我的第一個創意作品

作為一名對理工科充滿熱情的青少年，從初中開始，我就特別想制作一個可顯示天氣、時間的桌面終端設備，但最終成品未能達到我的期望。上高中后，我自學電路板設計，結合之前學習的3D建模，C++、HTML等知識和經驗，重新制作這個作品。

我定下了設計目標：1.能顯示日期、天氣和文字（座右銘），其中，未來的天氣用圖表顯示；2.可充電，以便長時間使用；3.能使用無線訪問接入點（AP）配置Wi-Fi、網絡接口（API）申請信息、文字等。

目標確定后，我開始選擇電子元件。之前，我偶然了解到一種顯示屏——墨水屏，它比OLED顯示屏更加省電，且不會發光，人們晚上使用時不會覺得刺眼，于是我選用墨水屏作為顯示屏。微控制器我選擇了自己比較熟悉的ESP32。電路板的渲染圖如圖1，上面的電阻電容盡量選用0603封裝尺寸，這樣更容易焊接。

接下來便是設計程序。天氣數據源自“和風天氣”數據庫。ESP32的實時時鐘（RTC）使用網絡時間協議（NTP）進行同步。ESP32的喚醒和日期顯示均依賴于ESP32內部的實時時鐘。剛開始設計時，我使用的是Arduino開發框架，后來發現Arduino無法修改時鐘源，造成RTC時間漂移，最終我將Arduino的代碼移植到了ESP-IDF上繼續開發。

由于ESP32在非睡眠狀態時的電能消耗較大，而墨水屏每小時刷新一次，這意味著，ESP32在這一個小時內并不需要運行，為了節約電能，本次程序設計用到了ESP32的深睡眠功能。在這個作品中，被喚醒的可能性有兩種，一種是用戶自己按下配置按鈕進入AP配置模式，另一種是定時整點喚醒。通過計算和實驗驗證，在裝有一顆1200 mAh的電池的條件下，墨水屏天氣站能夠續航28天。

AP配置方式簡單來說就是讓ESP32發送一個熱點，ESP32充當服務器，用戶通過手機等電子產品訪問服務器提交Wi-Fi、天氣、文字等相關數據。如圖2、圖3，分別為墨水屏天氣站的天氣信息配置頁面和文字配置頁面。

用戶界面設計如圖4，其中未來5小時天氣和未來5天的天氣都是用圖表展示。

最后便是作品外殼的設計。外殼可提升作品的美觀度，保護內部器件。外殼使用3D打印機打印，材質為ABS塑料，正反兩面使用3 mm厚的亞克力板，將亞克力板與外殼用8顆M2×5 mm的螺絲連接，電路板與ABS外殼使用M2螺絲連接，使用雙面膠將電池固定在電路板上。作品渲染圖如圖5，實物圖如圖6。

本作品歷時6個月完成。在這一過程中，我不僅解決了一系列技術難題，還獲得了寶貴的實踐經驗。我深刻認識到：實踐是檢驗真理的唯一標準。（指導老師：盧韶儀" "彭麗歐" "劉燕君）

彩蛋：該作品已在Github、Oshwhub等平臺開源，遵循GPL3.0開源協議，歡迎感興趣的小伙伴復刻或優化。

Github開源地址：https：//github.com/kitten-yyds/Weather_Terminal/tree/main

Oshwhub開源地址：https：//oshwhub.com/kitten_yyds/mo-shui-ping-0402