Arduino Weather Clock: часы с датой, временем, температурой и влажностью в реальном времени

Компоненты и материалы

О проекте

Хотите создать собственное устройство, которое показывает текущие дату, время, температуру и влажность? Это проще, чем кажется. Ниже описаны ключевые компоненты и принципы работы.

Arduino Uno / Nano

В качестве микроконтроллера используется Arduino Uno, но также подойдёт Arduino Nano — у него достаточно выводов для всех подключений.

Датчик DHT11

DHT11 — недорогой цифровой датчик температуры и влажности. Он использует ёмкостной датчик влажности и термистор для измерения параметров окружающей среды. Важно соблюдать интервал опроса: считывание данных рекомендуется производить не чаще раза в 2 секунды.

Важно: после первоначальной установки времени в RTC-модуле закомментируйте строку установки времени и перекомпилируйте скетч. Иначе при каждом включении время будет сбрасываться на момент компиляции.

Модуль реального времени DS3231

DS3231 — это высокоточный RTC-модуль с температурокомпенсированным кварцевым генератором (TCXO). Он точнее популярного DS1307 и имеет вход для резервной батареи, что позволяет сохранять время при отключении основного питания.

OLED-дисплей 128x64

На этом компактном и ярком экране выводится вся информация. Дисплей Adafruit можно управлять по SPI или I2C (выбор делается перемычками на обратной стороне). Можно использовать и более дешёвые аналоги, но нужно убедиться в совместимости с библиотеками Adafruit.

Скетч (программный код)

Код компилируется в Arduino IDE. Обязательно подключите все необходимые библиотеки: Adafruit_GFX, Adafruit_SSD1306, dht и стандартную Wire для I2C.

Основные функции скетча:

• Инициализация дисплея, датчика DHT11 и RTC DS3231.
• Функция setDS3231time() для первичной установки времени (после настройки — закомментировать).
• Функция readDS3231time() считывает текущие время и дату.
• Функция displayTime() выводит время, дату, день недели и рисует аналоговые часы на дисплее.
• Функция ReadTempAndHum() опрашивает DHT11 и отображает температуру (°C) и влажность (%).
• В цикле loop() время обновляется каждую секунду, а данные DHT11 — каждые 2 секунды (через счётчик DHTtimer).

// Основные библиотеки
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <dht.h>

// Пины OLED (программный SPI)
#define OLED_MOSI 9
#define OLED_CLK 10
#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);

// DHT11
dht DHT;
#define DHT11_PIN 3
int DHTtimer = 0;

// DS3231 I2C адрес
#define DS3231_I2C_ADDRESS 0x68

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

void setup() {
  Wire.begin();
  Serial.begin(9600);
  // Первичная установка времени (после закомментировать):
  // setDS3231time(0, 24, 12, 6, 3, 2, 17); // сек, мин, час, день нед, день, мес, год
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);
  display.clearDisplay();
}

void loop() {
  displayTime();
  DHTtimer++;
  if (DHTtimer > 1) {
    display.fillRect(70, 45, 128, 64, BLACK);
    ReadTempAndHum();
    DHTtimer = 0;
  }
  delay(1000);
  display.display();
  // Очистка областей экрана для следующего кадра
  display.fillRect(0, 0, 64, 64, BLACK);
  display.fillRect(0, 0, 128, 20, BLACK);
}
// ... функции setDS3231time, readDS3231time, displayTime, ReadTempAndHum
// (полный код см. в оригинале или скачайте .ino файл)

Схемы и документация

• Принципиальная схема (Fritzing): schematic_XKU0jQoWbx.fzz
• Схема на макетной плате: breadboard_diagram_QvhPKCpIo5.fzz
• Библиотеки: Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX, DHT, Arduino RTC Library.

Совет: При сборке обратите внимание на питание: OLED и DHT11 работают от 5V, DS3231 — от 3.3V или 5V (на модуле обычно есть стабилизатор). Подтягивающий резистор 10 кОм нужен для линии данных DHT11.