InkWordESP32 MB V1.1

InkWordESP32 (桌面水墨单词卡与日历)

InkWordESP32 是一款基于 ESP32-S3 与 4.2 寸红黑白三色电子墨水屏 打造的低功耗多功能桌面单词卡学习与时钟日历设备。

它兼具 英语单词记忆、公农历时钟日历、双语每日名言、全盘 Web 文件管理器 与 极低功耗待机 体系，采用纸质般无闪烁护眼显示，适合放置在办公桌、书桌上陪伴日常学习与工作。

[!IMPORTANT] 红白黑三色电子标签屏虽然便宜（闲鱼 10 元），但是刷新时间大约 15 秒！刷新时间大约 15 秒！刷新时间大约 15 秒！

📸 屏幕布局与视觉分区

4.2 寸三色墨水屏（400 × 300 像素）精心规划了四大功能区域，红黑搭配，主次分明：

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| [状态栏] 词库名: CET4 | 模式: 随机 | WiFi: 已连接 | 电量: [⚡ 85%] (3.92V)   |
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| [左侧: 时钟与日历区]               | [右侧: 单词背诵区]                  |
| 14:35 (2026-10-09 星期五)          | abandon                             |
| 农历: 八月廿九                     | /əˈbændən/ [IPA标准点阵音标]        |
|                                    | vt. 放弃，遗弃；离弃                |
| 日 一 二 三 四 五 六               | n. 放任，放纵                       |
|        1  2  3  4 [5]              |                                     |
|  6  7  8  9 10 11 12               | [页码: 1/2]                         |
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| [底部: 每日名言区] (红黑双色)                                            |
| The secret of getting ahead is getting started.                          |
| 千里之行，始于足下。                                                     |
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🛠️ 硬件方案与电气规格

1. 核心硬件组件

• 主控芯片：乐鑫 ESP32-S3。
• 显示屏：4.2 寸红黑白三色电子墨水屏（型号：SE2417FS051，主控 IC：UC8176，分辨率 400 × 300，SPI 通信接口）。
• 存储扩展：MicroSD (TF) 卡槽，采用 4-bit 高速 SDMMC 硬件总线，大幅提升词库检索与大文件传输效率。
• 电源与供电：
  • 单节 18650 锂电池供电（标称 3.7V / 满电 4.2V）；
  • ADC 电池采样：GPIO 3，通过 1/4 精密电阻分压实时测量电量；
  • 充电检测：GPIO 1，通过硬件电平感知充电状态（低电平充电中，高电平充满/未插线）；
  • 硬件级保护：当电压低于 3.15V（剩余电量 ≤ 5%）时，屏幕自动显示低电警告并进入 Deep Sleep，仅保留充电线插入唤醒。
• 物理按键：精简为 3 颗按键，具有独立硬件滤波与长短按状态机。

2. 硬件架构

硬件使用 KiCad 设计（我认为这是目前个人及中小型公司最适合最好用的 EDA 软件），设计架构如下：

PCB 图：

IO 分配：

按键操作指南：

[!TIP] 顺便说一句，我之所以用这些元件并不是必须，而是我手上刚好有这些元件，可根据自己的情况处理，硬件结构都是，我提供的均是源文件，可自行修改。

3. 结构设计

外壳结构采用 SolidWorks 进行设计，使用拓竹 3D 打印机打印，最好使用不同材料支撑，不然不太好拆除。

🌟 核心软件特性

1. 单词背诵引擎

• 标准化 JSON 词库支持：词库放置于 TF 卡 /dict/ 目录，支持自定义单词、音标及释义。
• 原生 8×16 IPA 国际音标点阵字模库：内置 44 个标准国际音标（含 ə, ɪ, æ, ʌ, ɒ, ɔ, ʊ, ɜ, ʃ, ʒ, θ, ð, ŋ, ˈ, ˌ, ː 等），彻底解决墨水屏常见英汉音标乱码与粘连问题。
• 智能长释义分页：自动计算中文词条换行与高度，超出单屏自动分页（通过 KEY3 顺序翻阅）。
• 自动切词定时器：支持 1~60 分钟自动切换下一词（可通过 Web 随时调整）。

2. 高精度时钟与日历体系

1. 芯片 RTC Slow Clock 硬件计数器：在轻度休眠（Light Sleep）与异常复位期间始终保持计时，时间精度永不中断；
2. NTP + HTTP 双重授时：开机与每日定时联网自动同步阿里云 NTP；若局域网拦截 UDP 123 端口，自动回退利用 HTTP 服务器响应头 Date 兜底授时。
3. 公农历算法与月视图：屏幕左侧实时计算并显示公历日期、星期、农历月份与初几/廿几（含闰月计算），并以红框在当前月份日历矩阵中精准高亮今日。

3. 每日金山双语名言 (联网更新 + 离线轮播)

• 联网自动更新与归档：每天早晨 7:00 自动开启 Wi-Fi，请求金山词霸每日名言接口，英文大字加粗，中文优雅小字，自适应排版折行，并自动追加归档至 TF 卡 /quote/quotes.json。
• 离线自动轮播：若设备处于无网环境或断网，早晨 7:00 会自动触发离线轮换机制，从 TF 卡历史名言库中随机抽取未显示的名言并刷新墨水屏，保证每天名言按时更换。

4. Multi-AP 多网络记忆与自适应智能重连

• 多凭据记忆：支持记忆多达 8 个常用 Wi-Fi 网络，采用 MRU（最近使用置顶）机制。
• 快速扫描智能匹配：每日唤醒对时或短按 KEY1 开网时，首先执行 250ms/信道的快速扫描，自动识别周边信号最强的已知网络秒级连接。
• 回退保护：若遇到隐藏 SSID，自动按优先级遍历尝试连接。

5. 现代化 Web 控制中心与全盘文件管理器

连接设备 IP 地址（或 AP 模式下的 http://192.168.4.1），即可进入 web 控制台：

• 实时设备状态看板：查看当前 IP、信号强度、电池电压、系统运行时间、当前词库等。
• 个性化系统设置：调节单词自动切换间隔（160分钟）、Wi-Fi 无操作自动休眠倒计时（160分钟）、开启/关闭深夜静默模式。
• 全功能 SD 卡文件管理器：
  • 支持文件的上传、下载、删除、重命名、新建文件夹；
  • 支持目录穿梭，方便随时导入新词库或管理历史名言。
• 可视化 Wi-Fi 配置：支持周边 Wi-Fi 扫描列表与一键连接。
• OTA 无线固件升级：支持网页端直接上传编译好的 .bin 固件一键在线刷机。

6. 深度低功耗电源管理

• Light Sleep 浅度睡眠：非充电、无按键操作且关闭 Wi-Fi 时，CPU 自动进入浅度睡眠，按键即点即应，电流大幅下降。
• 深夜静默模式 (23:00 ~ 07:00)：自动停止单词切换与夜间物理刷屏，延长墨水屏寿命并极度节能。
• 无操作自动断网：Wi-Fi 开启后若超过设定时间（默认 6 分钟）无数据交互，自动关闭射频硬件并将 CPU 降频至 80MHz。

💻 固件开发与编译指南

1. 开发环境要求

• IDE：推荐使用 Arduino IDE 2.x。
• ESP32 支持包：esp32 by Espressif Systems（建议版本 2.0.14 或 3.0.x）。
• 板卡型号选择：ESP32S3 Dev Module。

2. 核心依赖三方库

在 Arduino IDE 的 项目 -> 加载库 -> 管理库 中搜索并安装以下依赖：

3. Arduino IDE 编译选项配置 (Tools 菜单)

📁 TF 卡目录与数据规范

为使设备开机正常读取词库与名言，TF 卡应格式化为 FAT32 格式，并建议建立如下目录：

MicroSD (根目录)
├── dict/                    # 单词词库文件夹
│   ├── CET4.json            # 四级词汇
│   ├── CET6.json            # 六级词汇
│   └── TOEFL.json           # 托福词汇
├── quote/                   # 每日名言文件夹
│   └── quotes.json          # 历史名言本地归档库 (单文件追加模式)
└── schedule.json            # 日程备忘清单 (可选，Web端可视化维护)

词库 JSON 格式规范 (/dict/*.json)

可在网站免费下载：https://typewords.cc/dict

[
  {
    "word": "abandon",
    "phonetic": "/əˈbændən/",
    "trans": [
      "vt. 放弃，遗弃；离弃",
      "n. 放任，放纵"
    ]
  },
  {
    "word": "ability",
    "phonetic": "/əˈbɪləti/",
    "trans": [
      "n. 能力，本领；才能"
    ]
  }
]

📜 版本更新历史 (Changelog)

v1.1.3

• 🚀 多网络记忆系统 (Multi-AP)：支持存储多达 8 个常用 Wi-Fi，新增周边热点快速扫描匹配与信号强度自适应重连，解决多环境不自动回连的问题。
• 📖 每日名言双轨切换机制：增加离线名言自动轮换，每日早晨 7 点即便无网也能从 TF 卡历史名言中轮换并刷新屏幕；抽取算法改用 esp_random() 并增加防连抽去重。
• 🔒 SD 卡总线安全加固：增加 sdMutex 互斥保护锁，彻底消除主循环写入名言与后台墨水屏任务读词库的并发冲突。

v1.1.2

• 🌙 深夜静默模式：支持 23:00 ~ 07:00 停止物理刷屏并提供 Web 开关。
• 📶 独立 AP 配网热点：支持短按/长按 KEY1 秒级唤起 InkWord-Setup (192.168.4.1) 免 App 网页可视化配网。
• 🎲 全库遍历洗牌算法：乱序序列持久化到 SD 卡，当前背词进度通过 RTC 硬件级记忆。
• 📅 农历算法修复：修复农历计算与闰月交替显示问题。

v1.1.1 & v1.1.0

• 🔋 电源与显示优化：优化低电休眠界面与 ADC 电池采样算法，解决低功耗漏电；
• ⚡ 开机自动对时：修复电量耗尽充电后首次启动未成功网络对时的问题。

📄 开源许可证

本项目基于 GNU General Public License v3.0 (GPLv3) 协议开源。