硬件编程 · 电池电量实时预测手表 · 2026-10-15

需求洞察

目标用户是嵌入式爱好者、极客手表玩家、需要长时间佩戴小型电池设备的人。真实痛点是：普通手表或 DIY 设备用电量显示往往靠电压估算，锂电池放电曲线平坦，电量会突然从 40% 跳到 10%，甚至关机前才报警。用户真正想知道的是“还能用多久”，而不是一个不准的百分比。MAX17048 内置 ModelGauge 算法，无需完整充放电学习，能提供较准的 SOC，配合 ESP32-S3 的计算与联网能力，可以记录放电曲线并做短期预测。这个项目值得做，因为它把电量计、显示、按键、低功耗与预测算法串成一个完整闭环，既能当手表，也能当电池监测平台。

方案设计

感知层：MAX17048 通过 I2C 采集电池电压、SOC、充放电速率；两个按键作为用户输入，用于切换显示和重置预测。

控制层：ESP32-S3 负责 I2C 轮询、数据滤波、续航预测和任务调度。预测采用简单滑动窗口：记录最近若干次 SOC 变化，计算平均放电速率，剩余时间等于当前 SOC 除以速率。

执行层：OLED 显示电量、电压、剩余小时数、充电状态图标；按键触发页面切换。

日志/联网层：串口输出调试信息；可选 BLE 或 WiFi 将电量日志上报到手机或服务器，便于长期分析。低功耗时进入深度睡眠，按键唤醒，定时唤醒采样。

物料清单

接线与结构

I2C 总线共用：MAX17048 与 OLED 都接 ESP32-S3 的 SDA=8、SCL=9，两者地址不同，不会冲突。MAX17048 默认地址 0x36，OLED 常见地址 0x3C。按键 KEY1 接 GPIO3，KEY2 接 GPIO4，另一端接 GND，启用内部上拉，按下为低电平。电池正负极接 MAX17048 的 BAT 与 GND，ESP32-S3 由电池经低压差稳压器供电。结构上，OLED 放在表盘正面，按键放在侧边，MAX17048 与主控叠放在表壳内部，电池贴底。若需要更稳的 I2C，可在 SDA/SCL 上加 4.7k 上拉电阻。

核心代码

以下为 Arduino 骨架，可编译上传。需安装 Adafruit_MAX17048 与 U8g2 库。

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_MAX17048.h>
#include <U8g2lib.h>

Adafruit_MAX17048 maxlipo;

#define KEY1 3
#define KEY2 4

float lastSoc = 0;
unsigned long lastMs = 0;
float rate = 0; // 每秒 SOC 变化

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.begin(8, 9);
  u8g2.begin();
  if (!maxlipo.begin()) {
    while (1);
  }
  pinMode(KEY1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(KEY2, INPUT_PULLUP);
  lastSoc = maxlipo.cellPercent();
  lastMs = millis();
}

void loop() {
  float soc = maxlipo.cellPercent();
  float volt = maxlipo.cellVoltage();
  unsigned long now = millis();
  float dt = (now - lastMs) / 1000.0;
  if (dt > 0) {
    rate = (lastSoc - soc) / dt; // 正值为放电
    lastSoc = soc;
    lastMs = now;
  }
  float remainH = 0;
  if (rate > 0.0001) remainH = soc / rate / 3600.0;

  u8g2.clearBuffer();
  u8g2.setCursor(0, 30);
  u8g2.print(soc, 1); u8g2.print(" %");
  u8g2.setCursor(0, 46);
  u8g2.setCursor(70, 46);
  u8g2.sendBuffer();

  if (digitalRead(KEY1) == LOW) { delay(200); }
  if (digitalRead(KEY2) == LOW) { rate = 0; delay(200); }

  Serial.print("SOC="); Serial.print(soc);
  Serial.print(" V="); Serial.print(volt);
  Serial.print(" rate="); Serial.println(rate);
  delay(1000);
}