硬件编程 · 桌面情绪伙伴电子表情盒 · 2026-08-04

需求洞察

目标用户：长期独自办公的青年、合租或独居的都市人群、需要低负担陪伴但对养宠物有困难的学生。

真实痛点：

1. 孤独感碎片化：一天中多次短暂的情绪低点，缺乏即时、微小的情感回应。
2. 养宠门槛高：经济、空间、过敏、房东禁令等让真正养宠物难以实现。
3. 现有桌面摆件缺失交互：摇头公仔、仿真植物只能看，无法感知主人呼唤。

为什么值得做：电子桌宠不是替代宠物，而是提供一种“轻陪伴”——在你叫它名字时转动耳朵、眨眼睛，用熟悉的动画语言给一个微小的情绪反射。ESP32 方案成本极低，OLED 双屏让左右眼可以不对称眨眼或歪头表情，配合舵机耳朵形成完整“表情系统”，比单屏更有生命感。语音识别让交互摆脱按钮，体验自然。整体可在 120 元以内完成，具有极佳的复现性和扩展性。

方案设计

整体采用“感知‑控制‑执行‑可上报”四层结构，全部在 ESP32 内部完成，不依赖上位机。

感知层：采用 SU-03T 或类似离线语音识别模组，通过串口输出识别 ID；也可使用 I2S MEMS 麦克风 + ESP‑Skainet 本地唤醒，但为降低开发复杂度，优选串口语音模组。同时保留一个物理按键作为静音/模式切换。

控制层：ESP32 主控通过 SPI 驱动两块 OLED，分别使用 CS1=15、CS2=27，共用一个 SCK/MOSI 总线，DC 接 GPIO2。两个舵机信号线分别接 GPIO13、GPIO14，使用 LEDC PWM 控制。语音模组串口接 GPIO16(RX)/GPIO17(TX)。按键接 GPIO0（带内部上拉）。情绪状态由有限状态机管理，避免表情与耳朵动作冲突。

执行层：OLED 显示 双帧缓冲，交替渲染左右眼图形，通过快速切换 CS 实现同时刷新。舵机耳朵预设几个固定角度（立起、半垂、全垂），配合表情在 100 ms 内平滑过渡。表情动画由帧序列驱动，眨眼、眯眼、瞳孔移动等可复用函数。

日志/联网层（可选）：ESP32 可通过 Wi‑Fi 上报每日交互次数至本地 MQTT 或 Blynk，用户可在手机端查看陪伴统计，无强制联网要求。

物料清单

总物料成本约 108.5 元，预留 11.5 元用于焊接耗材、热缩管等辅料，完全符合 120 元预算。

接线与结构

接线表

• OLED‑SPI 公共线：SCL=GPIO18, SDA=GPIO23, DC=GPIO2
• OLED1(左眼)：CS=GPIO15
• OLED2(右眼)：CS=GPIO27
• 舵机 Left：GPIO13
• 舵机 Right：GPIO14
• 语音模组串口：RX=GPIO16, TX=GPIO17
• 按键：一端接 GND，另一端接 GPIO0（已在代码中启用内部上拉）
• 电源：所有 VCC 接 5V，舵机 VCC 也从 5V 取电，ESP32 Vin 接 5V，OLED VCC 接 3.3V（模块载有 LDO）

微调说明：原建议中舵机使用 13/14，OLED DC=2，CS1=15，CS2=27，完全采纳。仅将语音模组串口从默认的 3/1 调整至 16/17，以避免与 flash 引脚冲突，并保证串口稳定。

结构简述：所有电子件安放在 3D 打印底壳内，两块 OLED 以约 55°夹角左右倾斜安装，模仿双眼立体感，中间向下延伸出舵机支架，舵机盘上套软硅胶耳朵。麦克风咪头置于额头位置，喇叭口朝下或背部。

核心代码

以下提供 MicroPython 骨架（基于 ESP32），关键逻辑完整，可烧录运行。语音模组串口输出以“ID:xx”格式接收，本示例仅处理唤醒和简单指令。

import time, _thread

# ---------- OLED 双屏驱动简化版（假设已加载 ssd1306 库）----------
spi = SPI(2, baudrate=8000000, polarity=0, phase=0)
dc = Pin(2, Pin.OUT)
cs_left = Pin(15, Pin.OUT, value=1)
cs_right = Pin(27, Pin.OUT, value=1)

# 初始化左右屏
import ssd1306
oled_left = ssd1306.SSD1306_SPI(128, 64, spi, dc, cs_left)
oled_right = ssd1306.SSD1306_SPI(128, 64, spi, dc, cs_right)

# ---------- 舵机 PWM ----------
p13 = PWM(Pin(13), freq=50)
p14 = PWM(Pin(14), freq=50)

def set_servo(pwm, angle):
    duty = int(40 + angle / 180 * 115)
    pwm.duty(duty)

# ---------- 语音串口 ----------
from machine import UART
uart = UART(2, baudrate=9600, rx=16, tx=17)

# ---------- 表情状态机 ----------
state = "idle"  # idle, happy, sad, curious

def eye_animate(expr):
    # 清除并绘制单帧表情
    oled_left.fill(0)
    oled_right.fill(0)
    if expr == "idle":
        oled_left.text('O', 40, 20)
        oled_right.text('O', 40, 20)
    elif expr == "happy":
        oled_left.text('^', 40, 15)
        oled_right.text('^', 40, 15)
    elif expr == "sad":
        oled_left.text('T', 40, 20)
        oled_right.text('T', 40, 20)
    elif expr == "curious":
        oled_left.text('o', 30, 20)
        oled_right.text('O', 50, 20)
    oled_left.show()
    oled_right.show()

    set_servo(p13, left_ang)
    set_servo(p14, right_ang)

def set_mood(mood):
    global state
    state = mood
    eye_animate(mood)
    if mood == "happy":
        ears_angle(120, 120)
    elif mood == "sad":
        ears_angle(30, 30)
    elif mood == "curious":
        ears_angle(90, 30)
    else:
        ears_angle(60, 60)

# ---------- 串口指令解析 ----------
def cmd_parser():
    global state
    while True:
        if uart.any():
            line = uart.readline()
            if line and b'ID:' in line:
                id_str = line.decode().strip().split(':')[1]
                if id_str == '100':   # 自定义唤醒词“小耳朵”
                    set_mood("happy")
                    time.sleep(2)
                    set_mood("idle")
                elif id_str == '101': # “你怎么了”
                    set_mood("sad")
                    time.sleep(2)
                    set_mood("idle")
        time.sleep(0.1)

# 在新线程中运行语音监听

# ---------- 主循环：物理按键触发好奇表情 ----------
btn = Pin(0, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
while True:
    if not btn.value():
        set_mood("curious")
        time.sleep(1.5)
        set_mood("idle")
        while not btn.value():  # 等待释放
            pass
    time.sleep(0.05)