Đồng hồ thời gian thực sử dụng OLED NodeMCU, DS3231 và SSD1306

Đồng hồ thời gian thực sử dụng OLED NodeMCU, DS3231 và SSD1306

Dự án NodeMCU này cho thấy cách tạo đồng hồ thời gian thực với board phát triển này, chip DS3231 RTC và màn hình OLED SSD1306 (128 × 64 Pixel).

DS3231 RTC có cảm biến nhiệt độ tích hợp, chúng ta có thể sử dụng cảm biến này để phát hiện và đọc nhiệt độ của chip, màn hình SSD1306 cũng sẽ hiển thị nhiệt độ này.

DS3231 sử dụng giao diện I2C để giao tiếp với thiết bị chính, trong trường hợp này là board ESP8266 NodeMCU. Điều đó có nghĩa là màn hình OLED DS3231 và SSD1306 có chung bus I2C. Ngay cả khi chúng chia sẻ cùng một bus nhưng bất cứ lúc nào vi điều khiển giao tiếp với 1 thiết bị chỉ phụ thuộc vào địa chỉ được gửi. Địa chỉ DS3231 RTC là 0x68 và địa chỉ OLED SSD1306 là 0x3D.

Trong mạch có hai nút ấn để cài đặt thời gian và ngày của đồng hồ thời gian thực.

SSD SSD1306 được sử dụng trong dự án này được cấu hình để hoạt động ở chế độ I2C, một số board OLED SSD1306 có thể yêu cầu sửa đổi phần cứng (để chọn giữa chế độ SPI hoặc chế độ I2C) như hàn, nối dây.

Yêu cầu phần cứng:

  • Board phát triển ESP8266 NodeMCU
  • Màn hình OLED SSD1306 với độ phân giải 128 × 64 Pixel
  • Board DS3231 – Board dữ liệu DS3231 RTC
  • 2 x Nút ấn
  • Pin di động 3V
  • cáp micro USB (để lập trình và cấp nguồn cho mạch)
  • Breadboard
  • Dây dẫn

Mạch OLED NodeMCU + DS3231 RTC + SSD1306:

Hình ảnh sau đây cho thấy sơ đồ mạch dự án.

và cái thứ hai cho thấy mạch fritzing :

Các chân SDA và SCL của bus I2C nối với GPIO4 (D2) và GPIO0 (D3) của board NodeMCU (tương ứng), chúng được nối với các chân SDA và SCL (SCK) của mô-đun hiển thị SSD1306. Ngoài ra, chúng được nối với các chân SDA và SCL của mô-đun DS3231.

RESET (RES) của mô-đun hiển thị được nối với GPIO5 (D1) của board phát triển NodeMCU.

Hai nút ấn B1 và ​​B2 là để cài đặt thời gian và ngày. Nút B1 được kết nối với chân GPIO12 (D6) và B2 được nối với chân GPIO13 (D7) của NodeMCU. Pull-up nội bộ cho hai chân đầu vào được kích hoạt trong code.

Mô-đun hiển thị SSD1306 và board DS3231 được cấp nguồn 3,3V từ board phát triển NodeMCU.

CODE dự án:

SSD1306 OLED và DS3231 RTC chia sẻ cùng một bus I2C và ESP8266 chỉ giao tiếp với 1 thiết bị tại một thời điểm tùy thuộc vào địa chỉ (được gửi bởi ESP8266), địa chỉ SSD1306 là 0x3D 0x68.

Code Arduino IDE bên dưới sử dụng trình điều khiển OLED Adafruit SSD1306 và thư viện Adafruit GFX. Nó không sử dụng bất kỳ thư viện nào cho DS3231 RTC. (Link tải các thư viện có trong các dự án trước)

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#define OLED_RESET   5     // define SSD1306 OLED reset at ESP8266 GPIO5 (NodeMCU D1)
Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);
const int button1 = 12;              // button B1 is connected to ESP8266 GPIO12 (NodeMCU D6)
const int button2 = 13;              // button B2 is connected to ESP8266 GPIO13 (NodeMCU D7)
void setup(void)
{
  pinMode(button1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(button2, INPUT_PULLUP);
  delay(1000);
  Wire.begin(4, 0);           // set I2C pins [SDA = GPIO4 (D2), SCL = GPIO0 (D3)], default clock is 100kHz
  // by default, we’ll generate the high voltage from the 3.3v line internally! (neat!)
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D);  // initialize with the I2C addr 0x3D (for the 128×64)
  // init done
  Wire.setClock(400000L);   // set I2C clock to 400kHz
  // Clear the display buffer.
  display.clearDisplay();
  display.display();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE, BLACK);
  display.drawRect(117, 56, 3, 3, WHITE);     // Put degree symbol ( ° )
  draw_text(0, 56, “TEMPERATURE =”, 1);
  draw_text(122, 56, “C”, 1);
}
char Time[]     = ”  :  :  “;
char Calendar[] = ”  /  /20  “;
char temperature[] = ” 00.00″;
char temperature_msb;
byte i, second, minute, hour, day, date, month, year, temperature_lsb;
void loop()
{
  if(!digitalRead(button1))                          // If button B1 is pressed
   if(debounce(button1, LOW)){
    i = 0;
    while(debounce(button1, HIGH) == 0);             // Wait for button B1 to be released
    while(true){
      while(!digitalRead(button2))
      {                  // While button B2 pressed
        day++;                                       // Increment day
        if(day > 7) day = 1;
        display_day();                               // Call display_day function
        delay(200);                                  // Wait 200 ms
      }
      draw_text(40, 0, ”         “, 1);
      blink_parameter();                             // Call blink_parameter function
      display_day();                                 // Call display_day function
      blink_parameter();                             // Call blink_parameter function
      if(!digitalRead(button1))                      // If button B1 is pressed
      if(debounce(button1, LOW))
        break;
    }
    date   = edit(4, 14, date);                      // Edit date
    month  = edit(40, 14, month);                    // Edit month
    year   = edit(100, 14, year);                    // Edit year
    hour   = edit(16, 35, hour);                     // Edit hours
    minute = edit(52, 35, minute);                   // Edit minutes
    while(debounce(button1, HIGH) == 0);             // Wait for button B1 to be released
    // Convert decimal to BCD
    minute = ((minute / 10) << 4) + (minute % 10);
    hour   = ((hour / 10) << 4)   + (hour   % 10);
    date   = ((date / 10) << 4)   + (date   % 10);
    month  = ((month / 10) << 4)  + (month  % 10);
    year   = ((year / 10) << 4)   + (year   % 10);
    // End conversion
    // Write data to DS3231 RTC
    Wire.beginTransmission(0x68);               // Start I2C protocol with DS3231 address
    Wire.write(0);                              // Send register address
    Wire.write(0);                              // Reset sesonds and start oscillator
    Wire.write(minute);                         // Write minute
    Wire.write(hour);                           // Write hour
    Wire.write(day);                            // Write day
    Wire.write(date);                           // Write date
    Wire.write(month);                          // Write month
    Wire.write(year);                           // Write year
    Wire.endTransmission();                     // Stop transmission and release the I2C bus
    delay(200);                                 // Wait 200ms
  }
  Wire.beginTransmission(0x68);                 // Start I2C protocol with DS3231 address
  Wire.write(0);                                // Send register address
  Wire.endTransmission(false);                  // I2C restart
  Wire.requestFrom(0x68, 7);                    // Request 7 bytes from DS3231 and release I2C bus at end of reading
  second = Wire.read();                         // Read seconds from register 0
  minute = Wire.read();                         // Read minuts from register 1
  hour   = Wire.read();                         // Read hour from register 2
  day    = Wire.read();                         // Read day from register 3
  date   = Wire.read();                         // Read date from register 4
  month  = Wire.read();                         // Read month from register 5
  year   = Wire.read();                         // Read year from register 6
  Wire.beginTransmission(0x68);                 // Start I2C protocol with DS3231 address
  Wire.write(0x11);                             // Send register address
  Wire.endTransmission(false);                  // I2C restart
  Wire.requestFrom(0x68, 2);                    // Request 2 bytes from DS3231 and release I2C bus at end of reading
  temperature_msb = Wire.read();                // Read temperature MSB
  temperature_lsb = Wire.read();                // Read temperature LSB
  display_day();
  DS3231_display();                             // Diaplay time & calendar
  delay(50);                                    // Wait 50ms
}
bool debounce(int button, bool s)
{
  int count = 0;
  for(int i = 0; i < 5; i++) {
    if (digitalRead(button) == s)
      count++;
    delay(10);
  }
  if(count > 2)  return 1;
  else           return 0;
}
void display_day()
{
  switch(day){
    case 1:  draw_text(40, 0, ” SUNDAY  “, 1); break;
    case 2:  draw_text(40, 0, ” MONDAY  “, 1); break;
    case 3:  draw_text(40, 0, ” TUESDAY “, 1); break;
    case 4:  draw_text(40, 0, “WEDNESDAY”, 1); break;
    case 5:  draw_text(40, 0, “THURSDAY “, 1); break;
    case 6:  draw_text(40, 0, ” FRIDAY  “, 1); break;
    default: draw_text(40, 0, “SATURDAY “, 1);
  }
}
void DS3231_display()
{
  // Convert BCD to decimal
  second = (second >> 4) * 10 + (second & 0x0F);
  minute = (minute >> 4) * 10 + (minute & 0x0F);
  hour   = (hour >> 4)   * 10 + (hour   & 0x0F);
  date   = (date >> 4)   * 10 + (date   & 0x0F);
  month  = (month >> 4)  * 10 + (month  & 0x0F);
  year   = (year >> 4)   * 10 + (year   & 0x0F);
  // End conversion
  Time[7]     = second % 10 + ‘0’;
  Time[6]     = second / 10 + ‘0’;
  Time[4]     = minute % 10 + ‘0’;
  Time[3]     = minute / 10 + ‘0’;
  Time[1]     = hour   % 10 + ‘0’;
  Time[0]     = hour   / 10 + ‘0’;
  Calendar[9] = year   % 10 + ‘0’;
  Calendar[8] = year   / 10 + ‘0’;
  Calendar[4] = month  % 10 + ‘0’;
  Calendar[3] = month  / 10 + ‘0’;
  Calendar[1] = date   % 10 + ‘0’;
  Calendar[0] = date   / 10 + ‘0’;
  if(temperature_msb < 0)
  {
    temperature_msb = abs(temperature_msb);
    temperature[0] = ‘-‘;
  }
  else
    temperature[0] = ‘ ‘;
  temperature_lsb >>= 6;
  temperature[2] = temperature_msb % 10 + ‘0’;
  temperature[1] = temperature_msb / 10 + ‘0’;
  if(temperature_lsb == 0 || temperature_lsb == 2)
  {
    temperature[5] = ‘0’;
    if(temperature_lsb == 0) temperature[4] = ‘0’;
    else                     temperature[4] = ‘5’;
  }
  if(temperature_lsb == 1 || temperature_lsb == 3)
  {
    temperature[5] = ‘5’;
    if(temperature_lsb == 1) temperature[4] = ‘2’;
    else                     temperature[4] = ‘7’;
  }
  draw_text(4,  14, Calendar, 2);                     // Display the date (format: dd/mm/yyyy)
  draw_text(16, 35, Time, 2);                         // Display the time
  draw_text(80, 56, temperature, 1);                  // Display the temperature
}
void blink_parameter()
{
  byte j = 0;
  while(j < 10 && digitalRead(button1) && digitalRead(button2)){
    j++;
    delay(25);
  }
}
byte edit(byte x_pos, byte y_pos, byte parameter)
{
  char text[3];
  sprintf(text,“%02u”, parameter);
  while(debounce(button1, HIGH) == 0);                      // wait for button B1 to be released
  while(true){
    while(!digitalRead(button2)){                    // If button B2 is pressed
      parameter++;
      if(i == 0 && parameter > 31)                   // If date > 31 ==> date = 1
        parameter = 1;
      if(i == 1 && parameter > 12)                   // If month > 12 ==> month = 1
        parameter = 1;
      if(i == 2 && parameter > 99)                   // If year > 99 ==> year = 0
        parameter = 0;
      if(i == 3 && parameter > 23)                   // If hours > 23 ==> hours = 0
        parameter = 0;
      if(i == 4 && parameter > 59)                   // If minutes > 59 ==> minutes = 0
        parameter = 0;
      sprintf(text,“%02u”, parameter);
      draw_text(x_pos, y_pos, text, 2);
      delay(200);                                    // Wait 200ms
    }
    draw_text(x_pos, y_pos, ”  “, 2);
    blink_parameter();
    draw_text(x_pos, y_pos, text, 2);
    blink_parameter();
    if(!digitalRead(button1))                        // If button B1 is pressed
    if(debounce(button1, LOW))
    {
      i++;                                           // Increament ‘i’ for the next parameter
      return parameter;                              // Return parameter value and exit
    }
  }
}
void draw_text(byte x_pos, byte y_pos, char *text, byte text_size)
{
  display.setCursor(x_pos, y_pos);
  display.setTextSize(text_size);
  display.print(text);
  display.display();
}
// End of code.

Video demo dự án:

 

 

 

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.