硬件编程 · NFC 打卡自习馆签到 · 2026-07-06

需求洞察

目标用户：自习馆主理人、合作社运营者以及日常签到打卡的会员。他们往往没有专职前台，依赖微信群接龙或纸质登记，一到旺季就出现漏签、蹭卡、数据对不上的麻烦。

真实痛点：人工签到效率低、容易遗漏，事后追溯靠聊天记录极不可靠；传统的指纹机或刷卡器价格偏高、部署复杂，且数据无法即时同步给合作方；小型场馆需要一种便宜、直观、能证明“某人在某时刻来过”的轻量方案。

为什么值得做：一套 80 元的终端就能把签到行为数字化，减少人肉管理的同时，还能通过飞书机器人自动通知“张三 已签到 14:02”，让管理员和合伙人第一时间看到实况。签到数据可扩展为出勤统计、扣费依据、座位释放信号，商业价值远高于硬件投入。而且技术门槛低，适合 Maker 和教育场景，很容易在社区复制推广。

方案设计

整体按四层结构展开，各层职责清晰，便于调试和维护。

感知层：由 PN532 NFC 模块和物理按键组成。PN532 负责读取 M1 卡、NTAG 等符合 ISO14443 协议的卡片 UID，按键用于触发补签模式、清屏或长按重启。所有输入信号统一交给 ESP32 处理。

控制层：ESP32 作为主控，运行 Arduino 框架。轮询 PN532 的读卡事件，解析卡号后与本地白名单匹配，同时驱动 OLED 显示签到结果，并通过板载 Wi‑Fi 调用飞书 Webhook 完成数据上报。控制层还负责按键消抖、LED 状态指示和通信异常重试。

执行层：一块 0.96 寸 I2C OLED 屏显示“请刷卡”、姓名、签到时间灯信息；一颗高亮 LED（接 GPIO2）在刷卡成功时闪烁，失败时常亮两秒。这些输出直接给用户清晰的行为反馈，减少误刷卡带来的困惑。

日志 / 联网层：不依赖自建服务器，直接使用飞书机器人的 Webhook 接口。ESP32 通过 HTTPS POST 发送 JSON 格式消息，内容包括卡片 UID、签到时间戳、设备 ID 等字段。飞书群即时弹窗通知，同时群消息可沉淀为永久签到日志。后续如需数据分析，可以在飞书侧设置机器人回调，或定期导出消息记录。

物料清单

剩余预算可用来补充外壳或焊接 PCB，总体控制在 80 元以内完全可行。

接线与结构

本方案严格遵循题目建议，同时微调按键引脚以避免与 I2C 冲突，具体接线如下：

• PN532 I2C：SDA 接 GPIO21，SCL 接 GPIO22，VCC 接 3.3V，GND 共地。
• OLED (SSD1306 I2C)：同样接入 GPIO21 (SDA) / GPIO22 (SCL)。两个 I2C 设备地址不同（PN532 默认 0x24，OLED 默认 0x3C），可安全挂在同一条总线上，节约宝贵的 GPIO 资源。
• LED：正极经 220Ω 电阻接 GPIO2，负极接地。上电初始化后 GPIO2 拉低，刷卡成功时输出高电平。
• 按键：一端接 GPIO4，另一端接地，启用 ESP32 内部上拉，按下为低电平。GPIO4 不与 I2C、LED 冲突，且具备 RTC 唤醒能力（若以后扩展低功耗功能）。

结构上，建议将 ESP32、PN532 和 OLED 固定在一块亚克力面板上，NFC 感应区朝外，面板开孔露出屏幕和按键，内部用热熔胶或螺丝固定。这样既美观又能快速拆装调试。

核心代码

以下是基于 Arduino 框架在 PlatformIO 下可编译的骨架代码，展示了 NFC 读卡、OLED 显示与飞书 Webhook 的核心逻辑。

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

#define PN532_IRQ  -1
#define OLED_ADDR  0x3C
#define LED_PIN    2
#define BTN_PIN    4

#define WIFI_SSID   "your_ssid"
#define WIFI_PASS   "your_pw"
#define WEBHOOK_URL "https://open.feishu.cn/open-apis/bot/v2/hook/xxxx"

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

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

  Wire.begin(21, 22);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(2);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(10, 20);
  display.println("Scan Card");
  display.display();

  nfc.begin();
  uint32_t versiondata = nfc.getFirmwareVersion();
  if (!versiondata) {
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(0, 20);
    display.println("PN532 fail");
    display.display();
    while (1);
  }
  nfc.SAMConfig();

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { delay(500); }
}

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 cardID = "";
    for (uint8_t i = 0; i < uidLength; i++) {
      cardID += String(uid[i], HEX);
    }
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(10, 20);
    display.println("OK");
    display.setCursor(10, 40);
    display.println(cardID);
    display.display();
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);

    HTTPClient http;
    http.begin(WEBHOOK_URL);
    http.addHeader("Content-Type", "application/json");
    String payload = "{\"msg_type\":\"text\",\"content\":{\"text\":\"签到: " + cardID + " 时间: " + String(millis()) + "\"}}";
    http.POST(payload);
    http.end();
  }
  if (digitalRead(BTN_PIN) == LOW) {
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(10, 20);
    display.println("Manual");
    display.display();
    delay(1000);
    display.clearDisplay();
    display.setCursor(10, 20);
    display.println("Scan Card");
    display.display();
  }
}