12メートル先から見える大型LEDマスタークロック（アラーム機能付き）を自作しよう

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino UNO	1	メインマイコンボード
Freetronics DMDディスプレイ	1	大型LEDマトリックス表示器
RTCモジュール（DS1307等）	1	リアルタイムクロック用
モメンタリプッシュボタン	1	アラーム停止/スヌーズ用
オンオフスイッチ	1	電源制御用

使用ソフトウェア

• Arduino IDE

プロジェクト概要

このプロジェクトは、12メートル先からでも視認可能な大型デジタル時計を自作するものです。表示サイズはDMDディスプレイを追加することで自由に拡張できます。さらに、内蔵アラーム機能をリレー等と接続すれば、庭の自動散水システムのトリガーや定例会議のリマインダーなど、様々な用途に応用可能です。

追加で用意すると便利なもの

• ブザー（起床用に十分な音量のもの）
• プロトシールド（Arduino用、半田付けして基板化する場合）
• Arduino用電源アダプタ
• 5V安定化電源（4〜30A対応、高輝度駆動時のみ必要。通常動作では不要）

組み立て手順

第1部：電子工作

1. ブザー、スヌーズボタン、アラーム設定スイッチをブレッドボードに配置する
2. 各スイッチの片側とブザーのGNDをArduinoのGNDピンに接続する（回路図参照）
3. アラーム設定スイッチのもう片側をD2、スヌーズボタンをD3、ブザーをD4に接続する
4. RTCモジュールをArduinoに接続する（モジュールの種類に合わせてデータシート参照、たいていは回路図通りでOK）
5. DMDコネクタをArduinoに接続し、DMDディスプレイを装着する
6. DMDをフル輝度で動作させる場合は、高輝度用端子に5V電源を接続する
7. プロトシールドを使って基板化する場合は、全パーツをシールドにはんだ付けし適切に配線する

第2部：ソフトウェア

まず、Freetronics DMDライブラリをダウンロードし、Arduinoのライブラリフォルダにインストールしてください。

本体スケッチは「Prototyping Corner」またはこのページ下部からダウンロード可能です。マスタークロックの基本動作が含まれています。

時刻合わせ（RTC初期設定）

スケッチの117〜124行目を現在時刻に書き換え、124行目のコメントアウトを外してアップロードします。書き込み後、再び124行目をコメントアウトしてアップロードし直してください。これをしないとRTCが設定時刻で固定されてしまいます。

アラーム設定

593行目と594行目でアラームの曜日と時刻を設定します。

• 593行目：曜日（1=日曜日、2=月曜日、3=火曜日、4=水曜日、5=木曜日、6=金曜日、7=土曜日）
• 594行目：アラーム時刻（24時間制）

さらに発展させるには

ディスプレイの追加

DMDディスプレイを追加接続することで、より大型の時計にできます。詳細についてはこちらを参照してください。

複数アラームの追加

以下の関数をスケッチに追加し、メインループから呼び出すことで複数のアラームを実装できます。

void CheckAlarm_ALARM_NO() {
  AlarmSet = digitalRead(AlarmSetPin);
  Snooze = digitalRead(SnoozePin);
  byte second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year;
  getDateDs1307(&second, &minute, &hour, &dayOfWeek, &dayOfMonth, &month, &year);
  // 許可する曜日を指定（1=日〜7=土）
  if(dayOfWeek == 2 || dayOfWeek == 3 || dayOfWeek == 4 || dayOfWeek == 5 || dayOfWeek == 6) {
    if(hour == 18 && minute == 05) { // アラーム時刻（24時間制）
      if(AlarmSet == LOW) { // アラーム有効時
        Snooze = digitalRead(SnoozePin);
        while(Snooze == HIGH) {
          Snooze = digitalRead(SnoozePin);
          // ここにアラーム動作を記述
        }
      }
    }
  }
}

回路図

提供コード

完全なスケッチコードは元記事の「Code」セクションに掲載されています。主要な機能は以下の通りです。

• DS1307 RTCとのI2C通信
• DMDディスプレイへの時刻・日付表示（12/24時間制切替可）
• 曜日・日付・時・分を個別関数で描画
• アラーム機能（曜日指定、スヌーズ対応、ブザー出力）
• Timer1割り込みによるディスプレイ走査（フリッカーフリー）