Arduino で作るイスラム教礼拝時刻付きリアルタイムクロック

必要な部品と材料

部品名	数量
Arduino UNO	1
Nokia 5110 LCD ディスプレイ（84×48 ピクセル、モノクロ）	1
DS1307 RTC モジュール（Seeed Pi RTC 等）	1

必要な工具と機器

• ブレッドボード（400ピン）
• ジャンパーワイヤー（オス-オス、40本、75mm）

アプリとオンラインサービス

• Arduino IDE

プロジェクト概要

グレゴリオ暦の日付と毎日の礼拝時刻（サラート）を表示するリアルタイムクロックを Arduino UNO、DS1307 RTC、Nokia 5110 LCD で構築します。

主要コンポーネントの解説

Arduino UNO

ATmega328P ベースのオープンソースマイコンボード。14 本のデジタル I/O（うち 6 本は PWM 出力可能）、6 本のアナログ入力、16 MHz セラミック振動子、32 KB フラッシュメモリ、2 KB SRAM、1 KB EEPROM を備えます。

DS1307 RTC

低消費電力のフル BCD（2進化十進数）クロック/カレンダー。秒、分、時、曜日、日、月、年を管理し、月末日の自動調整（閏年対応含む）機能を持ちます。24時間/12時間（AM/PM）形式両対応。内蔵電源検出回路により、電源断時に自動的にバッテリー駆動へ切り替わります。

主なピン機能：

• VCC, GND: 電源供給
• SCL: シリアルクロック入力（I²C 同期用）
• SDA: シリアルデータ入出力（オープンドレイン、外部プルアップ抵抗必要）
• SQW/OUT: 方形波出力（1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz）
• X1, X2: 32.768kHz 水晶発振子接続

Nokia 5110 LCD

84×48 ピクセルのモノクロ液晶。バックライト付きでテキスト、グラフィック、画像表示が可能。PCD8544 コントローラー（Nokia 3310 と同一）を搭載し、SPI 類似のシリアルバスで通信します。

ピン配置：

• VCC, GND: 電源
• RST: リセット（アクティブロー）
• CE: チップイネーブル（アクティブロー）
• D/C: データ/コマンド切替（HIGH=データ、LOW=コマンド）
• DIN: シリアルデータ入力
• CLK: クロック入力
• BL: バックライト制御（PWM ピン接続で輝度調整可能）

プログラムのカスタマイズ方法

コードの 161 行目をお住まいの地域に合わせて書き換えます：

calcPrayerTimes(year, month, dayOfMonth, 経度, 緯度, タイムゾーン, 
                ファジル薄明角, イシャ薄明角, 
                fajr, sunRise, zuhr, asr, maghrib, isha);

必要なパラメータ：

• 対象地の経度・緯度・タイムゾーン
• ファジル（朝の礼拝）とイシャ（夜の礼拝）の薄明角（国や計算方法により異なる）

座標は IslamicFinder 等で検索可能です。例えばカイロの場合：

• 経度: 30.2、緯度: 30.0、タイムゾーン: +2
• ファジル薄明角: -19.5、イシャ薄明角: -17.5

この場合、161 行目は以下のようになります：

calcPrayerTimes(year, month, dayOfMonth, 30.2, 30, 2, -19.5, -17.5, 
                fajr, sunRise, zuhr, asr, maghrib, isha);

プログラムの動作原理

年/月/日/経度/緯度/タイムゾーン/薄明角を入力として受け取り、6つの礼拝時刻（ファジル、日の出、ズフル、アスル、マグリブ、イシャ）を double 型で返却します。内部ではラジアン⇔度変換、0〜360°/0〜24h 正規化などの補助関数を使用。double 値は doubleToHrMin() 関数で時・分に分解して表示します。

礼拝時刻計算アルゴリズムは Mahmoud Adly Ezzat 氏によるものです（詳細ブログ）。

コード

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>

Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 3);

#define DS1307_I2C_ADDRESS 0x68

byte second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year;
double fajr, sunRise, zuhr, asr, maghrib, isha;

byte decToBcd(byte val) { return (val / 10 * 16) + (val % 10); }
byte bcdToDec(byte val) { return (val / 16 * 10) + (val % 16); }

void getDateDs1307() {
  Wire.beginTransmission(DS1307_I2C_ADDRESS);
  Wire.write(0x00);
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(DS1307_I2C_ADDRESS, 7);
  second = bcdToDec(Wire.read() & 0x7f);
  minute = bcdToDec(Wire.read());
  hour = bcdToDec(Wire.read() & 0x3f);
  dayOfWeek = bcdToDec(Wire.read());
  dayOfMonth = bcdToDec(Wire.read());
  month = bcdToDec(Wire.read());
  year = bcdToDec(Wire.read());
}

void printTime() {
  getDateDs1307();
  calcPrayerTimes(year, month, dayOfMonth, 39.8, 21.4, 3, -18.5, -19,
                  fajr, sunRise, zuhr, asr, maghrib, isha);
  
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 16);
  display.print(Day[dayOfWeek]);
  display.print(": ");
  display.print(dayOfMonth); display.print("/");
  display.print(month); display.print("/20"); display.println(year);
  
  display.setCursor(18, 26);
  display.print(hour); display.print(":");
  display.print(minute); display.print(":"); display.println(second);
  display.display();
  delay(1000);
  
  int h, m;
  doubleToHrMin(fajr, h, m);
  display.clearDisplay(); display.setCursor(1, 1);
  display.print("Fajr "); display.print(h); display.print(":"); display.println(m);
  // 以下、Zuhr, Asr, Maghrib, Isha も同様に表示...
  delay(5000);
}

// 礼拝時刻計算関数群（degToRad, radToDeg, moreLess360, moreLess24,
// doubleToHrMin, calcPrayerTimes）はオリジナルコードを参照

回路図

Arduino UNO、DS1307、Nokia 5110 LCD の接続図。I²C（RTC）と SPI（LCD）でそれぞれ通信します。