128x64 LCDスマートクロック：アナログ/デジタル時刻・温度表示対応（Arduino Nano + DS3231 RTC）

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Nano R3	1
DS3231M RTCモジュール（±5ppm、I2C）	1
10kΩ可変抵抗	1	LCDコントラスト調整用
タクトスイッチ（モメンタリ）	1	画面切替用
128x64 LCDグラフィックディスプレイ	1	ST7920コントローラー対応

必要な工具

• はんだごて

プロジェクト概要

128x64 LCDグラフィックディスプレイ、コントラスト調整用可変抵抗、DS3231 RTCモジュール、タクトスイッチを使用した多機能クロックです。RTCはA4（SDA）、A5（SCL）に接続。スイッチはD3に接続し、内部プルアップを有効化しています。

コンパイル前に以下のライブラリをArduino IDEのlibrariesフォルダに配置してください：

• U8glib
• DS3232RTC
• Streaming
• Time
• Wire

画面構成

タクトスイッチで2画面を切り替えます。

• 画面1: アナログ時計、デジタル時計、日付、温度
• 画面2: デジタル時計、曜日、日付、現在/最小/最大温度

RTCの日時設定

シリアルモニタから「年、月、日、時、分、秒」の順で入力するとRTCに反映されます。正しく入力されると確認メッセージが表示されます。

ソースコード

// Programa: Display LCD 128x64 e RTC DS3231
// Autor: Arduino e Cia
#include <U8glib.h>
#include <DS3232RTC.h>
#include <Streaming.h>
#include <Time.h>
#include <Wire.h>

// ディスプレイ接続ピン設定（使用モデルに合わせて調整）
U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g(6, 5, 4, 7); // Enable, RW, RS, RESET

int X2 = 0, Y2 = 0, X3 = 0, Y3 = 0;
float angulo = 0;
int posicao = 0, posicaoh = 0;
int temperatura = 0;
int min_temp = 500, max_temp = -500;
int ScreenWith = 128, ScreenWithC = 96;
int ScreenHeight = 64, ScreenHeightC = 32;
#define botao 3
int estado_botao = 0;
char* dia_da_semana[] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"};

void tela_1() {
  u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
  u8g.setPrintPos(20, 30);
  u8g.print(temperatura);
  u8g.drawStr(42, 30, "C");
  u8g.drawCircle(37, 34, 2);
  mostra_relogio_digital();
  fundo_relogio();
  desenha_ponteiro(hour()-1, 12.0, 10);   // 時針
  desenha_ponteiro(minute()-5, 60.0, 19); // 分針
  desenha_ponteiro(second()-5, 60, 21);   // 秒針
}

void tela_2() {
  u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
  u8g.drawRFrame(68, 4, 55, 56, 2);
  mostra_relogio_digital();
  u8g.setFont(u8g_font_5x8);
  u8g.drawStr(78, 35, "MIN");
  u8g.drawStr(78, 53, "MAX");
  u8g.setFont(u8g_font_6x13);
  u8g.setPrintPos(25, 41);
  u8g.print(dia_da_semana[weekday()-1]);
  u8g.setPrintPos(83, 19);
  u8g.print(temperatura);
  u8g.drawStr(105, 19, "C");
  u8g.drawCircle(100, 12, 2);
  u8g.setPrintPos(98, 36);
  u8g.print(min_temp);
  u8g.drawCircle(113, 29, 2);
  u8g.setPrintPos(98, 54);
  u8g.print(max_temp);
  u8g.drawCircle(113, 47, 2);
}

void desenha_ponteiro(float valor, float rotacao, int Radius) {
  angulo = valor * 2.0 * 3.1415 / rotacao - 1.5707;
  X2 = ScreenWithC + Radius * cos(angulo);
  Y2 = ScreenHeightC + Radius * sin(angulo);
  u8g.drawLine(ScreenWithC, ScreenHeightC, X2, Y2);
}

void fundo_relogio() {
  u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 27);
  u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 1);
  u8g.setFont(u8g_font_6x13);
  u8g.setFontPosTop();
  u8g.drawStr(90, 9, "12");
  u8g.drawStr(114, 25, "3");
  u8g.drawStr(94, 44, "6");
  u8g.drawStr(74, 25, "9");
  for(int traco_minuto = 0; traco_minuto < 12; traco_minuto++) {
    angulo = traco_minuto / 12.0 * 2 * 3.1415;
    X2 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
    Y2 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
    X3 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
    Y3 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
    u8g.drawLine(X2, Y2, X3, Y3);
  }
}

void mostra_relogio_digital() {
  u8g.setFont(u8g_font_5x8);
  u8g.setPrintPos(8, 55);
  u8g.print(day());
  u8g.drawStr(19, 55, "/");
  u8g.setPrintPos(24, 55);
  u8g.print(month());
  u8g.drawStr(35, 55, "/");
  u8g.setPrintPos(41, 55);
  u8g.print(year());

  u8g.drawRBox(3, 4, 62, 21, 2);
  u8g.setColorIndex(0);
  u8g.setFont(u8g_font_fub17);
  u8g.drawStr(29, 21, ":");

  if (hour() < 10) { u8g.drawStr(3, 23, "0"); posicaoh = 16; }
  else posicaoh = 3;
  u8g.setPrintPos(posicaoh, 23);
  u8g.print(hour());

  if (minute() < 10) { u8g.drawStr(38, 23, "0"); posicao = 51; }
  else posicao = 38;
  u8g.setPrintPos(posicao, 23);
  u8g.print(minute());
  u8g.setColorIndex(1);
}

void setup() {
  pinMode(3, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
  if (u8g.getMode() == U8G_MODE_R3G3B2) u8g.setColorIndex(255);
  else if (u8g.getMode() == U8G_MODE_GRAY2BIT) u8g.setColorIndex(3);
  else if (u8g.getMode() == U8G_MODE_BW) u8g.setColorIndex(1);
  setSyncProvider(RTC.get);
  Serial << F("RTC Sync");
  if (timeStatus() != timeSet) Serial << F(" FAIL!");
  Serial << endl;
}

void loop() {
  temperatura = RTC.temperature() / 4.0;
  if (temperatura >= max_temp) max_temp = temperatura;
  if (temperatura <= min_temp) min_temp = temperatura;

  static time_t tLast;
  time_t t;
  tmElements_t tm;

  // シリアルから日時設定（年月日時分秒、12文字以上）
  if (Serial.available() >= 12) {
    int y = Serial.parseInt();
    if (y >= 100 && y < 1000) Serial << F("Erro: Ano deve ter dois ou quatro digitos!") << endl;
    else {
      if (y >= 1000) tm.Year = CalendarYrToTm(y);
      else tm.Year = y2kYearToTm(y);
      tm.Month = Serial.parseInt();
      tm.Day = Serial.parseInt();
      tm.Hour = Serial.parseInt();
      tm.Minute = Serial.parseInt();
      tm.Second = Serial.parseInt();
      t = makeTime(tm);
      RTC.set(t);
      setTime(t);
      Serial << F("Horario modificado para: ");
      printDateTime(t);
      Serial << endl;
      while (Serial.available() > 0) Serial.read();
    }
  }

  t = now();
  if (t != tLast) {
    tLast = t;
    printDateTime(t);
    Serial << endl;
  }

  // ボタンで画面切替
  boolean valor_botao = digitalRead(3);
  if (valor_botao != 1) {
    while(digitalRead(3) != 1) delay(100);
    estado_botao = !estado_botao;
  }

  u8g.firstPage();
  do {
    if (estado_botao == 0) tela_1();
    if (estado_botao == 1) tela_2();
  } while(u8g.nextPage());
  delay(10);
}

void printDateTime(time_t t) {
  printI00(day(t), 0);
  Serial << monthShortStr(month(t)) << _DEC(year(t));
  Serial << ' ';
  printI00(hour(t), ':');
  printI00(minute(t), ':');
  printI00(second(t), ' ');
}

void printI00(int val, char delim) {
  if (val < 10) Serial << '0';
  Serial << _DEC(val);
  if (delim > 0) Serial << delim;
}

ライブラリ

ライブラリファイルは別途ダウンロードしてください。

回路図