Arduinoで作るウェザークロック：リアルタイムで日付、時刻、温度、湿度を表示

必要な部品と材料

Arduino UNO	×1
DHT11 温度・湿度センサー（4ピン）	×1
Maxim Integrated DS3231 RTCモジュール	×1
抵抗 10kΩ	×1
Adafruit 128×64 OLED グラフィックディスプレイ	×1
ブレッドボード	×1
ジャンパーワイヤー	×15

プロジェクト概要

時刻、日付、温度、湿度を表示する自分だけのインターフェースを作りたいと思ったことはありませんか？実は思ったより簡単に実現できます。以下に主要コンポーネントを紹介します。

Arduino Uno / Nano

まずマイクロコントローラーが必要です。このプロジェクトではArduino Unoを使用しましたが、Arduino Nanoでも十分なピン数があります。

DHT11

DHT11は非常に安価なデジタル温湿度センサーです。静電容量式湿度センサーとサーミスタを用いて周囲の空気を測定します。測定間隔は2秒以上空けることが推奨されます。

重要：時刻を一度設定したら、その設定行をコメントアウトして再コンパイルしてください。そうすることでRTCが時刻を保持し、コンパイル時の時刻にリセットされることを防止できます。

DS3231

DS3231は一般的なDS1307と同じRTCモジュールですが、より安価で高精度です。温度補償水晶発振器（TCXO）と水晶を内蔵し、バッテリー入力によりメイン電源が途絶えても正確な時刻を保持します。

128×64 OLED グラフィックディスプレイ

データ表示用のOLED画面です。コンパクトながら非常に明るい表示が可能です。Adafruit製OLEDはSPIまたはI2Cインターフェースで制御でき、背面で切り替え可能です。より安価な画面も使用できますが、Adafruitライブラリと互換性のあるものを選んでください。

コード

プロジェクトのコンパイル用コードです。必要なヘッダーファイルをインクルードしないと動作しません。

//Greetings hackster.io users! //Date, Time, Temperature and Humidity Display /////////////////////////For OLED//////////////////////// #include <SPI.h> #include <Wire.h> #include <Adafruit_GFX.h> #include <Adafruit_SSD1306.h> // If using software SPI (the default case): #define OLED_MOSI 9 //MOSI aka SDA #define OLED_CLK 10 //CLK aka SCL #define OLED_DC 11 #define OLED_CS 12 #define OLED_RESET 13 Adafruit_SSD1306 display(OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS); #if (SSD1306_LCDHEIGHT != 64) #error("Height incorrect, please fix Adafruit_SSD1306.h!"); #endif ///////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////For DHT////////////////////////// #include<dht.h> dht DHT; #define DHT11_PIN 3 int DHTtimer = 0; ///////////////////////////////////////////////////////////// ////////////////////////////For RTC (DS3231)////////////////////////// //SDA to A4, SCL to A5 #define DS3231_I2C_ADDRESS 0x68 // Convert normal decimal numbers to binary coded decimal byte decToBcd(byte val) { return( (val/10*16) + (val%10) ); } // Convert binary coded decimal to normal decimal numbers byte bcdToDec(byte val) { return( (val/16*10) + (val%16) ); } ///////////////////////////////////////////////////////////// void setup() { Wire.begin(); Serial.begin(9600); //set the initial time here, after setting the time, comment this section //DS3231 seconds, minutes, hours, day, date, month, year //setDS3231time(00,24,12,6,3,2,17); display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC); display.clearDisplay(); } ////////////////////////////DS3231 coding////////////////////////// void setDS3231time(byte second, byte minute, byte hour, byte dayOfWeek, byte dayOfMonth, byte month, byte year) { // sets time and date data to DS3231 Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); Wire.write(0); // set next input to start at the seconds register Wire.write(decToBcd(second)); // set seconds Wire.write(decToBcd(minute)); // set minutes Wire.write(decToBcd(hour)); // set hours Wire.write(decToBcd(dayOfWeek)); // set day of week (1=Sunday, 7=Saturday) Wire.write(decToBcd(dayOfMonth)); // set date (1 to 31) Wire.write(decToBcd(month)); // set month Wire.write(decToBcd(year)); // set year (0 to 99) Wire.endTransmission(); } void readDS3231time(byte *second, byte *minute, byte *hour, byte *dayOfWeek, byte *dayOfMonth, byte *month, byte *year) { Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS); Wire.write(0); // set DS3231 register pointer to 00h Wire.endTransmission(); Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7); // request seven bytes of data from DS3231 starting from register 00h *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 displayTime() { byte second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year; // retrieve data from DS3231 readDS3231time(&second, &minute, &hour, &dayOfWeek, &dayOfMonth, &month, &year); // send it to the serial monitor Serial.print(hour, DEC); // convert the byte variable to a decimal number when displayed Serial.print(":"); if (minute<10) { Serial.print("0"); } Serial.print(minute, DEC); Serial.print(":"); if (second<10) { Serial.print("0"); } Serial.print(second, DEC); Serial.print(" "); Serial.print(dayOfMonth, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(month, DEC); Serial.print("/"); Serial.print(year, DEC); Serial.print(" Day of week: "); ////////////////////////////////////////////////////////////////// display.setCursor(50,0); display.print(dayOfMonth, DEC); display.print(","); display.setCursor(91,0); display.print("20"); display.print(year, DEC); if (hour<10) { display.setCursor(40,10); display.print("0"); display.print(hour, DEC); display.print(":"); } if (hour>9) { display.setCursor(40,10); display.print(hour, DEC); display.print(":"); } if (minute<10) { display.setCursor(58,10); display.print("0"); display.print(minute, DEC); display.print(":"); } if (minute>9) { display.setCursor(58,10); display.print(minute, DEC); display.print(":"); } if (second<10) { display.setCursor(75,10); display.print("0"); display.print(second, DEC); } if (second>9) { display.setCursor(75,10); display.print(second, DEC); } ////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////FOR DAY OF WEEK///////////////////// switch(dayOfWeek){ case 1: Serial.println("Sunday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Sun"); break; case 2: Serial.println("Monday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Mon"); break; case 3: Serial.println("Tuesday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Tue"); break; case 4: Serial.println("Wednesday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Wed"); break; case 5: Serial.println("Thursday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Thur"); break; case 6: Serial.println("Friday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Fri"); break; case 7: Serial.println("Saturday"); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(20,0); display.print("Sat"); break; } //////////////////////////////FOR MONTH///////////////////// switch(month) { case 1: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Jan"); break; case 2: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Feb"); break; case 3: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Mar"); break; case 4: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Apr"); break; case 5: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("May"); break; case 6: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Jun"); break; case 7: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Jul"); break; case 8: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Aug"); break; case 9: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Sep"); break; case 10: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Oct"); break; case 11: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Nov"); break; case 12: display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,0); display.print("Dec"); break; } /////////////HOUR HAND/////////////// float x1, y1, a, b; const float pi = 3.14; a=((hour-15)*30); b = (a*pi)/180; x1=40+(9*cos(b)); y1=41+(9*sin(b)); display.drawLine(40,41, x1, y1, WHITE); /////////////MINUTE HAND/////////////// // float x1, y1, a, b; // const float pi = 3.14; a=((minute-15)*6); b = (a*pi)/180; x1=40+(17*cos(b)); y1=41+(17*sin(b)); display.drawLine(40,41, x1, y1, WHITE); /////////////SECOND HAND/////////////// //float x1, y1, a, b; a=((second-15)*6); b = (a*pi)/180; x1=40+(19*cos(b)); y1=41+(19*sin(b)); display.drawLine(40,41, x1, y1, WHITE); ////////////////PARTS OF THE ANALOG CLOCK THAT WILL NOT BE MOVING//////////////// display.drawCircle(40, 41, 22, WHITE); display.drawCircle(40, 41, 1, WHITE); display.drawLine(40, 20, 40, 25, WHITE); //12 display.drawLine(40, 63, 40, 58, WHITE); //6 display.drawLine(62, 41, 57, 41, WHITE); //3 display.drawLine(19, 41, 24, 41, WHITE); //9 display.drawLine(50, 24, 47, 28, WHITE); //1 display.drawLine(57, 31, 53, 34, WHITE); //2 display.drawLine(60, 51, 54, 48, WHITE); //4 display.drawLine(51, 58, 48, 54, WHITE); //5 display.drawLine(29, 58, 32, 54, WHITE); //7 display.drawLine(21, 51, 25, 48, WHITE); //8 display.drawLine(22, 31, 27, 33, WHITE); //10 display.drawLine(30, 23, 32, 28, WHITE); //11 } void ReadTempAndHum () { int chk = DHT.read11(DHT11_PIN); display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE); display.setCursor(70,45); display.print("Temp: "); display.print(DHT.temperature, 0); display.print("C"); display.setCursor(70,56); display.print("Hum: "); display.print(DHT.humidity, 0); display.print("%"); Serial.print(" Humidity: " ); Serial.print(DHT.humidity, 1); Serial.print("%"); Serial.print(" | Temperature: "); Serial.print(DHT.temperature, 1); Serial.println("C"); } void loop() { displayTime(); // display the real-time clock data on the Serial Monitor, DHTtimer = DHTtimer + 1; //To ensure that the DHT is read only every 2 seconds, we make a count that goes for 2 seconds if (DHTtimer > 1) { display.fillRect(70, 45, 128, 64, BLACK); ReadTempAndHum (); DHTtimer = 0; } delay(1000); display.display(); //The portion of the screen that shows the time and date are cleared display.fillRect(0, 0, 64, 64, BLACK); display.fillRect(0, 0, 128, 20, BLACK); } 

カスタムパーツとエンクロージャ

• adafruit_ssd1306-master_KOASsXZpW2.zip
• adafruit-gfx-library-master_2IU6g1UpF6.zip
• dht_library_Xgke1ZhPls.zip
• dht-sensor-library-master_Al4SeQRvaS.zip
• arduinortclibrary-master_hKLoSjCilY.zip

回路図

注意：Fritzingで適切なOLED画面が見つかりませんでした。OLEDのピン配置について不明な点は、コード内のコメントを参照してください。
breadboard_diagram_QvhPKCpIo5.fzz
schematic_XKU0jQoWbx.fzz