硬件编程 · NFC 打卡自习馆签到 · 2026-08-21

需求洞察

目标用户是自习馆/合作社管理员与常驻学习者。传统自习馆签到依赖前台手写或扫码，高峰期排队浪费时间，且无法有效统计真实学习时长。常见痛点如下：

• 人工登记易漏记、代签，数据不可追溯。
• 手机扫码需联网打开 App，流程冗长。
• 管理者无法实时掌握到馆人数，空座率难以预测。
• 缺少自动化的学习时长激励，学员粘性不足。

本项目以 NFC 卡实现 0.2 秒极速打卡，离线识别、在线同步，自动生成飞书群内打卡消息。硬件成本低、改造小，适合自习馆前台的即插即用，有较强的可复制性和实用价值。

方案设计

本项目按四层架构设计：

• 感知层：PN532 模块以 I2C 模式读取 ISO14443A 标准 NFC 卡（M1 卡或手机 NFC 模拟卡），完成身份识别。
• 控制层：ESP32 主控解析卡号，匹配本地白名单，并进行去重、防抖处理，防止 5 秒内重复打卡。
• 执行层：OLED 屏显示欢迎语与签到时间，LED 灯切换为绿色呼吸状态，提示打卡成功。
• 日志/联网层：通过 WiFi 连接飞书 Webhook，JSON 格式推送签到信息到群机器人，异常时自动重试 3 次。

整体流程为：PN532 刷卡 → ESP32 判断卡号 → OLED 更新 → LED 反馈 → HTTP 请求飞书 → 日志写入 SPIFFS。

物料清单

说明：若将 PN532 改用 RC522 模块（单价 8 元），并配合纯焊接方式，总成本可控制在 80 元内。本文案仍以 PN532 为方案，但物料列中标注优化建议，富余项可在飞书通知次数上不限量。

接线与结构

基于原定 GPIO 接线如下，并做出微调：

• PN532 的 SDA → GPIO21，SCL → GPIO22，与 OLED 共用 I2C 总线，但地址不同（PN532 地址 0x24，OLED 地址 0x3C），无需额外调整。
• PN532 的 IRQ 脚不接，采用轮询检测方式，降低线缆复杂度。
• OLED 的 VCC 接 3.3V，GND 共地。
• LED 正极串联 220Ω 电阻后接 GPIO2（板载 LED 点），负极接地。
• 增加一个轻触按键接 GPIO15，用于强制重新连网或无卡手动补签。
• 电源以 5V 适配器接入 ESP32 VIN 引脚。

结构上采用亚克力双层板：上层放置 OLED 与 PN532 天线，下层隐藏 ESP32 与走线，底部开孔露出 LED，让用户可通过呼吸灯判断是否成功。

核心代码

使用 Arduino IDE + ESP32 环境，骨架如下，可编译：

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

#define PN532_IRQ   (2)
#define PN532_RESET (3)

Adafruit_PN532 nfc(21, 22);
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire;, -1);

const char* ssid = "your_wifi";
const char* pwd  = "your_password";
const char* webhook = "https://open.feishu.cn/open-apis/bot/v2/hook/xxx";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin(21, 22);
  nfc.begin();
  nfc.SAMConfig();
  WiFi.begin(ssid, pwd);
}

void loop() {
  uint8_t uid[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
  uint8_t uidLength;
  if (nfc.readPassiveTargetID(PN532_MIFARE_ISO14443A, uid, &uidLength;, 100)) {
    String cardStr = "";
    for (int i = 0; i < uidLength; i++) {
      cardStr += String(uid[i], HEX);
    }
    display.clearDisplay();
    display.println(cardStr);
    display.display();
    sendFeishu(cardStr);
    delay(2000);
  }
}

void sendFeishu(String card) {
  HTTPClient http;
  http.begin(webhook);
  http.addHeader("Content-Type", "application/json");
  String payload = "{\"msg_type\":\"text\",\"content\":{\"text\":\"打卡成功:" + card + "\"}}";
  http.POST(payload);
  http.end();
}