Sensor Watch（“传感手表”）是时代间的桥梁。它采用了30年前电子手表黄金时代时期的标志性设计，并将其与现代的、强大的微控制器和最先进的传感能力相结合。这块直径不到一英寸（1英寸=2.54厘米）的小电路板可以取代卡西欧F-91W手表中的原始石英机芯，将超低功耗的ARM Cortex M0+微控制器的全部功能置于你的腕上。

Sensor Watch与大多数智能手表不同。它通过一套不同以往的技术权衡与取舍，来实现一系列不一样的目标：

• Sensor Watch没有采用高分辨率的TFT LCD，而是重新利用了卡西欧F-91W的单色段码式LCD。这使它可以成为一个常亮的显示屏，却只需消耗几微安（μA）的电力。
• 因不提供像Wi-Fi和蓝牙这些耗电的功能，Sensor Watch可以在一个100毫安时（mAh）的纽扣电池上运行一年或更长时间，避免了频繁充电的需求。
• 由于没有外部充电端口，再加上重新使用了F-91W那有名的防水外壳，使得这款黑改手表（hackable wristwatch）仍然具备30米防水。

它能做什么？

Sensor Watch的初始设计理念就是有用。社区制作的Sensor Watch固件，亦称为“机芯”（“Movement”），已经有好几个有用的“表盘”显示界面了（watch face）。

• 时钟 表盘允许Sensor Watch像 普通手表 一样，显示时间和日期。
• 世界时钟 表盘允许你显示世界上任何时区的时间。
• 节拍时间Beat Time 表盘用来显示斯沃琪互联网时间（Swatch Internet Time），这是一个十进制时间系统，将一天分为1000个节拍。
• TOTP 表盘显示基于时间的一次性密码，就是你在许多网站上进行双因素认证所需要的那种。
• 温度 表盘显示来自热敏电阻传感器电路板（可选电路板，单独出售）的读数。
• 温度日志 表盘能记录并显示长达36小时的带时间戳的温度数据。露营时把它扔在帐篷外，你就有了一个可以从手腕上快速部署的气象站。
• Day One 表盘可以让你从出生那天开始计日，看你生命中的日子如何流逝。

此外，还有其他的表盘（秒表、脉搏计、电池电压），但重要的不是Sensor Watch有多少自带的应用程序。重要的是，Sensor Watch是开源的，而且很具可黑性（Hackable），这意味着你可以编写对你自己有意义的任何应用程序。你想要一个可以显示月相和预测卫星通过的“天文”表盘吗？一个能显示你最近的地铁站的列车到达情况的“交通时间表”表盘？一个能告诉是否水星逆行的“占星”表盘？这些应用程序，你都可以为Sensor Watch自行编写。

此外，Sensor Watch中的传感器电路板是模块化和可更换的，所以如果你想要一个不同于现有的传感器？你完全可以做一个你自己的传感器电路板，测量你想测的东西。

当风格，遇到传感器

卡西欧F-91W这么具有代表性的原因有很多：它价格低廉，经久耐用，并且多年以来它发售了各种颜色，这意味着你几乎肯定能找到与你的风格相匹配的一款。它也很小巧! 直径只有34毫米，比任何智能手表都要小，戴在任何手腕上都自在无感。不过，恰恰也是这小巧的尺寸，为我们将它改造成Sensor Watch带来了挑战：我们怎样才能将有用的传感器技术装入如此小的壳体中呢？

答案就在Sensor Watch电路板底部的九针柔性PCB连接器里。通过将微型传感器电路板插入Sensor Watch主板，你可以添加任何你想要的感知功能。这就使得Sensor Watch比只能跟踪运动的健身监测器，或只能感知方向的指南针手表的用途更加广泛。

当前仅有一块温度传感器电路板可供出售，但你也可以使用光敏电阻电路板来测量环境照度，使用麦克风跟踪环境噪音，或者，当然，也可以使用加速度计跟踪运动。Sensor Watch留出了5.7 × 5.7 × 1毫米的空间，供你添加任何传感器。这虽是一个很小的体积，但现代MEMS技术已经可以通过较小的传感器做出比以往更多的功能了。

本着开源硬件的精神，这些传感器电路板中有几个已经发布在Sensor Watch的代码仓库中了, 希望我们能够围绕Sensor Watch建立一个社区，让更多的人去设计各种各样的传感器电路板，为Sensor Watch增添更多有趣的功能。

Microchip SAM L22：小个头，大智慧

作为Sensor Watch核心的SAM L22微控制器是一个ARM Cortex M0+芯片，拥有256KB的闪存和32KB的RAM，运行频率高达32MHz。它在许多方面与你在Feather M0或Arduino Zero中发现的SAM D21相似，具有许多相同的多功能外设：

• 由于它具备一个集成的USB外设和UF2引导程序，你可以把电路板插入电脑，通过把固件拖进去来编程，就如同使用优盘一样简单。
• 实时时钟外设与32.768KHz晶体配对，可以实现精确计时和可配置的唤醒选项。
• 集成的12位ADC允许你从传感器板上的五个GPIO引脚中的任何一个读取模拟值，过采样的分辨率为16位。
• SERCOM外设可以让你轻松地与传感器电路板上的I2C、SPI或UART设备通信。
• 四个定时器/计数器外设可以实现各种使用情景，如PWM脉宽调制、频率计数和可配置的定期回调。除此之外，还有驱动红/绿背光¹ 和压电式蜂鸣器²的TCC外设。

¹ 红/绿背光在限量版Sensor Watch电路板上是红/蓝。
² 压电蜂鸣器是唯一需要焊接的部分。你需要从原F-91W上拆下这个压电式蜂鸣器金属片，然后把它焊接到Sensor Watch电路板上。如果你觉得这个焊接不好做，也没问题，Sensor Watch手表的所有其他功能都是一样的，它只是不能发出滴滴的蜂鸣声。

段码式LCD：低功耗的英雄

除了以上这些熟悉的外设外，SAM L22还配备了一个我们不太熟悉的外设：一个段码式LCD控制器。该控制器可以与原F-91W液晶显示玻璃无缝通讯，它是Sensor Watch实现其独有的低功耗能力的关键。

• 不像TFT那样有多层彩色滤光片，段码式LCD液晶玻璃在没有背光的情况下也可以提供良好的可视效果。
• 与依靠发光二极管的OLED不同，段码在开启时并不会比关闭时消耗更多的电力。
• 与电子纸显示屏不同，电子纸显示屏需要电流来移动油墨颗粒，而更新段码式液晶显示玻璃不会比在电子纸屏幕上保持图像消耗更多电流。

这并不是说没有利弊需要权衡：F-91W的原段码式LCD只是被设计用来显示时间，所以不是每个段码位置都能完整显示所有的数字或字母。它也不能像电子纸显示屏或点阵式液晶显示屏那样显示任意的图像。不过，稍具创意，你就可以制作出一个能显示相当多信息的手表表盘，并且轻松的用上一整年的时间。

特性和规格

• 运行频率高达32MHz的ARM Cortex M0+微控制器
• 256 KB的片上Flash，有高达16 KB的EEPROM仿真区
• 32 KB的RAM，并可在低功耗待机模式下完全保持
• 32.768 kHz晶体，用于实时时钟功能，支持闹铃功能
• 红色和绿色PWM脉宽调制的LED背光（限量版电路板为红色和蓝色）。
• 板载USB Micro B接口
• 带有双击激活UF2引导程序的复位按钮
• 用于传感器电路板的九针柔性PCB电路板连接器
• 可驱动十位段码式LCD，外加五个独立显示段码的控制器
• 用连接三个带中断功能按钮的镀金触点
• 用于连接压电式蜂鸣器的焊盘（需要轻微焊接）
• 开放源代码

9针传感器电路板连接器提供了很多额外的功能，你可以在自己的传感器电路板上加以利用。

• 3V电源（CR2016纽扣电池的标称电压，在接近使用寿命时可降至~2.5V)
• 一个带有内置上拉电阻的I²C接口
• 五个通用的IO引脚，可以被配置为：
  • 五个模拟输入
  • 五个可中断的数字输入，带有内部上拉或下拉电阻
  • 五个数字输出
  • SPI控制器（留有一个备用模拟/GPIO引脚）
  • 一对UART TX/RX（有三个GPIO剩余）
  • 在两个独立的TC实例上实现多达四个脉宽调制PWM引脚
  • 两个外部唤醒输入，可以从超低功耗的BACKUP模式下唤醒

同类手表比较

³ $36 Sensor Watch 电路板 + $4 温度传感器 & GPIO 电路板 + 一个F-91W 的费用

支持和文档

• Sensor Watch GitHub代码仓库
• Sensor Watch编程库文档
• Sensor Watch接口指南
• Sensor Watch社区固件“机芯”（Movement）的README
• Sensor Watch讨论区

请随时使用下面的 询问技术问题 链接来联系我们。

生产计划

我们已经生产了第一批约85块限量版电路板，以此验证了制造工艺的可行性。当本众筹活动结束时，我们将下订单购买制作标准版Sensor Watch电路板所需的所有部件。(我们已有来自美国本土的几个不同的制造商的报价）。限量版电路板约在活动结束后一两个月内发货，标准版电路板将在几个月后发货。

我们将在我们工作室内组装温度传感器电路板；这些小型柔性印刷电路板只包含两个元件，很容易在我们的车间内手工组装和测试。

履约和物流

一旦所有板子组装完毕并通过测试，我们将把它们运到Mouser Electronics，即Crowd Supply的执行伙伴，他们将把Sensor Watch进一步分发给认购者。你可以在Crowd Supply指南中的 订购、支付和运输 了解更多服务细节。

风险与挑战

由于全球半导体短缺，ATSAML22J18A-MUT仍然供应不足。毫无疑问，这是该项目最大的风险：该芯片是Sensor Watch的核心，没有它，我们就无法制作电路板。截至目前，我们预计这些芯片将在明年夏天上市，但随着其他客户可能从现在到活动结束期间预购这些芯片库存，我们的供应量可能会下滑。我们计划通过与Crowd Supply、Mouser和Microchip合作来处理这一风险，以确保我们在本众筹活动结束后尽快下达这些芯片的订单。

Sensor Watch是 Microchip Get Launched 设计竞赛的一部分!