小时|个位数_ESP8266便携式物联网时钟（软件篇）代号：喵

篇首语：本文由编程笔记#小编为大家整理，主要介绍了ESP8266便携式物联网时钟（软件篇） 代号：喵相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

接上一篇的硬件&＃xff0c;本篇说说开发环境和作品功能的实现及部分核心代码

• • 1.开发环境 - Arduino IDE for ESP8266
  • 2.NTP网络时间获取
  • 3.32x8 LED点阵显示
  • 4.RTC时钟更新写入
  • 5. 初始化函数整合
  • 6. 手势识别
  • 7.点阵显示
  • 8.手势切换显示
  • 9.物联网时钟外壳
  
  

1.开发环境 - Arduino IDE for ESP8266

使用Arduino开发平台来开发ESP8266&＃xff0c;可以延用Arduino的变成语言&＃xff0c;便捷高效&＃xff0c;就是安装环境和编译代码的时候稍微费点时间&＃xff0c;环境安装参考链接
Arduino IDE – ESP8266开发环境搭建
当然&＃xff0c;也不是所有人都能一次性安装成功的&＃xff0c;这里提供安装失败的参考方法
ESP8266 – Arduino IDE开发环境配置失败解决方式参考

成功搭建开发环境后&＃xff0c;在IDE开发板选项中可以找到ESP8266系列的开发板&＃xff0c;如果你用的板子是ESP-12F&＃xff0c;那么就选如图的开发板就行&＃xff0c;其他参数默认即可

2.NTP网络时间获取

对于物联网时钟来说&＃xff0c;联网和实时时间获取都是必要且基础的
ESP8266网络连接&＃xff0c;核心代码如下&＃xff0c;是否联网成功可以从 WiFi.status() 的返回值得知&＃xff0c;具体可以参考文章 ESP8266(ESP-12F) 学习笔记1 – 网络连接

char *ssid &＃61; "WiFi_name"; //路由器/热点名称
char *pass &＃61; "123456789"; //路由器/热点密码
WiFi.begin(ssid,pass); //ESP8266连接外部路由器/热点


同步NTP时间&＃xff0c;在Arduino IDE中需安装NTP库&＃xff0c;库示例代码如下&＃xff0c;串口持续打印 .... 直到网络连接成功&＃xff0c;loop函数中每秒进行时间更新和打印当前的 时-分-秒

#include
// change next line to use with another board/shield
#include
//#include // for WiFi shield
//#include // for WiFi 101 shield or MKR1000
#include
const char *ssid &＃61; "";
const char *password &＃61; "";
WiFiUDP ntpUDP;
NTPClient timeClient(ntpUDP);
void setup()
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(ssid, password);
while ( WiFi.status() !&＃61; WL_CONNECTED )
delay ( 500 );
Serial.print ( "." );

timeClient.begin();

void loop()
timeClient.update();
Serial.println(timeClient.getFormattedTime());
delay(1000);



需要注意的地方&＃xff0c;构造函数timeClient可传参连接的NTP服务器&＃xff0c;以及获取时间的时区&＃xff08;重点&＃xff09;&＃xff0c;不指定时区的话默认是东一区的时间&＃xff0c;北京时间是东八区&＃xff0c;服务器不指定的话默认是 pool.ntp.org

WiFiUDP ntp_udp;
timeClient(ntp_udp,"ntp1.aliyun.com",60*60*8,60000);


也可以调用 setTimeOffset 函数设置时区

timeClient.setTimeOffset(60*60*8); //东八区时间设置


时间获取相关函数&＃xff0c;周几&＃xff08;返回值0-6&＃xff0c;星期天是0&＃xff09;&＃xff0c;小时&＃xff0c;分钟&＃xff0c;秒数

int getDay() const;
int getHours() const;
int getMinutes() const;
int getSeconds() const;


详细参考文章链接 ESP8266(ESP12F)学习笔记2 – NTP网络时间获取

3.32x8 LED点阵显示

显示主体定制的PCB点阵&＃xff0c;在代码中需要做LED点阵初始化和各种显示取模
软件篇中提到的某平台大佬做的物联网时钟&＃xff0c;分享的代码部分相关显示的库已经在Arduino上找不到支持库了&＃xff0c;所以NTP和点阵显示都需要重新找支持库&＃xff08;点阵屏用 LedControl 库&＃xff09;
LedControl库使用可参考链接 [ESP8266(ESP-12F) 第三方库使用 – (https://blog.csdn.net/qq_36955622/article/details/120077367)

#include
// CONNECTIONS:
// 32*8 LED Display DIN --> ESP-12F D7
// 32*8 LED Display CS --> ESP-12F D6
// 32*8 LED Display CLK --> ESP-12F D5
int DIN &＃61; D7;
int CS &＃61; D6;
int CLK &＃61; D5;
//LED Display DEFINE
LedControl DC &＃61; LedControl(DIN,CLK,CS,4);
// 点阵初始化
void LEDInit()

//初始化address 0-3的8*8点阵屏
for(int i &＃61; 0;i<4;i&＃43;&＃43;)

DC.shutdown(i,false); //启动时&＃xff0c;MAX72XX处于省电模式
DC.setIntensity(i,12); //亮度设置
DC.clearDisplay(i); //清除显示




至于点阵要显示的内容就要靠取模软件来生成字库了&＃xff0c;将生成的16进制字库保存在代码数组中
在上电之后进行联网的同时&＃xff0c;可以在点阵屏做点表情互动来表示联网状态&＃xff0c;联网中就眨巴眼睛&＃xff0c;联网成功了或者限定时间内未成功联网则表情显示为球形眼珠的

眨眼表情的代码放在联网检测代码中

while(WiFi.status() !&＃61; WL_CONNECTED)

// 联网过程中点阵显示互动表情
...

// 切换表情表示已联网成功或超时
...


点阵显示可以参考链接 ESP8266&＃xff08;ESP-12F&＃xff09;案例实操 – 8x32点阵显示&＃xff08;MAX7219&＃xff09;

4.RTC时钟更新写入

RTC时钟使用到DS1302时钟模块&＃xff0c;跟点阵一样&＃xff0c;都需要3个IO&＃xff08;DAT/CLK/RST&＃xff09;来写入数据和读出数据&＃xff0c;用到 RtcDS1302 库

#include
//RTC DS1302 CONNECTIONS:
// DS1302 CLK/SCLK --> ESP-12F D2
// DS1302 DAT/IO --> ESP-12F D1
// DS1302 RST/CE --> ESP-12F D0
int DS1302_RST &＃61; D0;
int DS1302_DAT &＃61; D1;
int DS1302_CLK &＃61; D2;
//DS1302 DEFINE
ThreeWire DS1302Wire(DS1302_DAT,DS1302_CLK,DS1302_RST); // DAT, CLK, RST
RtcDS1302<ThreeWire> Rtc(DS1302Wire);


上电时&＃xff0c;在setup中先更新DS1302的内置时间&＃xff08;NTP获取的时间&＃xff09;&＃xff0c;可以直接调用函数写入

if(timeClient.update())
// 将时间写入DS_time_update&＃xff0c;包括年月日&＃xff08;DS1302内置&＃xff09;&＃xff0c;时分秒&＃xff08;直接那NTP服务器的时间&＃xff09;
RtcDateTime DS_time_update(DS_time.Year(),DS_time.Month(),DS_time.Day(),timeClient.getHours(),
timeClient.getMinutes(),timeClient.getSeconds());
Rtc.SetDateTime(DS_time_update); // 写入时间到DS1302
Rtc.SetIsWriteProtected(false); // 关闭写保护
Rtc.SetIsRunning(true); // 运行DS1302
Serial.println("RTC update Success !!");



DS1302模块的内置日期不一定是对的&＃xff0c;偶尔断电或者电流不够&＃xff0c;重新上电时&＃xff0c;就会变成2000年1月1日&＃xff0c;第一次写入日期可以是下面这样&＃xff0c;然后再更新一次上面的代码进去&＃xff0c;日期会随着时间去更新

if(timeClient.update())
// 将时间写入DS_time_update&＃xff0c;包括年月日&＃xff08;手动写入&＃xff09;&＃xff0c;时分秒&＃xff08;直接那NTP服务器的时间&＃xff09;
RtcDateTime DS_time_update(2021,11,24,timeClient.getHours(),
timeClient.getMinutes(),timeClient.getSeconds());
Rtc.SetDateTime(DS_time_update); // 写入时间到DS1302
Rtc.SetIsWriteProtected(false); // 关闭写保护
Rtc.SetIsRunning(true); // 运行DS1302
Serial.println("RTC update Success !!");



5. 初始化函数整合

setup函数初始化上面列出来的几个部分&＃xff0c;大致如下&＃xff08;不确定完整性&＃xff09;&＃xff0c;注意需要添加看门狗&＃xff0c;防程序跑死

// NTP时间获取
#include
#include
#include
// DS1302模块
#include
#include
// 8*&＃xff08;8&＃43;24&＃xff09;LED点阵显示
#include
//RTC DS1302 CONNECTIONS:
// DS1302 CLK/SCLK --> ESP-12F D2
// DS1302 DAT/IO --> ESP-12F D1
// DS1302 RST/CE --> ESP-12F D0
int DS1302_RST &＃61; D0;
int DS1302_DAT &＃61; D1;
int DS1302_CLK &＃61; D2;
// CONNECTIONS:
// 32*8 LED Display DIN --> ESP-12F D7
// 32*8 LED Display CS --> ESP-12F D6
// 32*8 LED Display CLK --> ESP-12F D5
int DIN &＃61; D7;
int CS &＃61; D6;
int CLK &＃61; D5;
//LED Display DEFINE
LedControl DC &＃61; LedControl(DIN,CLK,CS,4);
//NTP DEFINE
WiFiUDP ntp_udp;
NTPClient timeClient(ntp_udp,"ntp7.aliyun.com",60*60*8,60000); //定位为东八区的时间
//DS1302 DEFINE
ThreeWire DS1302Wire(DS1302_DAT,DS1302_CLK,DS1302_RST); // DAT, CLK, RST
RtcDS1302<ThreeWire> Rtc(DS1302Wire);
//更新DS1302时间&＃xff08;联网状态下&＃xff09;
void RTC_ClockUpdate()

if(timeClient.update())
// 将时间写入DS_time_update&＃xff0c;包括年月日&＃xff08;DS1302内置&＃xff09;&＃xff0c;时分秒&＃xff08;直接那NTP服务器的时间&＃xff09;
RtcDateTime DS_time_update(DS_time.Year(),DS_time.Month(),DS_time.Day(),timeClient.getHours(),
timeClient.getMinutes(),timeClient.getSeconds());
Rtc.SetDateTime(DS_time_update); // 写入时间到DS1302
Rtc.SetIsWriteProtected(false); // 关闭写保护
Rtc.SetIsRunning(true); // 运行DS1302
Serial.println("RTC update Success !!");


void setup()
LEDInit(); // LED点阵初始化
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(SSID,PASS); // 连接WiFi
uint8_t connect_time &＃61; 0; // 循环眨眼次数
// 联网检测&＃xff0c;联网成功可在超时前退出while
while(WiFi.status() !&＃61; WL_CONNECTED)

// 循环眨眼
for(int i &＃61; 0;i<2;i&＃43;&＃43;)

// 眨眼代码
...

// 眨眼1次&＃xff0c;变量自加
connect_time&＃43;&＃43;;
// 超时眨眼次数 累计4次后未联网直接跳出while
if(connect_time &＃61;&＃61; 4) break;

//显示眼球图案(联网/超时)
CatDisplay();
delay(750);
Rtc.Begin(); //初始化RTC - DS1302模块
timeClient.begin(); //初始化NTP服务
RTC_ClockUpdate(); //更新DS1302时间&＃xff08;联网状态下&＃xff09;

ESP.wdtEnable(5000); //开启看门狗&＃xff0c;需要5秒喂狗一次

void loop()
ESP.wdtFeed(); // 喂狗



6. 手势识别

安装手势识别相关库 SparkFun_APDS9960&＃xff0c;手势识别模块型号 APDS9960

#include
#include
// Pins
#define APDS9960_INT 2 // 需要一个中断引脚
// Global Variables
SparkFun_APDS9960 apds &＃61; SparkFun_APDS9960();
int isr_flag &＃61; 0;
void setup()
// 设置中断引脚为输入模式
pinMode(APDS9960_INT, INPUT);
// 初始化串口
Serial.begin(115200);
Serial.println();
Serial.println(F("--------------------------------"));
Serial.println(F("SparkFun APDS-9960 - GestureTest"));
Serial.println(F("--------------------------------"));

// 初始化外部中断
attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);
// 初始化APDS9960模块&＃xff08;I2C&＃xff09;
if ( apds.init() )
Serial.println(F("APDS-9960 initialization complete"));
else
Serial.println(F("Something went wrong during APDS-9960 init!"));


// 开始运行模块
if ( apds.enableGestureSensor(true) )
Serial.println(F("Gesture sensor is now running"));
else
Serial.println(F("Something went wrong during gesture sensor init!"));


void loop()
if( isr_flag &＃61;&＃61; 1 )
detachInterrupt(0);
handleGesture();
isr_flag &＃61; 0;
attachInterrupt(0, interruptRoutine, FALLING);


void interruptRoutine()
isr_flag &＃61; 1;

// 处理手势&＃xff0c;将对应手势通过串口打印出来
void handleGesture()
if ( apds.isGestureAvailable() )
switch ( apds.readGesture() )
case DIR_UP:
Serial.print("UP");
break;
case DIR_DOWN:
Serial.print("DOWN");
break;
case DIR_LEFT:
Serial.print("LEFT");
break;
case DIR_RIGHT:
Serial.print("RIGHT");
break;
case DIR_NEAR:
Serial.print("NEAR");
break;
case DIR_FAR:
Serial.print("FAR");
break;
default:
Serial.print("NONE");





该手势识别库不兼容ESP8266&＃xff0c;需要用手势识别时要另外用一块Arduino控制板与ESP8266做串口交互

7.点阵显示

除了上面说到的联网时的造型显示外&＃xff0c;点阵还需要显示当前的时间

定义时间段&＃xff0c;在顶部的8x8点阵显示时间状态&＃xff08;白天或晚上&＃xff09;&＃xff0c;凌晨6点至晚上18点定义为白天&＃xff0c;18点至凌晨6点定义为晚上&＃xff0c;点阵根据时间段显示太阳图案和月亮图案&＃xff0c;如上图为月亮图案

#define IS_DAY (6 <&＃61; DS_time.Hour()) && (DS_time.Hour() < 18)
#define IS_NIGHT (DS_time.Hour() < 6) || (DS_time.Hour() >&＃61; 18)


Arduino的程序都是以单线程的形式在运行&＃xff0c;要执行类似多线程可以比较实时的运行多个任务很难实现&＃xff0c;因此有个比较巧妙的方法可以做到&＃xff0c;利用 millis 函数可以比较ok的完成类似多个实时任务的执行&＃xff0c;原理是 millis - 最后一次任务运行记录的时间 >&＃61; 定时执行该任务的时间 但最好也别超过5个

void loop()
ESP.wdtFeed(); //循环喂狗
// 每秒执行一次&＃xff0c;UPUATE_TIME &＃61; 1000毫秒
if((millis() - loop_times) >&＃61; UPUATE_TIME)
Time_DisplayUpdate(); // 检测0-2点阵上的时间是否需要刷新&＃xff08;小时-分钟&＃xff09;
DayorNight_Update(); // 根据时间段判断3号点阵该显示太阳或月亮

RTC_DATETIME_GET; // 读取DS1302的时间
// 判断DS1302读取的秒数&＃xff0c;奇数和偶数做不同显示&＃xff08;小时与分钟显示之间冒号的亮灭&＃xff09;
if((time.Second()%2)&＃61;&＃61;0) DC.setColumn(1,3,st_display[0]);
else DC.setColumn(1,3,st_undisplay[0]);
// 记录该次循环的时间
loop_times &＃61; millis();




下面部分时间刷新代码&＃xff0c;num_display 是0-9的数字取模&＃xff0c;各占3列点阵

// 如果小时和分钟只有个位数的数值需要更新&＃xff0c;那么只刷新LED点阵的个位数显示&＃xff0c;只在时间有变化时才做刷新
if(last_DS_minutes !&＃61; DS_minute)

if(DS_minute >&＃61; 10)

if((DS_minute/10) &＃61;&＃61; (last_DS_minutes/10))

Display_3col(num_display,2,DS_minute%10,1);
else
Display_3col(num_display,1,DS_minute/10,5);
Display_3col(num_display,2,DS_minute%10,1);

else
if(DS_minute < 10)

if(DS_minute &＃61;&＃61; 0)

Display_3col(num_display,1,0,5);
Display_3col(num_display,2,0,1);
else
Display_3col(num_display,1,0,5);
Display_3col(num_display,2,DS_minute,1);


last_DS_minutes &＃61; DS_minute;



显示函数是包装了LedControl库的函数&＃xff0c;传参包括点阵设备号&＃xff0c;要显示的二维数组行数&＃xff0c;及偏移位

// display three col
void Display_3col(byte character[][3],int device_num,int col,int point)

for(int i &＃61; 0;i&l