用ESP8266做的RGB时钟,文末附代码、电路图等资源

科技   2024-12-17 15:06   山东  

    给大家分享一个用ESP8266做一个高颜值的RGB时钟的项目!

    这个时钟还具有自动亮度控制功能并配备了温度传感器!

材料准备

  • PCB
  • ESP8266或Nodemcu
  • 跳线
  • 焊接工具

第1步: 准备工作

    Neo Pixel是可寻址的LED,我们可以通过编程,让它显示任何一种颜色或者数字。

    Neo Pixel有不同的smd封装,这个项目使用的是Ws2812b-5050 mini RGB。

    这种迷你LED的额定电压为3.0V到5.5V,电流为16mA(每个LED)。

    NodeMCU有3.3V的稳压器,可以正常驱动所有的LED。

第2步:使用Neo Pixel Led制作7段显示器

    在这里,我们需要把所有的电源并联起来,把所有的数据连接串联起来,使用7段显示方法,如上图连接所有的LED。

    每段有2个LED,整个面板总共有14个LED。

    我们需要4个面板来显示时间(2个显示小时,2个显示分钟)。

    当然还可以再连接两个面板来显示秒/任何其他数值,或者温度。

    不管怎么连接,记住总是要把第一个面板的DOUT连接到第二个面板的DIN。

第3步:连接仪表盘

    为了连接小时和分钟面板,在两面板之间有一个小的PCB板,名为Dash,包含了2个LED作为二进制数字,这2个LED灯每隔一秒就会发光一次。

第4步:NodeMCU/ESP8266介绍

    ESP8266集成了一个32位Tensilica处理器,标准的数字外围接口。

    我们的ESP8266具有板载Wi-Fi支持,通过它我们可以连上互联网调整时间,而不需要任何RTC(实时时钟)模块。

    这样子的话可以减少连接,使整个项目变得更简单一些。

第5步:代码中支持的功能

    如果使用本文提供的代码,那么我们可以在这个7段时钟中增加2个额外的功能:

  1. 使用触觉开关的温度和湿度显示

    在13号针脚上添加一个DHT11传感器,在12号针脚上添加一个触觉按钮,可以在屏幕上获得摄氏或华氏的温度值。

    用一个10k电阻将按钮的第12针脚连接到5V,另一端连接到GND。也就是说,当按钮针脚被拉到GND时,显示器将显示温度读数。如果没有这个温度传感器,代码也可以工作,所以如果你想让项目简单一点,也可以不需要这些连接。

  1. 使用引脚A0的LDR传感器进行亮度控制

    通过在A0引脚上做一个电阻分压器网络,添加一个带有10k电阻的LDR传感器,可以相应地改变亮度。

    白天的亮度高,晚上的亮度低。如果你不想要可调节亮度,这部分代码也可以在没有这些传感器的情况下工作,它将会锁定在默认设置。

第6步:视频演示

第7步:7段时钟

    现在,我们有4个面板和一个Dash(仪表盘)。

    根据上面GIF图来连接面板和仪表盘;将2个面板串联在一起。

然后使用上面给出的原理图连接NodeMCU。

第8步:代码

  1. 首先使用库来初始化代码:
#include <ESP8266WiFi.h>#include <Adafruit_NeoPixel.h>#include <WiFiUdp.h>#include <NTPClient.h>#include <TimeLib.h>#include <DHT.h>#include <Adafruit_Sensor.h>
  1. 定义所有像素、I/O引脚、传感器引脚:
#define PIXEL_PER_SEGMENT 2 // Number of LEDs in each Segment#define PIXEL_DIGITS 4 // Number of connected Digits#define PIXEL_PIN 2 // GPIO Pin#define PIXEL_DASH 1 // Binary segment#define LDR_PIN A0 // LDR pin#define DHT_PIN 13 // DHT Sensor pin#define BUTTON_PIN 12 // Button pin

3. 对于时间格式,使用Wi-Fi把ESP8266连接到互联网:

WiFi.begin(ssid, password);Serial.print("Connecting.");while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED )
  1. 时间设置:
void disp_Time() {clearDisplay();writeDigit(0, Hour / 10);writeDigit(1, Hour % 10);writeDigit(2, Minute / 10);writeDigit(3, Minute % 10);writeDigit(4, Second / 10);writeDigit(5, Second % 10);disp_Dash();

5. 面板上的颜色设置:

if (index == 0 || index == 1 ) color = strip.Color(0, Brightness, 0);if (index == 2 || index == 3 ) color = strip.Color(0, Brightness, 0);if (index == 4 || index == 5 ) color = strip.Color(Brightness, 00);

    这只是一个简单的介绍,同时代码还有温度和自动时间选项。

    温度模式可以通过数字针脚12的开关来选择。

第9步:完整代码

#include <ESP8266WiFi.h>#include <Adafruit_NeoPixel.h>#include <WiFiUdp.h>#include <NTPClient.h>#include <TimeLib.h>#include <DHT.h>#include <Adafruit_Sensor.h>
#define PIXEL_PER_SEGMENT 2 // Number of LEDs in each Segment#define PIXEL_DIGITS 4 // Number of connected Digits #define PIXEL_PIN 2 // GPIO Pin#define PIXEL_DASH 1 // Binary segment
#define LDR_PIN A0 // LDR pin#define DHT_PIN 13 // DHT Sensor pin#define BUTTON_PIN 12 // Button pin
// Uncomment the type of sensor in use#define DHT_TYPE DHT11 // DHT 11//#define DHT_TYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302)//#define DHT_TYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
#define TIME_FORMAT 12 // 12 = 12 hours format || 24 = 24 hours format
Adafruit_NeoPixel strip = Adafruit_NeoPixel((PIXEL_PER_SEGMENT * 7 * PIXEL_DIGITS) + (PIXEL_DASH * 2), PIXEL_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
// set Wi-Fi SSID and passwordconst char *ssid = "Hackster";const char *password = "Sainisagar7294";
WiFiUDP ntpUDP;// 'time.nist.gov' is used (default server) with +1 hour offset (3600 seconds) 60 seconds (60000 milliseconds) update intervalNTPClient timeClient(ntpUDP, "time.nist.gov", 19800, 60000); //GMT+5:30 : 5*3600+30*60=19800
int period = 2000; //Update frequencyunsigned long time_now = 0;int Second, Minute, Hour;
// set default brightnessint Brightness = 40;// current temperature, updated in loop()int Temperature;
bool Show_Temp = false;
//Digits arraybyte digits[12] = { //abcdefg 0b1111110, // 0 0b0110000, // 1 0b1101101, // 2 0b1111001, // 3 0b0110011, // 4 0b1011011, // 5 0b1011111, // 6 0b1110000, // 7 0b1111111, // 8 0b1110011, // 9 0b1001110, // C 0b1000111, // F};
//Clear all the Pixelsvoid clearDisplay() { for (int i = 0; i < strip.numPixels(); i++) { strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 0, 0)); } strip.show();}
void setup() { Serial.begin(115200); strip.begin(); strip.show();
dht.begin(); pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
WiFi.begin(ssid, password); Serial.print("Connecting."); while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED ) { delay(500); Serial.print("."); } Serial.println("connected"); timeClient.begin(); delay(10);}
void loop() { if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { // check WiFi connection status int sensor_val = analogRead(LDR_PIN); Brightness =40; timeClient.update(); int Hours; unsigned long unix_epoch = timeClient.getEpochTime(); // get UNIX Epoch time Second = second(unix_epoch); // get seconds Minute = minute(unix_epoch); // get minutes Hours = hour(unix_epoch); // get hours
if (TIME_FORMAT == 12) { if (Hours > 12) { Hour = Hours - 12; } else Hour = Hours; } else Hour = Hours; }
if (digitalRead(BUTTON_PIN) == LOW) { Show_Temp = true; } else Show_Temp = false;
if (Show_Temp) { Temperature = dht.readTemperature(); Serial.println(Temperature); clearDisplay(); writeDigit(0, Temperature / 10); writeDigit(1, Temperature % 10); writeDigit(2, 10); strip.setPixelColor(28, strip.Color(Brightness, Brightness, Brightness)); strip.show(); delay(3000); clearDisplay(); Show_Temp = false; } while (millis() > time_now + period) { time_now = millis(); disp_Time(); // Show Time }}
void disp_Time() { clearDisplay(); writeDigit(0, Hour / 10); writeDigit(1, Hour % 10); writeDigit(2, Minute / 10); writeDigit(3, Minute % 10); writeDigit(4, Second / 10); writeDigit(5, Second % 10); disp_Dash(); strip.show();}
void disp_Dash() { int dot, dash; for (int i = 0; i < 2; i++) { dot = 2 * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + i; for (int j = 0; j < PIXEL_DASH; j++) { dash = dot + j * (2 * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + 2); Second % 2 == 0 ? strip.setPixelColor(dash, strip.Color(0,Brightness ,0)) : strip.setPixelColor(dash, strip.Color(0, Brightness,0)); } }}
void writeDigit(int index, int val) { byte digit = digits[val]; int margin; if (index == 0 || index == 1 ) margin = 0; if (index == 2 || index == 3 ) margin = 1; if (index == 4 || index == 5 ) margin = 2; for (int i = 6; i >= 0; i--) { int offset = index * (PIXEL_PER_SEGMENT * 7) + i * PIXEL_PER_SEGMENT + margin * 2; uint32_t color; if (digit & 0x01 != 0) { if (index == 0 || index == 1 ) color = strip.Color(Brightness, 0, Brightness); if (index == 2 || index == 3 ) color = strip.Color(Brightness, 0,Brightness); if (index == 4 || index == 5 ) color = strip.Color(Brightness, 0, 0); } else color = strip.Color(0, 0, 0);
for (int j = offset; j < offset + PIXEL_PER_SEGMENT; j++) { strip.setPixelColor(j, color); } digit = digit >> 1; }}

第10步:完整电路图(高清版本文末下载)

第11步:PCB设计(面板部分)

    主要的PCB设计,用于显示数字和其他字母。

    文末可以下载源文件。

第12步:PCB设计(Dash部分)

第13步:故障排除

  • DIN总是与DOUT串联在一起,如果接反了或从任何地方断开了,整个装置就会停止工作;

  • 按上面的图连接Dash;

  • 确保所有的连接都焊接好,干焊会导致数据值和颜色的改变;

  • 在焊接时,不要把印刷电路板加热太多,温度保持在300度。

第14步:完整展示

来源

DF创客社区sainisagar7294:

https://www.instructables.com/RGB-7-Segment-Clock-Using-ESP8266/

代码及电路图获取:

链接:https://pan.baidu.com/s/1m9QUeCK4S-gboUJp2lNRNw  

提取码:65zp

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