资源，分离总线避免抢占带宽；
按键模块：PB3/PB4/PB5上拉输入，下降沿中断触发，自带软件消抖，操作无延迟；
发声模块：TIM4硬件PWM生成音频方波，CPU零中断开销，音色干净；
电源检测模块：PA3 ADC采集电池分压电压，实时换算电量并在顶部状态栏展示。

八、软件架构 💻

程序流程图 📊
上电初始化全部外设与存储资源→加载本地配置参数→播放开机GIF动画→创建多任务并启动调度器；
按键任务实时监听输入，跳转对应UI界面；
显示任务循环渲染菜单与功能画面；
音乐任务按需加载、暂停背景音乐；
ADC定时刷新电量数据；
串口任务接收指令，完成Flash资源擦写。

因为用的MCU硬件资源确实有限，所有没用LVGL，自己手搓了个UI，要是用ESP32的话，那就不用担心这个了，直接上LVGL，至于为什么没用ESP32，主要是成本问题。

因为MCU的片上Flash存储有限，所有的图标和文本字库等都放到外部Flash芯片中，以下是外部8MBFlash芯片的布局

地址范围               大小      内容                         使用率
──────────────────────────────────────────────────────────────────
0x000000–0x0BAFFF     748 KB    GBK 16×16 点阵字库             100%
0x405000–0x5E0FFF    1683 KB    GBK 24×24 点阵字库              89%
0x600000–0x61EFFF     124 KB    菜单图标（13×66×66）+ 状态图标    87%
0x61F000–0x61F3FF       1 KB    speaker.bin（22×22 喇叭图标）    100%
0x61F400–0x61F7FF       1 KB    mute.bin（22×22 静音图标）       100%
0x620000–0x69FFFF     512 KB    开机 GIF 动画（100×100×28 帧）   85%
0x6B0000–0x6BFFFF      64 KB    二维码（170×170 RGB565）         89%
0x6C0000–0x6CFFFF      64 KB    answer_book.bin（答案之书）       14%
0x6D0000–0x6DFFFF      64 KB    art_driver.bin（艺术驱动器）      20%
0x6E0000–0x6EFFFF      64 KB    eat.bin（吃什么, 739 项）         14%
0x6F0000–0x6FFFFF      64 KB    do.bin（干什么, 1161 项）         56%
0x700000–0x70FFFF      64 KB    watch.bin（看什么, 700 项）       14%
0x710000–0x71FFFF      64 KB    play.bin（玩什么, 369 项）         8%
0x720000–0x72FFFF      64 KB    travel.bin（去哪儿, 342 项）       6%
0x730000–0x73FFFF      64 KB    lottery.bin（抽签, 12 签）         &lt;1%
0x740000–0x743FFF      24 KB    dice1.bin（骰子 1, 100×100）      81%
0x746000–0x749FFF      24 KB    dice2.bin（骰子 2）               81%
0x74C000–0x74FFFF      24 KB    dice3.bin（骰子 3）               81%
0x752000–0x755FFF      24 KB    dice4.bin（骰子 4）               81%
0x758000–0x75BFFF      24 KB    dice5.bin（骰子 5）               81%
0x75E000–0x761FFF      24 KB    dice6.bin（骰子 6）               81%
0x764000–0x77DFFF     396 KB    dice_roll.bin（骰子动画, 8 帧）
0x7A0000–0x7A0FFF       4 KB    Config（屏幕翻转状态）              &lt;1%
0x7A1000–0x7A1FFF       4 KB    History（最近 5 条记录）            9%
0x7A2000–0x7A23FF       1 KB    wind_rise.bin（《起风了》旋律）   100%
0x7A2400–0x7FFFFF     375 KB    （预留）                           —
──────────────────────────────────────────────────────────────────
总计: 8 MB (8192 KB), 已用约 55%, 剩余约 45% (~3.6 MB)

为了方便烧写图标字体文本等素材到外部Flash，我还做了一个专门用于外部Flash烧写的上位机软件工具（已经上传附录），通过串口配合STM32里面的程序，即可自动按上面Flash存储架构图中的位置自动烧写到对应的地址，方便之后程序去对应位置读取，不会出现乱码，操作简单，高效方便。

九、注意事项 ⚠️

W25Q64 Flash写入前必须先擦除对应扇区，直接烧录会导致素材错乱；
SPI1、SPI2总线功能分离，多任务同时读取Flash需错开时序，防止屏幕花屏；
PB3、PB4引脚默认复用JTAG调试功能，必须寄存器重映射才能作为按键使用；
串口批量烧录Flash资源时保证供电稳定，中途断电会损坏外部全部素材；
关闭蜂鸣器不能仅停用PWM通道，需将引脚拉低，否则会产生微弱电流杂音；
电池分压电路电阻不可随意替换，阻值变动会造成电量计算偏差过大。

十、组装流程 🔨

下面那个是第一版，测试版最开始用来写代码测功能的，上面那个亮灯的是正式版，接了锂电池，还没装外壳👇

外壳设计采用卡扣的方式，不用螺丝就可以把盖子和外壳合上，外观很简洁美观

装好外壳之后，就可以把面板装上去，面板背后有背胶，这里我做演示就没有撕掉背胶，正常组装就撕掉背胶贴上去就行了，只是贴好了就不能换面板了，本来我说想设计成那种支持切换面板的，但是有点小复杂，如果后面有结构设计这方面的大佬，可以尝试一下。

多亏了嘉立创面板打印，我一次性打了好几种不同风格的面板，好纠结最终用哪个面板哈哈哈😂😂😂

测试板也不能浪费了，也给它设计了个外壳，面板都是通用的，不用额外设计，测试板颜值比正式板要高是怎么回事hhh。

如果大家要复刻的话，可以改成自己喜欢的面板😊😊这里推荐嘉立创面板打印！

十一、设备续航

锂电池我用的是800mAh的，尺寸也合适，因为作者没有测功耗仪器，只有一个简陋的测试模块，大概知道整个设备正常工作的电流是100ma左右，所以理论上满电大概能够用8个小时，实际大概7个小时左右。

当设备5s没有任何操作的时候，进入省电模式，三个按键任意一个都可以唤醒它，按键已配置为 EXTI 中断（PB3/PB4/PB5），天然支持 Stop 唤醒，关闭LCD的显示，STM32进入STOP模式，功耗从 ~20mA 降到 ~30µA，差 600 倍，唤醒后能恢复上下文（不用重启）。

模式	功耗	唤醒源	唤醒后
Sleep	~3 mA	任何中断	继续下一条指令
Stop	~30 µA	EXTI / RTC	复位时钟，从 ISR 继续
Standby	~3 µA	PA0-WKUP / RTC	等价于复位

正常模式下是80ma，五秒左右没有操作，进入休眠模式，可以看到电流到了0ma了，
可以看到我的这个电流检测模块都检测不到了，不知道是电流真的太小了，还是我这个模块不行。然后唤醒又有80ma左右了。

充电电流1A左右，理论上充满48分钟，实际60分钟左右，充电过程蓝灯闪烁，充满亮绿灯。

十二、作者的话和项目的起源

我这个项目本来是想作为我的第一次技术变现，商业化的尝试，从前期的市场调研到后期的开发我都仔细思考过，市面上的竞品少，价格普遍都是70左右，个别甚至冲到100+，功能还没有我的多，所以我从一开始就冲着商业化、产品化去的，因此我在选型的时候就严格控制成本，我一开始是打算控制在20块钱内的，我放弃使用esp32，一个是太贵了，还有就是功耗太大了，最终发现大概整套下来，如果量产，大概能控制到30以内，但是一般的话30左右吧，还得花更多的时候货比三家，要确保供货稳定，至少要准备100套。但是后来发现我没有那么多时间去折腾，我不擅长做生意，我还有自己的工作，这个项目我都是下班空余时间完成的，一次次熬夜到凌晨，回头看真是一段痛苦但美妙的日子。
大家放心去复刻，不会太贵，只是要注意焊接，作者手残党一开始焊接的，屏幕死活不亮，差点放弃哈哈哈，最后各种排查，终于完成项目，非常感谢嘉立创星火计划，给我这么一次机会，不仅报销元器件，还支持3D外壳，和面板，全部都是免费。👍👍👍❤️❤️❤️