Arduino Nano互換品でデジタル時計を自作

2019年1月6日2020年12月26日

Arduino Nano互換品でデジタル時計を作成しました。

【準備したもの】
・Arduino Nano互換品
・DS3231 AT24C32 高精度リアルタイムクロックモジュール
・GY-68 BMP180 大気圧センサーモジュール
・128×64 OLED LCDディスプレイ SSD1306
・ブレッドボード、ジャンパーピン等

1.DS3231の準備
今回はアマゾンから購入しましたが、レビュー等に記載されているように抵抗を取り外して電池を入れました。
時刻データは下記2か所のサイトを参考にRaspberry Piで書き込みました。
最初書き込んだ時9時間ずれていたので、何故ずれたのか分かりませんでしたが、
UTCからLocal Timeへの切り替えをしたらうまくいきました。
http://ja3rua.ddns.net/html2/raspberrypi/raspberrypi46.html
http://ubiqlog.com/archives/11842

2.組み立て
はんだごてを使用し、各部品にピンを付けます。
その後、Arduino Nano互換品から各モジュールに4本の配線を繋ぎます。
5V→VCC
GND→GND
A4→SDA
A5→SCL
です。
今回購入したものはレギュレータ付きでしたので、5Vに繋いでも問題ありませんでしたが、
ものによっては3.3Vへ繋ぐべきものもあるようなのでご注意ください。

3.スケッチ(プログラム)を書く為の準備
arduino公式サイトから「arduino-1.8.8-windows.zip」をダウンロードして準備しました。
また、Arduino Nano互換品を使用するためにWCH社のCH340Gのドライバ、
「Windows-CH340-Driver.zip」をダウンロードして準備しました。
ドライバはスイッチサイエンスのウェブサイトから入手。
「arduino.exe」を起動した後、「ツール」→「ライブラリを管理」から
Adafruit社のSSD1306とBMP180に関するライブラリをいくつかインストールしました。
おそらく、「Adafruit_GFX.h」「Adafruit_SSD1306.h」「Adafruit_BMP085.h」だと思いますが、
必死でしたので詳しくは憶えておりません。

4.スケッチ(プログラム)作成
ネット上の先人達をものすごく参考にして、下記のスケッチ(プログラム)を作成しました。
素人が作成しておりますので、よりよい作成方法があるかもしれません。
文字表示位置を直接指定し、マジックナンバー状態になっててすいません。

——————————————————————————-

#include <Wire.h>

//OLED準備
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET 4
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

//DS3231準備
#define RTC_addr 0x68
#define ASCII_ZERO 48

//BMP180準備
#include <Adafruit_BMP085.h>
Adafruit_BMP085 bmp;


void setup()   {

  //OLED準備
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);
  display.clearDisplay();
  display.display();

  //BMP180準備
  Serial.begin(9600);
  if (!bmp.begin()) {
    while (1) {}
  }

}


//DS3231_日時を取得
void RTC_DS3231(void) {
  char* pchDate = "1990/01/01";
  char* pchTime = "00:00:00";
  byte sec = 0;
  byte mini = 0;
  byte hour = 0;
  byte day = 0;
  byte date = 0;
  byte month = 0;
  byte year = 0;

  Wire.beginTransmission(RTC_addr);
  Wire.write(0x00);
  Wire.endTransmission();

  Wire.requestFrom(RTC_addr, 7);
  if (Wire.available() >= 7)
  {
    sec = Wire.read();
    mini = Wire.read();
    hour = Wire.read();
    day = Wire.read();
    date = Wire.read();
    month = Wire.read();
    year = Wire.read();

    pchTime[0] = bitRead(hour, 5) * 2 + bitRead(hour, 4) + ASCII_ZERO;
    pchTime[1] = (hour & B00001111) + ASCII_ZERO;
    pchTime[3] = (mini >> 4) + ASCII_ZERO;
    pchTime[4] = (mini & B00001111) + ASCII_ZERO;
    pchTime[6] = (sec >> 4) + ASCII_ZERO;
    pchTime[7] = (sec & B00001111) + ASCII_ZERO;

    pchDate[0] = '2';
    pchDate[1] = '0';
    pchDate[2] = (year >> 4) + ASCII_ZERO;
    pchDate[3] = (year & B00001111) + ASCII_ZERO;
    pchDate[5] = bitRead(month, 4) + ASCII_ZERO;
    pchDate[6] = (month & B00001111) + ASCII_ZERO;
    pchDate[8] = (date >> 4) + ASCII_ZERO;
    pchDate[9] = (date & B00001111) + ASCII_ZERO;

  }

  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(5, 5);
  display.println(pchDate);

  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(5, 13);
  display.println(pchTime);

}


//DS3231_温度を取得
void Temp_DS3231() {

  byte tMSB, tLSB;
  float temp3231;

  Wire.beginTransmission(RTC_addr);
  Wire.write(0x11);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(RTC_addr, 2);

  if (Wire.available()) {
    tMSB = Wire.read();
    tLSB = Wire.read();
    temp3231 = ((((short)tMSB << 8) | (short)tLSB) >> 6) / 4.0;
  }

  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(5, 21);
  display.print(temp3231, 1);
  display.println(" C");

}


////BMP180温度、高度を取得
void bmp180() {

  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(5, 37);
  display.print(bmp.readTemperature(), 1);
  display.println(" C");

  display.setCursor(5, 45);
  display.print(bmp.readPressure() / 100);
  display.println(" hPa");

}


//枠の作成
void frame() {
  display.drawRect(0, 0, 127, 63, WHITE);
}


//繰り返し実行される指令
void loop() {
  RTC_DS3231();
  Temp_DS3231();
  bmp180();
  frame();
  display.display();
  display.clearDisplay();
}

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#include

//OLED準備

#include

#define SCREEN_WIDTH 128

#define SCREEN_HEIGHT 64

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

//DS3231準備

#define RTC_addr 0x68

#define ASCII_ZERO 48

//BMP180準備

#include

Adafruit_BMP085 bmp;

void setup() {

//OLED準備

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

display.clearDisplay();

display.display();

//BMP180準備

Serial.begin(9600);

if (!bmp.begin()) {

while (1) {}

}

//DS3231_日時を取得

void RTC_DS3231(void) {

char* pchDate = "1990/01/01";

char* pchTime = "00:00:00";

byte sec = 0;

byte mini = 0;

byte hour = 0;

byte day = 0;

byte date = 0;

byte month = 0;

byte year = 0;

Wire.beginTransmission(RTC_addr);

Wire.write(0x00);

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(RTC_addr, 7);

if (Wire.available() >= 7)

{

sec = Wire.read();

mini = Wire.read();

hour = Wire.read();

day = Wire.read();

date = Wire.read();

month = Wire.read();

year = Wire.read();

pchTime[0] = bitRead(hour, 5) * 2 + bitRead(hour, 4) + ASCII_ZERO;

pchTime[1] = (hour & B00001111) + ASCII_ZERO;

pchTime[3] = (mini >> 4) + ASCII_ZERO;

pchTime[4] = (mini & B00001111) + ASCII_ZERO;

pchTime[6] = (sec >> 4) + ASCII_ZERO;

pchTime[7] = (sec & B00001111) + ASCII_ZERO;

pchDate[0] = '2';

pchDate[1] = '0';

pchDate[2] = (year >> 4) + ASCII_ZERO;

pchDate[3] = (year & B00001111) + ASCII_ZERO;

pchDate[5] = bitRead(month, 4) + ASCII_ZERO;

pchDate[6] = (month & B00001111) + ASCII_ZERO;

pchDate[8] = (date >> 4) + ASCII_ZERO;

pchDate[9] = (date & B00001111) + ASCII_ZERO;

}

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5, 5);

display.println(pchDate);

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5, 13);

display.println(pchTime);

}

//DS3231_温度を取得

void Temp_DS3231() {

byte tMSB, tLSB;

float temp3231;

Wire.beginTransmission(RTC_addr);

Wire.write(0x11);

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(RTC_addr, 2);

if (Wire.available()) {

tMSB = Wire.read();

tLSB = Wire.read();

temp3231 = ((((short)tMSB << 8) | (short)tLSB) >> 6) / 4.0;

}

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5, 21);

display.print(temp3231, 1);

display.println(" C");

}

////BMP180温度、高度を取得

void bmp180() {

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5, 37);

display.print(bmp.readTemperature(), 1);

display.println(" C");

display.setCursor(5, 45);

display.print(bmp.readPressure() / 100);

display.println(" hPa");

}

//枠の作成

void frame() {

display.drawRect(0, 0, 127, 63, WHITE);

}

//繰り返し実行される指令

void loop() {

RTC_DS3231();

Temp_DS3231();

bmp180();

frame();

display.display();

display.clearDisplay();

}

——————————————————————————-

5.Arduino Nano互換品へ書き込む
アマゾンのレビュー等に記載されているCH340Gのドライバに関するセッティングをして、スケッチを書き込んで完成。
写真のモニタの様に表示されたら動作確認終了。
上に表示された温度がDS3231で測定した温度、下に表示された温度がBMP180で測定した温度です。
DS3231は分解能が0.25℃の為、小数第一位の値は参考程度で。
あとは、文字サイズ、文字表示位置調整、四角を何個か書き込んだりして時計らしくしたら完成です。
電子工作素人でしたが、ネット情報を駆使して何とか形にすることができました。

ほとんど「HiLetgo JP」から購入しました。
Arduino Uno純正品が3200円くらいですが、互換品だと同等の値段で予備の本体やセンサー類まで購入できてしまい、
想像していたより安くてびっくりしました。

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電子工作

Posted by gonzy