硬件编程 · 公交到站桌面播报器 · 2026-07-05

需求洞察

目标用户

住在公交站点附近、每天固定时段通勤的上班族。用户需在出门前判断需要加快脚步还是可以慢走，避免错过刚走的那班车或长时间在站台等候。

真实痛点

手机查询公交信息需要解锁、打开 App、找到收藏线路、加载数据，步骤繁琐；冬天不愿掏手机，雨天操作不便；长时间亮屏耗电，频繁查询造成心理慌乱。用户真正需要的是一个摆在桌面或玄关、一瞥即知的固定设备。

为什么值得做

硬件成本极低，功能聚焦，只解决一件事：告诉用户下一班车何时到。相比手机查询，物理按键唤醒+大字体显示体验更好，也更接近传统闹钟或温湿度计的位置。对于非智能家居用户，这仍是增量市场，可 DIY 满足个性化需求。

方案设计

感知层

• 按键：轻触开关接 GPIO0，用于唤醒 MCU 和点亮屏幕。
• RTC 时钟：利用 ESP32 内部 RTC，在深度睡眠时计时，定时唤醒拉取 API。
• 无外部传感器：所有交通数据来自云端公交 API。

控制层

• 主控：ESP32‑WROOM‑32 模组，双核 240 MHz，内置 Wi‑Fi，支持 deep sleep 低功耗。
• 工作逻辑：

1. 上电后连接 Wi‑Fi，获取 NTP 时间。

2. 进入 light sleep 或 deep sleep，按设定的间隔（例如 60 秒）自动唤醒获取公交数据。

3. 按键唤醒时点亮屏幕并立即请求一次最新数据，显示 30 秒后自动息屏。

4. 若电池供电则更多使用 deep sleep，仅在唤醒时联网。

执行层

• 显示：2.4 寸 ILI9341 SPI TFT，分辨率 240×320。大字显示线路名、当前距站点站数、预计到站分钟。
• LED（可选）：板载 LED 用于状态指示或网络连接提示。
• 蜂鸣器或振动马达（可选）：预留 GPIO 可在车辆到达预警时发出声音，本方案暂不纳入成本，以字符颜色变化提示紧急性。

日志/联网层

• HTTP API：通过 ESP32 HTTPClient 定时 GET 城市公交实时数据接口（需注册开发者 key）。解析 JSON，提取目标线路的车辆列表、距离最近站点的进站站数或时间。
• Wi‑Fi 管理：通过 WiFiManager 库实现首次配网或自动重连。
• 数据上报（可选）：将每次查询结果通过 MQTT 上传至 Home Assistant 或私有服务器，用于长期统计，本方案不强制。

物料清单

*成本控制在 75 元内，若使用自带 USB 供电的 ESP32 开发板，可省略额外电源模块。*

接线与结构

接线方案（基于 ESP32 开发板）

按键接线：轻触按键一脚接 GPIO0，另一脚接 GND；GPIO0 内部已通过 10 kΩ 上拉至 3.3V（多数开发板），若开发板未自带，需外部加 10 kΩ 上拉电阻，故清单中添加电阻一项。

理由：使用 GPIO0 作为唤醒源，ESP32 在 deep sleep 时可由 GPIO0 低电平唤醒，且不与其他 SPI 功能冲突。SPI 引脚沿用标准 VSPI 默认映射，保证 ILI9341 库的直接兼容。

结构建议：将 ESP32 与 TFT 堆叠或平置在壳体内，按键从前面板露出。屏幕用透明亚克力保护。USB 线从后方引出供电，方便摆在玄关柜。

核心代码

以下给出 MicroPython 骨架（ESP32 更适合快速原型，支持轻量级 sleep）。实际开发需根据公交 API 格式调整 JSON 解析。

import ili9341
import network
import urequests as requests
import time
import ntptime

# 硬件初始化
spi = SPI(2, baudrate=40000000, sck=Pin(18), mosi=Pin(23), miso=Pin(19))
cs = Pin(15, Pin.OUT)
dc = Pin(2, Pin.OUT)
display = ili9341.ILI9341(spi, cs=cs, dc=dc)
button = Pin(0, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

WIFI_SSID = 'your_ssid'
WIFI_PASS = 'your_password'
API_URL = 'http://your-bus-api.com/line?stopId=123'

def connect_wifi():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        for _ in range(20):
            if wlan.isconnected():
                break
            time.sleep(0.5)
    return wlan.isconnected()

def sync_time():
    try:
        ntptime.settime()
    except:
        pass

def fetch_bus_data():
    try:
        r = requests.get(API_URL, timeout=5)
        data = r.json()
        # 解析示例：目标线路最近的车辆预计到站分钟
        eta_min = data.get('nextBusMinutes', 99)
        return eta_min
    except:
        return -1

def show_info(minutes):
    display.fill(0)
    if minutes >= 0:
        msg = f'Next: {minutes} min'
    else:
        msg = 'No data'
    # 紧急提示变红
    if 0 < minutes <= 2:
        display.text('HURRY UP!', 20, 200, ili9341.color565(255,0,0))

def try_display():
    if not button.value():          # 按键按下为低电平
        if connect_wifi():
            sync_time()
            eta = fetch_bus_data()
            show_info(eta)
            time.sleep(30)          # 显示30秒
            display.fill(0)
        else:
            time.sleep(5)
            display.fill(0)

def main():
    # 检查唤醒原因，button 唤醒或定时器唤醒
    import esp32
    wake_reason = esp32.wake_reason()
    if wake_reason == esp32.EXT0_WAKE:   # GPIO0电平唤醒
        try_display()
    else:  # 首次上电或定时器唤醒
        if connect_wifi():
            sync_time()
            eta = fetch_bus_data()
            show_info(eta)
            time.sleep(30)
            display.fill(0)
    # 配置deep sleep，120秒后定时器唤醒，同时设置GPIO0为唤醒源
    esp32.wake_on_ext0(pin=Pin(0), level=esp32.WAKEUP_ANY_LOW)
    esp32.wake_on_timer(120000)
    deepsleep()

main()