设计一款由树莓派RP2040微控制器驱动的定制手表

小时候，我曾梦想制作自己的智能手表。那时我对工程、电子或3D设计一无所知，但我的想象力却充满了各种创意。于是，作为一个孩子，我用纸板制作了一只手表。它并不是真正能正常使用的表，但它给了我更多珍贵的东西——快乐、兴奋，以及实现大梦想的自信。那只简单的纸板手表，正是我旅程的起点。

现在，是时候将那个童年梦想变为现实，打造一款真正的手表了。它或许不够智能，无法计算脚步或测量心率，但它却做了同样重要的事——它只是简单地显示时间。

在这个充满通知和持续网络连接的世界里，这款手表带来了一种不同的体验：简约、专注以及远离干扰的自由。它不仅仅是一块手表，更是一种提醒——有时候，最简单的事物才是最有意义的。这是我迈出的第一步，也是我童年时开启的旅程中完成的重要一步。

于是，我打造了ChronoWatch X2040——一款搭载树莓派RP2040微控制器的定制手表。它采用圆形显示屏和特别设计的3D打印表壳，佩戴起来如同普通日常腕表一般舒适。

为了更具个性和时尚感，我在设备内部加入了多种表盘，让手表外观能够契合不同的心情、氛围和环境。无论是经典、现代还是极简风格，ChronoWatch X20400 都能通过简单的换表款轻松实现风格切换。

在这个项目中，我使用了WaveShare RP2040圆形触摸屏作为ChronoWatch X2040的核心部件。为了赋予它真正可穿戴设备的外观与质感，我使用Tinkercad设计了一个定制的3D打印外壳。Tinkercad是一款简单而强大的软件，让各个水平的创作者都能轻松便捷地进行3D设计。

这款手表不仅具备硬件功能，还配有完整的设置界面。用户可直接通过手表轻松调整时间、日期，并在12小时制和24小时制之间切换。此外，它还配备了亮度调节、秒表、屏幕旋转选项以及睡眠定时器等实用功能，有助于更好地管理电池。最棒的是，所有操作都可以通过触摸屏界面完成——无需手机应用、无需额外设备，也无需网络连接。

现代腕表在19世纪末开始流行，最早已知的腕表之一由百达翡丽于1868年为匈牙利的科斯科维奇伯爵夫人制作。起初，腕表主要被女性佩戴，作为优雅的时尚配饰和珠宝，而非实用的计时工具。第一次世界大战期间，情况发生了改变，士兵们需要一种快速便捷的方式来查看时间，同时保持双手自由。腕表比怀表更加实用，很快也逐渐受到男性欢迎。

自那以后，腕表历经数代不断演变——从机械表，到石英机芯，再到数码手表，如今已发展为全球广泛使用的智能手表。从一个简单的计时工具，到时尚、科技与个人身份的象征，腕表走过了漫长的发展之路。

物资

组件：

•Waveshare RP2040 1.28英寸圆形触摸屏

•3D打印手机壳

•3.7V 950mAhmAhmAh 超大容量锂电池(10mm × 25mm × 35mm)

•M2 4毫米螺丝

•M2加热插件

•MX1.25 2PP 连接器

•热缩套管 [1mm]

•Apple Watch Watch 表带

•Waveshare RP2040 1.28英寸圆形触摸屏

这是一款基于树莓派RP2040芯片的紧凑型开发板，配备1.28英寸圆形电容式触摸屏，分辨率为240×240。该板内置加速度计和陀螺仪传感器，可实现运动检测功能。支持MicroPython、Arduino IDE以及C/C++编程语言。通过USB Type-C接口和电池充电功能，适合便携式项目应用。非常适合用于DIY智能手表、迷你仪表盘及物联网设备。

3D打印手机壳

3D机箱设计使用Tinkercad创建，由三个主要部件组成，每个部件都承担着重要功能。中间部分构成手表的主体，可牢固固定显示屏、电池以及表带连接点。顶部部分作为锁扣框架，覆盖在表盘前方，确保显示屏稳固不脱落，同时使手表外观整洁美观。底部部分通过螺丝固定，牢牢封闭手表背面，使整体结构坚固实用，便于日后进行维护、升级或更换电池时轻松打开。

3.7V 950mAhmAhmAh 超级电容电池

对于这个项目，我选用了3.7V 950mAh的电池，它能完美地安装在定制的后盖内。这种电池提供了充足的备用时间，让用户可以长时间佩戴吊坠，无需频繁充电。市场上有多种不同形状、尺寸和容量的锂电池可供选择。因此，根据您的设计需求，您可能会找到更合适的电池，无论是容量更大还是更小，都能满足您的具体要求。

M2 4毫米螺丝及M2加热插件

这些热插件常用于3D打印部件中，以制造出坚固、可靠且持久的固定点。通过加热将热插件安装到塑料件上，使其熔合并形成内部耐用的金属螺纹。安装完成后，M2 4mm螺丝可牢固地嵌入这些插件中，从而紧密固定组件。它们非常适合小型机箱、电子设备支架以及像这款手表项目这样的紧凑型机械装配。这种组合显著提升了强度，呈现出专业外观，并允许反复拆装而不损坏3D打印部件。

MX1.25 2P 连接器

MX1.25 2P连接器用于将电池与电路板连接。Waveshare ESP32-S3圆形显示屏内置了1.25 2P公头连接器，因此电池需要配备相应的母头连接器。这样每次都可以直接将电池插入PCB，无需焊接。使用合适的连接器可确保连接牢固可靠，同时便于未来更换或升级电池。

热缩套管

热缩套管(1毫米)是一种薄塑料管，加热后会紧密收缩，通常使用热风枪或焊锡枪的侧面进行加热。它常用于电子设备中，用于包裹和绝缘裸露的电线或焊点，防止短路，并使外观更整洁。对于本项目而言，1毫米规格非常适合小型电池线和连接器。它不仅提升了安全性，还让整体装配看起来更加整齐专业。

Apple Watch 表带

本项目采用Apple Watch表带，以确保佩戴时舒适、稳固且可调节。它为手表赋予现代而高端的外观，同时保证全天佩戴都十分舒适。这款表带轻便耐用，专为长期日常使用设计，是本次制作的理想选择。相比自行设计和制造定制表带，使用现成表带不仅节省了时间和精力，还能让ChronoWatch X2040呈现出精致专业的外观。

在Tinkercad中设计外壳

我为这款手表设计了一个3D打印的表壳，用于容纳电池、显示屏和表带。该设计使用了Tinkercad这一易于操作的在线3D设计工具完成。

设计由三个主要部分组成，各部分各司其职。中间部分构成手表的主体，可牢固固定表盘模块、电池以及表带连接点。顶部部分作为锁扣框架，覆盖在表冠上方，既能稳固固定表盘，防止其脱落，又能使手表外观整洁美观。底部部分通过螺丝固定，将手表背面紧密封闭，使整体结构坚固耐用，便于日后维护、升级或更换电池时轻松打开。

3D打印后盖

打印详情：

•喷嘴：0.1毫米(适用于精细细节和光滑表面)

•填充物：20%(坚固且轻盈)

•材质：ABS – – 黑色(耐用、耐热，外观专业)

编程设备

这是RP2040的一个非常简单的步骤。为了方便编程，我分享了一个UF2文件，可直接复制到RP2040上使用。

•使用Type-C数据线将显示器连接到电脑。

•在将板子插入电脑时，按住 BOOTSELSELSEL 按钮。

•您将在电脑上看到一个新驱动器出现。

•将从我的 GitHub 页面下载的 UF2 文件拖放到驱动器中。

•主板将自动重启，您会看到一个欢迎界面。

焊接电池连接器

在此步骤中，我们将焊接电池连接器。请仔细按照说明操作。

•小心地剥去连接器线和电池线的两端。

•将一段热缩管滑到每根电池线的末端。

•将连接器的红色线焊接到电池的红色线上，连接器的黑色线焊接到电池的黑色线上。

•将热缩管覆盖在焊点上。

•用热风(或短暂触碰焊锡枪侧面)使管材收缩，以固定接头。

加热插件

在此步骤中，我们将使用焊锡枪安装加热片。

•取一个M2加热插件。

•用镊子小心地将它放入孔中。

•用加热的焊锡枪轻轻按压热插件，直到它完全嵌入到位。

•如果塑料冷却前加热片未平放或水平放置，请立即调整。

安装式显示屏

现在请按照以下步骤小心地安装显示屏。

•取手机壳中间的3D打印部件。

•首先，将显示屏的USB Type-C接口插入，并将其对准保护壳上的Type-C接口。

•现在小心地将显示屏的PCB部分插入外壳内。

•触摸屏面板将保留在3D部件之外。

•取上环并小心地将其套在展示架上。

•现在轻轻旋转环，直到它牢固地卡住。

连接电池并关闭后盖部分

安装好显示屏后，现在是安装电池并关闭底部的3D打印部件了。

•用镊子小心地连接电池接头。

•将电池插入3D部件内部指定的位置。

•将多余的电线整齐地插入机箱内部预留的空位中。

•关闭底部部分，并用螺丝将其固定。

插入表带

插入表带可能会有点棘手，因为3D打印的公差问题，表带可能安装得较紧。

•一手稳住表壳，小心地将表带的一侧插入，然后向中间推压，直到卡好。

•现在翻到另一面，牢牢握住手表，小心地将表带的另一侧插入到位。

使用手表

我将手表功能分为三个主要部分：时间设置、表盘样式和附加功能。

手表表盘

在任何表盘上，只需左右滑动即可切换不同的表盘样式，选择符合你心情的款式。

时间设置

长按任意表盘即可进入时间设置菜单。共有三种设置选项，您可随时向左滑动返回。

•设置时间：在此处调整当前时间。要保存更改，请按下方的右键。如需取消并返回，请向左滑动至右。

•设置日期：在此处调整日期。要保存更改，请点击下方的右键。如需取消并返回，请向左滑动至右。

•设置模式：可在12小时制和24小时制之间选择。要保存更改，请按下方右侧按钮。如需取消并返回，请向左滑动至右。

•返回：按返回键或向左滑动以回到主屏幕。

附加功能

向上或向下滑动以浏览手表的附加功能。菜单会持续循环，因此如果您继续滑动，它将依次切换所有功能，然后返回主屏幕。

•亮度：通过增加或减少百分比来调节屏幕亮度。

•计时器：按一次开始计时，再次按一次停止计时，再按一次重置计时器。

•旋转屏幕：按旋转按钮可调整手表屏幕的朝向。

•睡眠时间：设置手表的自动睡眠时间，或完全关闭睡眠模式。

改进与未来想法

ChronoWatch X20400 已经功能齐全，但总有更多创新、改进和创意的空间。以下是一些未来升级的设想：

•优化功耗，显著延长手表电池续航时间。

•在保持相同可靠运行时间的同时，减小电池尺寸。

•减小表壳整体厚度，打造更纤薄、更舒适的外观设计。

•添加更多智能功能，例如闹钟、计步器或其他实用的日常工具。

•使用实时时钟(RTC)模块，即使电池耗尽或手表关闭时也能保持准确时间。

本文编译自hackster.io