硬件编程 · 番茄钟工位站姿提醒 · 2026-10-20

需求洞察

目标用户是每天在工位连续坐 6 小时以上的办公室人群，尤其是程序员、设计师、运营与文字工作者。真实痛点不是“不知道要站起来”，而是三件事叠加：第一，专注时容易忘记时间，一坐就是一两个小时；第二，手机番茄钟会带来消息干扰，打开手机后注意力被带走；第三，普通闹钟提醒太吵，开放工位里不适合外放，戴耳机又容易听不到。

为什么值得做：番茄工作法本身强调 25 分钟专注 + 5 分钟休息，但多数人只执行了“计时”，没有执行“离开座位”。把计时与姿态提醒合并，可以让休息动作变得明确：专注结束，设备震动，屏幕提示“起身 3 分钟”；回到座位按一下按键，进入下一轮。这个动作足够轻，不会打断工作流，却能把久坐切成可管理的小段。用 RP2040 做这件事的性价比也很高：双核、USB 原生、GPIO 充足，后续加蜂鸣器、温湿度或无线模块都留有余量。

方案设计

感知层：两个轻触按键分别接 GPIO6 与 GPIO7。GPIO6 作为“开始/确认”键，GPIO7 作为“跳过/复位”键。设备没有摄像头和红外传感器，姿态提醒不判断真实坐姿，而是用“连续专注时长 + 休息确认”来间接管理站姿行为：专注满 25 分钟必须离座休息，休息满 3 分钟才能开启下一轮，避免“假休息”。

控制层：RP2040 运行 Arduino 框架，主循环维护一个四状态状态机：IDLE（待机）、FOCUS（专注）、BREAK（休息）、PAUSED（暂停）。计时使用 millis() 非阻塞差值，OLED 每 500 毫秒刷新一次，避免整屏闪烁。长按 GPIO6 两秒进入暂停，短按恢复。

执行层：0.96 寸 SPI OLED 显示状态、剩余时间与轮次；震动电机通过 NPN 三极管或 MOSFET 驱动，GPIO15 输出高电平触发，震动 1.5 秒作为一次提醒。专注结束与休息结束使用不同震动节奏：专注结束为“长震两下”，休息结束为“短震三下”。

日志/联网层：本项目不增加联网模块，以控制成本与隐私风险。RP2040 通过 USB 串口输出每轮开始、结束、跳过事件，电脑端可用串口助手记录当日番茄轮次；后续如需联网，可把串口日志换成 Wi-Fi 模块或蓝牙，不影响现有接线。

物料清单

合计略高于 55 元时，可去掉外壳改用现有纸盒，或选用更便宜的散装杜邦线，即可压到 55 元以内。若批量采购，RP2040 与 OLED 单价还会下降。

接线与结构

采用题目给定接线，仅补充电源与驱动细节：

• OLED SPI：CS=GPIO13，DC=GPIO14，RST 接 GPIO12（可微调，用于硬复位），SCLK=GPIO10，MOSI=GPIO11，VCC=3.3V，GND=GND。
• 震动电机：GPIO15 → 1kΩ 电阻 → S8050 基极；电机一端接 3.3V，另一端接集电极；发射极接 GND；电机两端反并联一只肖特基或 1N4148 续流二极管。
• 按键：GPIO6 与 GPIO7 分别接按键一端，另一端接 GND，软件启用内部上拉，按下为低电平。
• 结构：OLED 固定在面板上方，按键放在面板下方左右两侧，震动电机贴在桌面或外壳底部。整机由 USB-C 供电，放在显示器下方不占鼠标区。

微调说明：RST 使用 GPIO12 是为了让 OLED 上电稳定；若模块只有 4 针，可把 RST 接开发板 RESET 或 3.3V，代码中对应初始化参数保持默认即可。

核心代码

以下为 PlatformIO + Arduino 框架骨架，可直接编译烧录到 RP2040：

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>

  U8G2_R0, /*clock=*/10, /*data=*/11, /*cs=*/13, /*dc=*/14, /*reset=*/12);

const int BTN_START = 6;
const int BTN_SKIP  = 7;
const int MOTOR     = 15;

enum State { IDLE, FOCUS, BREAK, PAUSED };
State state = IDLE;
unsigned long lastTick = 0;
unsigned long remainMs = 0;
int roundCount = 0;
bool lastStart = HIGH, lastSkip = HIGH;

void motorPulse(int times, int onMs, int offMs) {
  for (int i = 0; i < times; i++) {
  }
}

void drawUI() {
  oled.clearBuffer();
  const char* label = "IDLE";
  if (state == FOCUS) label = "FOCUS";
  if (state == BREAK) label = "BREAK";
  if (state == PAUSED) label = "PAUSE";
  oled.drawStr(0, 12, label);
  char buf[24];
  snprintf(buf, sizeof(buf), "Round: %d", roundCount);
  oled.drawStr(0, 28, buf);
  unsigned long sec = (remainMs + 999) / 1000;
  snprintf(buf, sizeof(buf), "%02lu:%02lu", sec / 60, sec % 60);
  oled.drawStr(0, 60, buf);
  oled.sendBuffer();
}

void setup() {
  pinMode(MOTOR, OUTPUT);
  digitalWrite(MOTOR, LOW);
  oled.begin();
  Serial.begin(115200);
  drawUI();
}

void loop() {
  bool s = digitalRead(BTN_START);
  bool k = digitalRead(BTN_SKIP);

  if (lastStart == HIGH && s == LOW) {
    if (state == IDLE) {
      state = FOCUS; remainMs = 25UL * 60 * 1000; roundCount++;
    } else if (state == PAUSED) {
      state = FOCUS;
    } else if (state == BREAK) {
      state = FOCUS; remainMs = 25UL * 60 * 1000; roundCount++;
    }
  }
  if (lastSkip == HIGH && k == LOW) {
    if (state == FOCUS) {
      state = BREAK; remainMs = 3UL * 60 * 1000;
      motorPulse(2, 400, 200); // 专注结束：长震两下
    } else if (state == BREAK) {
      state = IDLE; remainMs = 0;
    }
  }
  lastStart = s; lastSkip = k;

  if (state == FOCUS || state == BREAK) {
    unsigned long now = millis();
    if (now - lastTick >= 1000) {
      lastTick = now;
      if (remainMs > 1000) remainMs -= 1000;
      else {
        if (state == FOCUS) { state = BREAK; remainMs = 3UL * 60 * 1000; motorPulse(2, 400, 200); }
        else { state = IDLE; remainMs = 0; motorPulse(3, 120, 120); }
      }
      drawUI();
    }
  }
  delay(10);
}