硬件编程 · NFC 打卡自习馆签到 · 2026-07-29

需求洞察

目标用户：自习馆管理员、合作社运营者、共享空间主理人。这类用户通常没有专业的考勤系统，仍在使用纸质签到或微信群接龙，效率低且容易遗漏。

真实痛点：

1. 管理散乱：多人共用空间，无法快速确认谁在馆、停留时长；
2. 账务对不上：月卡、次卡用户混用，人工记录易出错；
3. 信息滞后：管理员不在现场时，无法实时获知到馆情况；
4. 成本敏感：动辄上千的门禁系统不现实，80 元以内的方案才是刚需。

为什么值得做：这是一个“轻量化数字化签到”的典型 IoT 场景。通过一张不到 5 元的 NFC 标签或卡片，即可完成身份识别，再结合飞书机器人自动通知，让管理员即使在家也能掌握自习馆动态。整套方案技术门槛低，复制性强，非常适合学生科创、小微创业以及社区共享空间改造。

方案设计

整个系统遵循“感知—控制—执行—联网”四层架构。

感知层：采用 PN532 NFC 模块，支持 ISO14443A/B、FeliCa 等协议，可读取 M1 卡、NFC 手环、手机模拟卡片的 UID 或指定数据块。用户只需将卡片靠近感应区，即可触发签到。

控制层：ESP32 作为主控，负责轮询 PN532 数据、解析卡号、驱动 OLED 显示签到结果，并通过板载 WiFi 连接互联网。ESP32 双核性能足以同时处理读卡与网络请求。

执行层：0.96 寸 OLED（128×64）用于显示“请刷卡”、“签到成功”、“无效卡”等提示，以及当前时间或剩余座位数。一颗高亮 LED 通过不同闪烁频率给出视觉反馈：识卡成功长亮 1 秒，失败快闪 3 次。

日志/联网层：成功签到后，ESP32 通过 HTTP POST 向飞书自定义机器人 Webhook 发送 JSON 消息，消息内容包含卡号、签到时间、设备编号等。飞书群内即时弹出通知，方便管理员追踪和统计。可实现无人值守的打卡记录云端化。

物料清单

合计 72 元，预留 8 元缓冲，完全控制在 80 元以内。

接线与结构

遵循 I2C 总线复用的原则，PN532 与 OLED 共用 SDA、SCL。

说明：PN532 和 OLED 均支持 I2C 地址选择，PN532 默认地址 0x24，OLED 默认 0x3C，不冲突，因此可以安全挂载在同一条 I2C 总线上，节省 GPIO 资源。LED 使用 GPIO 2，因其带有板载 LED 复用，方便初期调试。

结构上，所有模块安装在一个小型亚克力外壳或 3D 打印底座内，读卡区域朝上，OLED 朝向用户，旁边布置状态灯和按键。供电由手机充电器通过 Micro USB 提供。

核心代码

以下为 Arduino 骨架代码，使用 PlatformIO 或 Arduino IDE 均可编译。需安装 Adafruit_PN532、Adafruit_SSD1306、WiFi、HTTPClient 库。

#include <WiFi.h>
#include <HTTPClient.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_PN532.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

// WiFi 与飞书 Webhook
const char* ssid = "your_ssid";
const char* password = "your_password";
const char* webhook_url = "https://open.feishu.cn/open-apis/bot/v2/hook/xxxx";

// I2C 引脚
#define SDA_PIN 21
#define SCL_PIN 22

// OLED
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire;, -1);

// PN532

// LED 与按键
#define LED_PIN 2
#define BUTTON_PIN 15

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);

  Wire.begin(SDA_PIN, SCL_PIN);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setCursor(0,0);
  display.display();

  nfc.begin();
  uint32_t version = nfc.getFirmwareVersion();
  if (!version) {
    display.display();
    while(1);
  }
  nfc.SAMConfig();

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
  }
  display.println("WiFi OK");
  display.display();
}

void loop() {
  uint8_t uid[7] = {0};
  uint8_t uidLength;
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,0);
  display.display();

  if (nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, uid, &uidLength;, 200)) {
    // 拼接卡号字符串
    String cardID = "";
    for (uint8_t i = 0; i < uidLength; i++) {
      if (uid[i] < 0x10) cardID += "0";
      cardID += String(uid[i], HEX);
    }
    cardID.toUpperCase();

    display.clearDisplay();
    display.setCursor(0,0);
    display.println("Signed in:");
    display.println(cardID);
    display.display();

    // LED 长亮 1 秒
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    delay(1000);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);

    // 飞书推送
    if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
      HTTPClient http;
      http.begin(webhook_url);
      http.addHeader("Content-Type", "application/json");
      String payload = "{\"msg_type\":\"text\",\"content\":{\"text\":\"签到通知：卡号 " + cardID + " 于 " + String(millis()/1000) + "s 进入自习馆\"}}";
      http.POST(payload);
      http.end();
    }
    delay(2000); // 防重复刷卡
  }

  // 按键按下可显示管理员菜单（示例仅重置显示）
  if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(0,0);
    display.println("Admin Mode");
    display.display();
    delay(1000);
  }
}