如何利用ESP8266制作一个迷你功能齐全的时钟

科技观察员 2022-05-13 5696

描述

　　我准备做的是一个迷你但功能齐全的时钟，并且还具有RGB效果和温度监控功能。

　　构建

　　首先，我想做一个7段显示器。但这一次需要显示较大的数字和RGB效果。因为这可用于显示一些读数，例如使用Nodemcu的时钟，使用Arduino进行温度监控。此外，还可以选择在每秒钟或下一次读数后改变颜色。

RGB

　　之前因为我使用2个LED来显示每段数字，致使我们的眼睛无法快速准确地识别数字。意味着我们需要专注，我对设计很满意，但现在是时候更新了。

RGB

　　这款迷你LED具有额定电压：3.0v至5.5volts@16mA（每个LED）。我们的NodeMCU具有3.3伏稳压器，可正确驱动所有LED。

　　LEDWS2812B3030：

　　我使用了ws2812Neopixelled，它带有集成ic，因此我们可以单独处理每个段。不仅LED是可寻址的，而且每个像素的颜色也可以改变，在0-255（8位值）之间改变数字值。

RGB

　　这个LED有4个引脚，引脚的配置可以在上面提到的图片中看到。此外，这些LED带有数据输入和数据输出功能，这能够使它们更有趣，通过这个我们可以加入它们来显示文本或数据。

　　使用新像素LED制作7段显示：

　　要制作面板，首先我们必须仔细看看实际的液晶显示器。这样我们就可以复制段的排列并为此设计代码。

RGB

　　所以在这里，段被命名为A，B，C……到G，所以为了连接所有的段，我们使用串联数据和并联功率的方法。所有电源线、GND和VCC与所有LED并联。数据OUT被串联提供给下一个Led的数据输入。始终将第一个面板的Dout连接到第二个面板的Din。

　　连接：

RGB

　　为了连接小时和分钟面板，中间有一块名为Dash的小PCB，包含2个LED作为二进制数字。这2个LED每秒都会发光。

RGB

　　NodeMCU/ESP8266的需求：

　　ESP8266集成了32位Tensilica处理器，标准数字外设接口。

RGB

　　我们的Esp8266具有板载Wi-Fi支持，通过它我们可以在没有任何RTC（实时时钟）模块的情况下通过互联网调整时间。这将减少连接并使该项目变得简单。

　　如果您使用我的代码，那么您可以在这个7段时钟中添加2个额外功能。

　　1）温湿度采用轻触开关

　　在引脚13上添加DHT11传感器，在引脚12上添加触觉按钮，以获取屏幕上摄氏或华氏温度的温度值。

RGB

　　使用10k电阻将按钮引脚12连接到5伏，另一端连接到GND。表示当按钮引脚下拉至GND时，显示屏将显示温度读数。该代码在没有此温度传感器的情况下也可以工作，因此如果您想保持简单，则不需要这些连接。

　　2）在引脚A0使用LDR传感器进行亮度控制

RGB

　　通过在A0引脚上制作一个电阻分压器网络来添加一个带有10k电阻的LDR传感器，这将相应地改变亮度。白天亮度高，晚上亮度低。如果您不想调节亮度，该代码也可以在没有这些传感器的情况下工作，它将锁定默认设置。

　　7-段时钟：

RGB

　　我在EasyEDA中为每个部分设计了电路，这里我使用3个LED。因此，每个面板总共需要21个LED才能进行此配置。我在底层制作了连接引脚，这样第二个人就看不到连接和布线。

RGB

　　现在在中间连接破折号并使用下面给出的示意图连接NodeMCU：

RGB

　　我一直在使用cirkit设计器软件，我认为这是表达和呈现电路的最佳方式。

RGB

　　代码：
1）首先使用库初始化代码

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
2) 定义所有像素、I/O 管脚、传感器管脚：

#define PIXEL_PER_SEGMENT 3 // Number of LEDs in each Segment
#define PIXEL_DIGITS 4 // Number of connected Digits
#define PIXEL_PIN 2 // GPIO Pin
#define PIXEL_DASH 1 // Binary segment
#define LDR_PIN A0 // LDR pin
#define DHT_PIN 13 // DHT Sensor pin
#define BUTTON_PIN 12 // Button pin
3) 对于时间格式，使用 Wi-Fi 连接互联网到 ESP8266

WiFi.begin(ssid, password);
Serial.print("Connecting.");
while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED )
4) Pixel 上的时间设置

void disp_Time() {
clearDisplay();
writeDigit(0, Hour / 10);
writeDigit(1, Hour % 10);
writeDigit(2, Minute / 10);
writeDigit(3, Minute % 10);
writeDigit(4, Second / 10);
writeDigit(5, Second % 10);
disp_Dash();
5) 面板上的颜色设置：

if (index == 0 || index == 1 ) color = strip.Color(0, Brightness, 0);
if (index == 2 || index == 3 ) color = strip.Color(0, Brightness, 0);
if (index == 4 || index == 5 ) color = strip.Color(Brightness, 0, 0);

这些是关于代码的简要说明，代码也有温度和自动时间选项。可以使用数字引脚 12 上的触觉开关选择温度模式

工作代码：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

#define PIXEL_PER_SEGMENT 3 // Number of LEDs in each Segment
#define PIXEL_DIGITS 4 // Number of connected Digits
#define PIXEL_PIN 2 // GPIO Pin
#define PIXEL_DASH 1 // Binary segment

#define LDR_PIN A0 // LDR pin
#define DHT_PIN 13 // DHT Sensor pin
#define BUTTON_PIN 12 // Button pin

// Uncomment the type of sensor in use
#define DHT_TYPE DHT11 // DHT 11
//#define DHT_TYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)
//#define DHT_TYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)

#define TIME_FORMAT 12 // 12 = 12 hours format || 24 = 24 hours format

Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel((PIXEL_PER_SEGMENT * 7 * PIXEL_DIGITS) + (PIXEL_DASH * 2), PIXEL_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);

// set Wi-Fi SSID and password
const char *ssid = "Hackster";
const char *password = "*************";

WiFiUDP ntpUDP;
// 'time.nist.gov' is used (default server) with +1 hour offset (3600 seconds) 60 seconds (60000 milliseconds) update interval
NTPClient timeClient(ntpUDP, "time.nist.gov", 19800, 60000); //GMT+5:30 : 5*3600+30*60=19800

int period = 2000; //Update frequency
unsigned long time_now = 0;
int Second, Minute, Hour;

// set default brightness
int Brightness = 40;
// current temperature, updated in loop()
int Temperature;

bool Show_Temp = false;

//Digits array
byte digits[12] = {
//abcdefg
0b1111110, // 0
0b0110000, // 1
0b1101101, // 2
0b1111001, // 3
0b0110011, // 4
0b1011011, // 5
0b1011111, // 6
0b1110000, // 7
0b1111111, // 8
0b1110011, // 9
0b1001110, // C
0b1000111, // F
};

//Clear all the Pixels
void clearDisplay() {
for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) {
strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0));
}
strip.show();
}

void setup() {
Serial.begin(115200);
strip.begin();
strip.show();

dht.begin();
pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);

WiFi.begin(ssid, password);
Serial.print("Connecting.");
while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED ) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("connected");
timeClient.begin();
delay(10);
}

void loop() {
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { // check WiFi connection status
int sensor_val = analogRead(LDR_PIN);
Brightness =40;
timeClient.update();
int Hours;
unsigned long unix_epoch = timeClient.getEpochTime(); // get UNIX Epoch time
Second = second(unix_epoch); // get seconds
Minute = minute(unix_epoch); // get minutes
Hours = hour(unix_epoch); // get hours

if (TIME_FORMAT == 12) {
if (Hours > 12) {
Hour = Hours - 12;
}
else
Hour = Hours;
}
else
Hour = Hours;
}

if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) {
Show_Temp = true;
}
else
Show_Temp = false;

if (Show_Temp) {
Temperature = dht.readTemperature();
Serial.println(Temperature);
clearDisplay();
writeDigit(0, Temperature / 10);
writeDigit(1, Temperature % 10);
writeDigit(2, 10);
strip.setPixelColor(28, strip.Color(Brightness, Brightness, Brightness));
strip.show();
delay(3000);
clearDisplay();
Show_Temp = false;
}
while (millis() > time_now + period) {
time_now = millis();
disp_Time(); // Show Time
}
}

void disp_Dash() {
int dot, dash;
for (int i = 0; i < 2; i++) {
dot = 2 * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + i;
for (int j = 0; j < PIXEL_DASH; j++) {
dash = dot + j * (2 * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + 2);
Second % 2 == 0 ? strip.setPixelColor(dash, strip.Color(0,Brightness ,0)) : strip.setPixelColor(dash, strip.Color(0, Brightness,0));
}
}
}

void writeDigit(int index, int val) {
byte digit = digits[val];
int margin;
if (index == 0 || index == 1 ) margin = 0;
if (index == 2 || index == 3 ) margin = 1;
if (index == 4 || index == 5 ) margin = 2;
for (int i = 6; i >= 0; i--) {
int offset = index * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + i * PIXEL_PER_SEGMENT + margin * 2;
uint32_t color;
if (digit & 0x01 != 0) {
if (index == 0 || index == 1 ) color = strip.Color(Brightness, 0, Brightness);
if (index == 2 || index == 3 ) color = strip.Color(Brightness, 0,Brightness);
if (index == 4 || index == 5 ) color = strip.Color(Brightness, 0, 0);
}
else
color = strip.Color(0, 0, 0);

for (int j = offset; j < offset + PIXEL_PER_SEGMENT; j++) {
strip.setPixelColor(j, color);
}
digit = digit >> 1;
}
}

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