Uhr mit TFT 240x240 Pixeln – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Inhalt

10 Minuten

Ziele des Projekts

mit der WiFi-Funktion eines ESP32 oder ESP8266 Mikrocontrollers die aktuelle Zeit und das aktuelle Datum holen
analoge Uhr auf einem runden TFT anzeigen

Das Programm für ein TFT mit 320×240 Pixeln findest du ⇒hier, das für ein TFT mit 480×320 Pixeln gibt es ⇒hier.

Das Programm im Film

Anwendungsbeispiele

Konfiguration der Mikrocontroller

TFT mit 240×240 Pixeln

⇒Beispielprogramm

Schaltplan für ESP32-Wroom

RST (gelb) -> 4
CS (weiß) -> 5
DC ( grün) -> 2
SDA (blau) -> 23
SCL (braun) -> 18

Benötigte Bibliothek

Bibliothek Adafruit GFX Library

Die Bibliothek Adafruit_GC9A01A verwendet die Funktionen der Adafruit GFX Library.

Schlüsselwort	Parameter	Aktion
width();		Bildschirmbreite feststellen
height();		Bildschirmhöhe feststellen
setRotation(Richtung);	Richtung = 0 → nicht drehen Richtung = 1 → 90° drehen Richtung = 2 → 180° drehen Richtung = 3 → 270 ° drehen	Bildschirm ausrichten
fillScreen(Farbe);		Bildschirmhintergrund
drawLine(StartX, StartY, EndeX, EndeY, Farbe);		Linie zeichnen
drawFastHLine(StartX, StartY, Länge, Farbe);		horizontale Linie zeichnen
drawFastVLine(StartX, StartY, Länge, Farbe);		vertikale Linie zeichnen
drawRect(StartX, StartY,, Breite, Höhe, Farbe);		Rechteck zeichnen
drawRoundRect(StartX, StartY, Breite, Höhe, Eckenradius, Farbe);		abgerundetes Rechteck zeichnen
fillRoundRect(StartX, StartY, Breite, Höhe, Eckenradius, Füllfarbe);		ausgefülltes abgerundetes Rechteck zeichnen
fillRect(StartX, StartY, Breite, Höhe, Füllfarbe);		ausgefülltes Rechteck zeichnen
drawCircle(MittelpunktX, MittelpunktY, Radius, Farbe);		Kreis zeichnen
fillCircle(MittelpunktX, MittelpunktY, Radius, Füllfarbe);		Ausgefüllten Kreis zeichnen
drawTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3, Farbe);		Dreieck zeichnen: x1, y1: 1.Punkt x2, y2: 2.Punkt x3, y3: 3.Punkt
fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3, Füllfarbe);		ausgefülltes Dreieck zeichnen: x1, y1: 1.Punkt x2, y2: 2.Punkt x3, y3: 3.Punkt
setCursor(x, y);		Cursor setzen
setTextSize(Textgröße);	Textgröße	Textgröße bestimmen
setTextColor(Farbe);		Textfarbe setzen
print("Text"); println("Text");		Text schreiben
setTextWrap(true/false);	false → Text fließt über den Rand des TFTs hinaus true → Text wird am Ende umgebrochen	Zeilenumbruch
invertDisplay();	0 → Farben nicht tauschen 1 → Farben tauschen
color565(rot, grün, blau);	rot: 0 - 255 grün: 0 - 255 blau: 0 - 255	beliebige Mischfarben erstellen
drawBitmap(PosX, PosY, Array, ArrayGrößeX, ArrayGrößeY, Farbe);		Array als Bild darstellen

Das Programm

Das Programm kann auf vielfältige Weise angepasst werden:

die Farbe der Zeiger (Zeigerfarbe)
die Farben kannst du dem Kopf des Programms entnehmen
die Farbe des inneren Kreises (Kreisfarbe)
die Farbe der äußeren Umrandung (Randfarbe)
Anzeige des Datums (DatumAnzeigen)
true: Datum anzeigen, false: Datum verbergen
die Anzeige der Stundenmarkierungen 12, 3, 6 und 9 (Ziffernanzeigen)
true: Ziffern anzeigen, false: Ziffern verbergen
Anzeige des Sekundenzeigers (SekundenzeigerKreis)
true: Anzeige als Kreis
false: Anzeige mit Linie und Kreis
Die Anzeige des Datums wird abgeschaltet, um das Flackern des TFTs zu vermeiden.

Beim Start des Programms zeigen die Meldungen im Seriellen Monitor und auf dem TFT ob Datum und Zeit korrekt sind. Wenn in 90 Sekunden keine Verbindung zu einem Zeitserver hergestellt werden konnte, wird das Programm beendet. Nach einem erneuten Hochladen kommt zumeist die Verbindung schnell zustande.

Möglicherweise entsteht durch die Anzeige der Startmeldungen auf dem TFT eine kurze Verzögerung und die Zeitanzeige „hinkt“ etwas hinterher. Nach einer erneuten Synchronisation spätestens nach einer Minute wird die Zeit korrekt angezeigt.

Du musst die SPI-Pins des verwendeten Mikrocontrollers anpassen.

#ifdef ESP8266
  #include "ESP8266WiFi.h"
#else 
  #include "WiFi.h"
#endif

#include "time.h"
#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// Adafruit-Schriftart einbinden
#include "Fonts/FreeSans12pt7b.h"

// Wemos D1 Mini/NodeMCU
// #define TFT_CS       D8
// #define TFT_RST      D1
// #define TFT_DC       D2

// XIAO
// #define TFT_CS       D7
// #define TFT_RST      D1
// #define TFT_DC       D2

// Arduino Nano ESP32
// #define TFT_CS       10
// #define TFT_RST       9
// #define TFT_DC        8

// SPI-Pins ESP32-C6
// #define TFT_CS       18
// #define TFT_RST       3
// #define TFT_DC        2

// ESP32-WROOM
// #define TFT_CS        5
// #define TFT_RST       4
// #define TFT_DC        2

// ESP32-S3
// #define TFT_CS       10
// #define TFT_RST       5
// #define TFT_DC        4
 
// ESP32-C6-Zero
// #define TFT_CS       18
// #define TFT_RST       3
// #define TFT_DC        2

// ESP32-C3 Zero/ESP32-C3 Super Mini
// #define TFT_CS         7
// #define TFT_RST        3
// #define TFT_DC         2

Adafruit_GC9A01A tft(TFT_CS, TFT_DC);

// WiFi-Daten
char Router[] = "Router_SSID";
char Passwort[] = "xxxxxxxx";

// Variablen des TFTs (Höhe, Breite, Radius)
const int MitteHoehe = tft.height() / 2;
const int MitteBreite = tft.width() / 2;
const int Radius = tft.width() / 2;

// Multiplikatoren für x- y-Positionen der Stunden, Minuten und Sekunden
float SekundePosX = 0, SekundePosY = 0, MinutePosX = 0, MinutePosY = 0, StundePosX = 0, StundePosY = 0;
float GradSekunden = 0, GradMinuten = 0, GradStunden = 0;

// x- y-Koordinaten für die Anzeige Stunden, Minuten und Sekunden
int SekundenZeigerX = MitteHoehe, SekundenZeigerY = MitteHoehe;
int MinutenZeigerX = MitteHoehe, MinutenZeigerY = MitteHoehe;
int StundenZeigerX = MitteHoehe, StundenZeigerY = MitteHoehe; 

// Start wird nur beim ersten Start für den Aufbau des TFTs benötigt
bool Start = true;

// Variablen für die Markierungen und Punkte und Striche des Ziffernblatts
float PosX, PosY;
int PunktX, PunktY, PunktX1, PunktX2, PunktY1, PunktY2;

// Variablen für die Zeit
int Stunden, Minuten, Sekunden;

// Farben
#define SCHWARZ     0x0000
#define WEISS       0xFFFF
#define BLAU        0x001F
#define ROT         0xF800
#define GRUEN       0x07E0
#define CYAN        0x07FF
#define MAGENTA     0xF81F
#define GELB        0xFFE0
#define BRAUN       0x9A60
#define GRAU        0x7BEF
#define GRUENGELB   0xB7E0
#define DUNKELCYAN  0x03EF
#define ORANGE      0xFDA0
#define PINK        0xFE19
#define BORDEAUX    0xA000
#define HELLBLAU    0x867D
#define VIOLETT     0x915C
#define SILBER      0xC618
#define GOLD        0xFEA0

// Farben innerer Kreis, Randfarbe und Zeigerfarbe
// die Farben der Zeiger können aber auch individuell gesetzt werden
const int Kreisfarbe = SCHWARZ;
const int Zeigerfarbe = WEISS;
const int Randfarbe = BORDEAUX;

// true -> Datum anzeigen
// false -> Datum nicht anzeigen
bool DatumAnzeigen = true;

// true -> Sekundenzeiger nur als Kreis
bool SekundenzeigerKreis = true;

// Ziffern 12 3 6 9 anzeigen/nicht anzeigen
bool Ziffernanzeigen = true;

// NTP-Server aus dem Pool
#define Zeitserver "de.pool.ntp.org"

/*
  Liste der Zeitzonen
  https://github.com/nayarsystems/posix_tz_db/blob/master/zones.csv
  Zeitzone CET = Central European Time -1 -> 1 Stunde zurück
  CEST = Central European SuMinutener Time von
  M3 = März, 5.0 = Sonntag 5. Woche, 02 = 2 Uhr
  bis M10 = Oktober, 5.0 = Sonntag 5. Woche 03 = 3 Uhr
*/
#define Zeitzone "CET-1CEST,M3.5.0/02,M10.5.0/03"

// time_t enthält die Anzahl der Sekunden seit dem 1.1.1970 0 Uhr
time_t aktuelleZeit;

/* 
  Struktur tm
  tm_hour -> Stunde: 0 bis 23
  tm_min -> Minuten: 0 bis 59
  tm_sec -> Sekunden 0 bis 59
  tm_mday -> Tag 1 bis 31
  tm_mon -> Monat: 0 (Januar) bis 11 (Dezember)
  tm_year -> Jahre seit 1900
  tm_yday -> vergangene Tage seit 1. Januar des Jahres
  tm_isdst -> Wert > 0 = Sommerzeit (dst = daylight saving time)
*/
tm Zeit;

unsigned long Zeitmessung = 0; 

void setup() 
{
  Serial.begin(9600);
  
  tft.begin();
  tft.setRotation(0);
  tft.fillScreen(Kreisfarbe);

 // Zeitzone: Parameter für die zu ermittelnde Zeit
  configTzTime(Zeitzone, Zeitserver);

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  
  // WiFi starten
  WiFi.begin(Router, Passwort);

  tft.setCursor(30, 50);
  tft.print("WiFi starten ...");
  Serial.println("------------------------");

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) 
  {
    delay(200);
    Serial.print(".");
  }
  
  Serial.println();
  Serial.print("Verbunden mit ");
  Serial.println(Router);
  Serial.print("IP über DHCP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  tft.setCursor(30, 80);
  tft.print(WiFi.localIP());
  tft.setCursor(30, 110);
  tft.print("Warte auf Zeitserver ...");

  // Zeit holen
  time(&aktuelleZeit);

  // localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen
  localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

  // beim Start entspricht das Datum der Unixtime: 1.1.1970
  // Datum/Kalender sollen erst angezeigt werden, wenn das Datum korrekt ist
  String Jahr = String(Zeit.tm_year + 1900); 
  int Zaehler = 0;

  // String Jahr nach "1970" durchsuchen
  int Suche = Jahr.indexOf("1970");         

  Serial.println("-------------------------"); 
  Serial.println("Datum und Zeit holen (maximal 90 Sekunden)...");
  
  // solange die Suche nicht erfolgreich ist
  while (Suche != -1) 
  {
    // aktuelle Zeit holen
    time(&aktuelleZeit);

    // localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen
    localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);
    Jahr = String(Zeit.tm_year + 1900); 
    
    // String Jahr nach "1970" durchsuchen
    Suche = Jahr.indexOf("1970");

    // Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden
    Stunden = int(Zeit.tm_hour), Minuten = int(Zeit.tm_min), Sekunden = int(Zeit.tm_sec);
    delay(1000);
    Zaehler ++;

    if (Zaehler >= 90)
    {
      Serial.println();
      Serial.println("Datum und Zeit konnte innerhalb von " + String(Zaehler) + " Sekunden nicht geholt werden");
      Serial.println("Programm wird beendet");

      tft.setCursor(30, 140);
      tft.print("Programm beendet!");

      // Programm beenden
      while(1);
    }

    Serial.print(".");
  }   

  Serial.println();

  // Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert
  if (Suche == -1) 
  {
    Serial.println("-------------------------");
    Serial.println("Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert ...");
    
    if (Zeit.tm_mday < 10) Serial.print("0");
    Serial.print(Zeit.tm_mday);
    Serial.print(".");

    // Monat: führende 0 ergänzen
    if (Zeit.tm_mon < 9) Serial.print("0");
    
    // Zählung beginnt mit 0 -> +1
    Serial.print(Zeit.tm_mon + 1);
    Serial.print(".");

    // Anzahl Jahre seit 1900
    Serial.println(Zeit.tm_year + 1900);

    if (Zeit.tm_hour < 10) Serial.print("0");
    Serial.print(Zeit.tm_hour);
    Serial.print(":");
      
    if (Zeit.tm_min < 10) Serial.print("0");
    Serial.println(Zeit.tm_min);
    Serial.println("-------------------------");
  }

  // Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden
  Stunden = Zeit.tm_hour, Minuten = Zeit.tm_min, Sekunden = Zeit.tm_sec;
  
  tft.fillScreen(Kreisfarbe);

  // 4 Pixel breiter äußerer Rand, Farbe au der Farbpalette wählen
  tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 1, Randfarbe);
  tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 2, Randfarbe);
  tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 3, Randfarbe);
  tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 4, Randfarbe);

  // innere Fläche bis auf den Rand von 4 Pixeln vollständig löschen
  // wenn andere Farbe als äußerer Rand gewählt wird ergibt sich ein schmaler Rand
  tft.fillCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 4, Kreisfarbe);

 /*
    alle 30° Linie am Rand als Stundenmarkierung zeichnen
    DEG_TO_RAD (= PI/180 = 0.0174532925) -> Winkel in Bogenmaß umrechnen
    sin/cos berechnen die x-/y-Kordinaten des Punktes auf der Kreislinie
  */
  for (int i = 0; i < 360; i += 30) 
  {
    PosX = cos((i - 90) * DEG_TO_RAD);
    PosY = sin((i - 90) * DEG_TO_RAD);

    // kurze Linien zeichnen, von 114 bis 100 vom äußeren Rand aus
    // Farbe individuell wählbar
    int PunktX1 = PosX * 110 + Radius;
    int PunktY1 = PosY * 110 + Radius;
    int PunktX2 = PosX * 100 + Radius;
    int PunktY2 = PosY * 100 + Radius;

    tft.drawLine(PunktX1, PunktY1, PunktX2, PunktY2, Zeigerfarbe);
    
    // keine Striche an der Position der Zahlen
    if (Ziffernanzeigen)
    {
      if (PunktX1 == 10 || PunktX1 == 120 || PunktX1 == 230)
      {
        tft.drawLine(PunktX1, PunktY1, PunktX2, PunktY2, Kreisfarbe);
      }  
    }  
  }

  // alle 6 Grad Punkte als Sekundenmarkierung zeichnen
  for (int i = 0; i < 360; i += 6) 
  {
    PosX = cos((i - 90) * DEG_TO_RAD);
    PosY = sin((i - 90) * DEG_TO_RAD);

    // Positionen der Punkte
    // 108 -> Abstand vom Mittelpunkt
    PunktX = PosX * 108 + Radius;
    PunktY = PosY * 108 + Radius;
    tft.drawPixel(PunktX, PunktY, Zeigerfarbe);  
  }

  // Markierung 12 3 6 9
  if (Ziffernanzeigen)
  {
    tft.setFont(&FreeSans12pt7b);
    tft.setTextColor(Zeigerfarbe);
    tft.setCursor(tft.height() / 2 - 15, 25);
    tft.print("12");
    
    tft.setCursor(10, tft.height() / 2 + 7);
    tft.print("9");
    
    tft.setCursor(220, tft.height() / 2 + 10);
    tft.print("3");
  
    tft.setCursor(tft.height() / 2 - 7, 230);
    tft.print("6");
  }

  // wenn der Sekundenzeiger mit Linie angezeigt wird
  // -> Anzeige des Datums ausschalten
  if (!SekundenzeigerKreis) DatumAnzeigen = false;

  if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();

  Zeitmessung = millis() + 1000; 
}

void loop() 
{
  // Sekunden weiter zählen
  if (Zeitmessung < millis()) 
  {
    Zeitmessung += 1000;
    Sekunden++;  

    if (Sekunden == 60) 
    { 
      // aktuelle Zeit holen
      time(&aktuelleZeit);

      // localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen
      localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

      // Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden
      Stunden = Zeit.tm_hour, Minuten = Zeit.tm_min, Sekunden = Zeit.tm_sec;

      // Mitternacht 
      // -> Wechsel des Datums anzeigen
      if (Stunden == 0 && Minuten == 0) 
      {
        Serial.println("neues Datum");
        if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();
      }

      // Zeiger "löschen" Anzeige des Datums -> jede Minute erneuern
      if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();
    }

    // Vorausberechnung der x- und y-Koordinaten
    // alle 6° eine Sekunde vorwärts
    GradSekunden = Sekunden * 6;    
  
    // alle 6° eine Minute vorwärts     
    GradMinuten = Minuten * 6; 

    // alle 30° eine Stunde vorwärts
    // 30 / 3600 = 0.0833333
    // sorgt dafür, dass der Stundenzeiger entsprechend 
    // der Anzahl der Minuten weiter "wandert"
    GradStunden = Stunden * 30 + GradMinuten * 0.0833333; 
    StundePosX = cos((GradStunden - 90) * DEG_TO_RAD);
    StundePosY = sin((GradStunden - 90) * DEG_TO_RAD);

    MinutePosX = cos((GradMinuten - 90) * DEG_TO_RAD) ;
    MinutePosY = sin((GradMinuten - 90) * DEG_TO_RAD);

    SekundePosX = cos((GradSekunden - 90) * DEG_TO_RAD);
    SekundePosY = sin((GradSekunden - 90) * DEG_TO_RAD);

    // nach jeder Minute Minuten-/Stundenzeiger löschen
    // oder einmalig beim Start der Anzeige
    if (Sekunden == 0 || Start) 
    {
      Start = false;
      tft.drawLine(StundenZeigerX, StundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);  

      // 62 Pixel -> Länge des Stundenzeigers
      // Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden
      StundenZeigerX = StundePosX * 62 + MitteHoehe + 1;
      StundenZeigerY = StundePosY * 62 + MitteHoehe + 1;
      tft.drawLine(MinutenZeigerX, MinutenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);

      // 84 Pixel -> Länge des Minutenzeigers
      // Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden
      MinutenZeigerX = MinutePosX * 84 + MitteHoehe;
      MinutenZeigerY = MinutePosY * 84 + MitteHoehe + 1;
    }

    // Sekundenzeiger löschen
    if (!SekundenzeigerKreis) tft.drawLine(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);

    // Kreis am Sekundenzeiger löschen, Radius 5
    tft.fillCircle(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, 5, Kreisfarbe);

    // 85 Pixel -> Länge des Sekundenzeigers
    SekundenZeigerX = SekundePosX * 85 + MitteHoehe + 1;
    SekundenZeigerY = SekundePosY * 85 + MitteHoehe + 1;

    // Zeiger neu zeichnen
    // Sekunden Linie nur anzeigen wenn SekundenzeigerKreis false
    if (!SekundenzeigerKreis) tft.drawLine(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, ROT);
    
    // Minuten
    tft.drawLine(MinutenZeigerX, MinutenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Zeigerfarbe);

    // Stunden
    tft.drawLine(StundenZeigerX, StundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Zeigerfarbe);

    // Kreis an der Spitze des Sekundenzeigers, Radius 5
    tft.fillCircle(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, 5, ROT);

    // Mittelpunkt zeichnen
    tft.fillCircle(MitteHoehe, MitteHoehe + 1, 3, Zeigerfarbe); 
  }
}

void ZeigeDatum()
{
  tft.setFont(&FreeSans12pt7b);  
  tft.setCursor(65, 170);
  tft.setTextColor(GRUEN);
      
  // Bildschirmbereich für das Datum löschen
  tft.fillRect(60, 150, 125, 25, Kreisfarbe);
  if (Zeit.tm_mday < 10) tft.print("0");
  tft.print(Zeit.tm_mday);
  tft.print(".");

  // Monat: führende 0 ergänzen
  if (Zeit.tm_mon < 9) tft.print("0");
    
  // Zählung beginnt mit 0 -> +1
  tft.print(Zeit.tm_mon + 1);
  tft.print(".");

  // Anzahl Jahre seit 1900
  tft.print(Zeit.tm_year + 1900);
}

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#ifdef ESP8266

#include "ESP8266WiFi.h"

#else

#include "WiFi.h"

#endif

#include "time.h"

#include "Adafruit_GC9A01A.h"

// Adafruit-Schriftart einbinden

#include "Fonts/FreeSans12pt7b.h"

// Wemos D1 Mini/NodeMCU

// #define TFT_CS D8

// #define TFT_RST D1

// #define TFT_DC D2

// XIAO

// #define TFT_CS D7

// #define TFT_RST D1

// #define TFT_DC D2

// Arduino Nano ESP32

// #define TFT_CS 10

// #define TFT_RST 9

// #define TFT_DC 8

// SPI-Pins ESP32-C6

// #define TFT_CS 18

// #define TFT_RST 3

// #define TFT_DC 2

// ESP32-WROOM

// #define TFT_CS 5

// #define TFT_RST 4

// #define TFT_DC 2

// ESP32-S3

// #define TFT_CS 10

// #define TFT_RST 5

// #define TFT_DC 4

// ESP32-C6-Zero

// #define TFT_CS 18

// #define TFT_RST 3

// #define TFT_DC 2

// ESP32-C3 Zero/ESP32-C3 Super Mini

// #define TFT_CS 7

// #define TFT_RST 3

// #define TFT_DC 2

Adafruit_GC9A01A tft(TFT_CS, TFT_DC);

// WiFi-Daten

char Router[] = "Router_SSID";

char Passwort[] = "xxxxxxxx";

// Variablen des TFTs (Höhe, Breite, Radius)

const int MitteHoehe = tft.height() / 2;

const int MitteBreite = tft.width() / 2;

const int Radius = tft.width() / 2;

// Multiplikatoren für x- y-Positionen der Stunden, Minuten und Sekunden

float SekundePosX = 0, SekundePosY = 0, MinutePosX = 0, MinutePosY = 0, StundePosX = 0, StundePosY = 0;

float GradSekunden = 0, GradMinuten = 0, GradStunden = 0;

// x- y-Koordinaten für die Anzeige Stunden, Minuten und Sekunden

int SekundenZeigerX = MitteHoehe, SekundenZeigerY = MitteHoehe;

int MinutenZeigerX = MitteHoehe, MinutenZeigerY = MitteHoehe;

int StundenZeigerX = MitteHoehe, StundenZeigerY = MitteHoehe;

// Start wird nur beim ersten Start für den Aufbau des TFTs benötigt

bool Start = true;

// Variablen für die Markierungen und Punkte und Striche des Ziffernblatts

float PosX, PosY;

int PunktX, PunktY, PunktX1, PunktX2, PunktY1, PunktY2;

// Variablen für die Zeit

int Stunden, Minuten, Sekunden;

// Farben

#define SCHWARZ 0x0000

#define WEISS 0xFFFF

#define BLAU 0x001F

#define ROT 0xF800

#define GRUEN 0x07E0

#define CYAN 0x07FF

#define MAGENTA 0xF81F

#define GELB 0xFFE0

#define BRAUN 0x9A60

#define GRAU 0x7BEF

#define GRUENGELB 0xB7E0

#define DUNKELCYAN 0x03EF

#define ORANGE 0xFDA0

#define PINK 0xFE19

#define BORDEAUX 0xA000

#define HELLBLAU 0x867D

#define VIOLETT 0x915C

#define SILBER 0xC618

#define GOLD 0xFEA0

// Farben innerer Kreis, Randfarbe und Zeigerfarbe

// die Farben der Zeiger können aber auch individuell gesetzt werden

const int Kreisfarbe = SCHWARZ;

const int Zeigerfarbe = WEISS;

const int Randfarbe = BORDEAUX;

// true -> Datum anzeigen

// false -> Datum nicht anzeigen

bool DatumAnzeigen = true;

// true -> Sekundenzeiger nur als Kreis

bool SekundenzeigerKreis = true;

// Ziffern 12 3 6 9 anzeigen/nicht anzeigen

bool Ziffernanzeigen = true;

// NTP-Server aus dem Pool

#define Zeitserver "de.pool.ntp.org"

Liste der Zeitzonen

https://github.com/nayarsystems/posix_tz_db/blob/master/zones.csv

Zeitzone CET = Central European Time -1 -> 1 Stunde zurück

CEST = Central European SuMinutener Time von

M3 = März, 5.0 = Sonntag 5. Woche, 02 = 2 Uhr

bis M10 = Oktober, 5.0 = Sonntag 5. Woche 03 = 3 Uhr

#define Zeitzone "CET-1CEST,M3.5.0/02,M10.5.0/03"

// time_t enthält die Anzahl der Sekunden seit dem 1.1.1970 0 Uhr

time_t aktuelleZeit;

Struktur tm

tm_hour -> Stunde: 0 bis 23

tm_min -> Minuten: 0 bis 59

tm_sec -> Sekunden 0 bis 59

tm_mday -> Tag 1 bis 31

tm_mon -> Monat: 0 (Januar) bis 11 (Dezember)

tm_year -> Jahre seit 1900

tm_yday -> vergangene Tage seit 1. Januar des Jahres

tm_isdst -> Wert > 0 = Sommerzeit (dst = daylight saving time)

tm Zeit;

unsigned long Zeitmessung = 0;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

tft.begin();

tft.setRotation(0);

tft.fillScreen(Kreisfarbe);

// Zeitzone: Parameter für die zu ermittelnde Zeit

configTzTime(Zeitzone, Zeitserver);

WiFi.mode(WIFI_STA);

// WiFi starten

WiFi.begin(Router, Passwort);

tft.setCursor(30, 50);

tft.print("WiFi starten ...");

Serial.println("------------------------");

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)

{

delay(200);

Serial.print(".");

}

Serial.println();

Serial.print("Verbunden mit ");

Serial.println(Router);

Serial.print("IP über DHCP: ");

Serial.println(WiFi.localIP());

tft.setCursor(30, 80);

tft.print(WiFi.localIP());

tft.setCursor(30, 110);

tft.print("Warte auf Zeitserver ...");

// Zeit holen

time(&aktuelleZeit);

// localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen

localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

// beim Start entspricht das Datum der Unixtime: 1.1.1970

// Datum/Kalender sollen erst angezeigt werden, wenn das Datum korrekt ist

String Jahr = String(Zeit.tm_year + 1900);

int Zaehler = 0;

// String Jahr nach "1970" durchsuchen

int Suche = Jahr.indexOf("1970");

Serial.println("-------------------------");

Serial.println("Datum und Zeit holen (maximal 90 Sekunden)...");

// solange die Suche nicht erfolgreich ist

while (Suche != -1)

{

// aktuelle Zeit holen

time(&aktuelleZeit);

// localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen

localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

Jahr = String(Zeit.tm_year + 1900);

// String Jahr nach "1970" durchsuchen

Suche = Jahr.indexOf("1970");

// Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden

Stunden = int(Zeit.tm_hour), Minuten = int(Zeit.tm_min), Sekunden = int(Zeit.tm_sec);

delay(1000);

Zaehler ++;

if (Zaehler >= 90)

{

Serial.println();

Serial.println("Datum und Zeit konnte innerhalb von " + String(Zaehler) + " Sekunden nicht geholt werden");

Serial.println("Programm wird beendet");

tft.setCursor(30, 140);

tft.print("Programm beendet!");

// Programm beenden

while(1);

}

Serial.print(".");

}

Serial.println();

// Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert

if (Suche == -1)

{

Serial.println("-------------------------");

Serial.println("Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert ...");

if (Zeit.tm_mday < 10) Serial.print("0");

Serial.print(Zeit.tm_mday);

Serial.print(".");

// Monat: führende 0 ergänzen

if (Zeit.tm_mon < 9) Serial.print("0");

// Zählung beginnt mit 0 -> +1

Serial.print(Zeit.tm_mon + 1);

Serial.print(".");

// Anzahl Jahre seit 1900

Serial.println(Zeit.tm_year + 1900);

if (Zeit.tm_hour < 10) Serial.print("0");

Serial.print(Zeit.tm_hour);

Serial.print(":");

if (Zeit.tm_min < 10) Serial.print("0");

Serial.println(Zeit.tm_min);

Serial.println("-------------------------");

}

// Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden

Stunden = Zeit.tm_hour, Minuten = Zeit.tm_min, Sekunden = Zeit.tm_sec;

tft.fillScreen(Kreisfarbe);

// 4 Pixel breiter äußerer Rand, Farbe au der Farbpalette wählen

tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 1, Randfarbe);

tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 2, Randfarbe);

tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 3, Randfarbe);

tft.drawCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 4, Randfarbe);

// innere Fläche bis auf den Rand von 4 Pixeln vollständig löschen

// wenn andere Farbe als äußerer Rand gewählt wird ergibt sich ein schmaler Rand

tft.fillCircle(MitteHoehe, MitteBreite, Radius - 4, Kreisfarbe);

alle 30° Linie am Rand als Stundenmarkierung zeichnen

DEG_TO_RAD (= PI/180 = 0.0174532925) -> Winkel in Bogenmaß umrechnen

sin/cos berechnen die x-/y-Kordinaten des Punktes auf der Kreislinie

for (int i = 0; i < 360; i += 30)

{

PosX = cos((i - 90) * DEG_TO_RAD);

PosY = sin((i - 90) * DEG_TO_RAD);

// kurze Linien zeichnen, von 114 bis 100 vom äußeren Rand aus

// Farbe individuell wählbar

int PunktX1 = PosX * 110 + Radius;

int PunktY1 = PosY * 110 + Radius;

int PunktX2 = PosX * 100 + Radius;

int PunktY2 = PosY * 100 + Radius;

tft.drawLine(PunktX1, PunktY1, PunktX2, PunktY2, Zeigerfarbe);

// keine Striche an der Position der Zahlen

if (Ziffernanzeigen)

{

if (PunktX1 == 10 || PunktX1 == 120 || PunktX1 == 230)

{

tft.drawLine(PunktX1, PunktY1, PunktX2, PunktY2, Kreisfarbe);

}

// alle 6 Grad Punkte als Sekundenmarkierung zeichnen

for (int i = 0; i < 360; i += 6)

{

PosX = cos((i - 90) * DEG_TO_RAD);

PosY = sin((i - 90) * DEG_TO_RAD);

// Positionen der Punkte

// 108 -> Abstand vom Mittelpunkt

PunktX = PosX * 108 + Radius;

PunktY = PosY * 108 + Radius;

tft.drawPixel(PunktX, PunktY, Zeigerfarbe);

}

// Markierung 12 3 6 9

if (Ziffernanzeigen)

{

tft.setFont(&FreeSans12pt7b);

tft.setTextColor(Zeigerfarbe);

tft.setCursor(tft.height() / 2 - 15, 25);

tft.print("12");

tft.setCursor(10, tft.height() / 2 + 7);

tft.print("9");

tft.setCursor(220, tft.height() / 2 + 10);

tft.print("3");

tft.setCursor(tft.height() / 2 - 7, 230);

tft.print("6");

}

// wenn der Sekundenzeiger mit Linie angezeigt wird

// -> Anzeige des Datums ausschalten

if (!SekundenzeigerKreis) DatumAnzeigen = false;

if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();

Zeitmessung = millis() + 1000;

}

void loop()

{

// Sekunden weiter zählen

if (Zeitmessung < millis())

{

Zeitmessung += 1000;

Sekunden++;

if (Sekunden == 60)

{

// aktuelle Zeit holen

time(&aktuelleZeit);

// localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen

localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

// Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden

Stunden = Zeit.tm_hour, Minuten = Zeit.tm_min, Sekunden = Zeit.tm_sec;

// Mitternacht

// -> Wechsel des Datums anzeigen

if (Stunden == 0 && Minuten == 0)

{

Serial.println("neues Datum");

if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();

}

// Zeiger "löschen" Anzeige des Datums -> jede Minute erneuern

if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();

}

// Vorausberechnung der x- und y-Koordinaten

// alle 6° eine Sekunde vorwärts

GradSekunden = Sekunden * 6;

// alle 6° eine Minute vorwärts

GradMinuten = Minuten * 6;

// alle 30° eine Stunde vorwärts

// 30 / 3600 = 0.0833333

// sorgt dafür, dass der Stundenzeiger entsprechend

// der Anzahl der Minuten weiter "wandert"

GradStunden = Stunden * 30 + GradMinuten * 0.0833333;

StundePosX = cos((GradStunden - 90) * DEG_TO_RAD);

StundePosY = sin((GradStunden - 90) * DEG_TO_RAD);

MinutePosX = cos((GradMinuten - 90) * DEG_TO_RAD) ;

MinutePosY = sin((GradMinuten - 90) * DEG_TO_RAD);

SekundePosX = cos((GradSekunden - 90) * DEG_TO_RAD);

SekundePosY = sin((GradSekunden - 90) * DEG_TO_RAD);

// nach jeder Minute Minuten-/Stundenzeiger löschen

// oder einmalig beim Start der Anzeige

if (Sekunden == 0 || Start)

{

Start = false;

tft.drawLine(StundenZeigerX, StundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);

// 62 Pixel -> Länge des Stundenzeigers

// Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden

StundenZeigerX = StundePosX * 62 + MitteHoehe + 1;

StundenZeigerY = StundePosY * 62 + MitteHoehe + 1;

tft.drawLine(MinutenZeigerX, MinutenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);

// 84 Pixel -> Länge des Minutenzeigers

// Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden

MinutenZeigerX = MinutePosX * 84 + MitteHoehe;

MinutenZeigerY = MinutePosY * 84 + MitteHoehe + 1;

}

// Sekundenzeiger löschen

if (!SekundenzeigerKreis) tft.drawLine(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);

// Kreis am Sekundenzeiger löschen, Radius 5

tft.fillCircle(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, 5, Kreisfarbe);

// 85 Pixel -> Länge des Sekundenzeigers

SekundenZeigerX = SekundePosX * 85 + MitteHoehe + 1;

SekundenZeigerY = SekundePosY * 85 + MitteHoehe + 1;

// Zeiger neu zeichnen

// Sekunden Linie nur anzeigen wenn SekundenzeigerKreis false

if (!SekundenzeigerKreis) tft.drawLine(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, ROT);

// Minuten

tft.drawLine(MinutenZeigerX, MinutenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Zeigerfarbe);

// Stunden

tft.drawLine(StundenZeigerX, StundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Zeigerfarbe);

// Kreis an der Spitze des Sekundenzeigers, Radius 5

tft.fillCircle(SekundenZeigerX, SekundenZeigerY, 5, ROT);

// Mittelpunkt zeichnen

tft.fillCircle(MitteHoehe, MitteHoehe + 1, 3, Zeigerfarbe);

}

void ZeigeDatum()

{

tft.setFont(&FreeSans12pt7b);

tft.setCursor(65, 170);

tft.setTextColor(GRUEN);

// Bildschirmbereich für das Datum löschen

tft.fillRect(60, 150, 125, 25, Kreisfarbe);

if (Zeit.tm_mday < 10) tft.print("0");

tft.print(Zeit.tm_mday);

tft.print(".");

// Monat: führende 0 ergänzen

if (Zeit.tm_mon < 9) tft.print("0");

// Zählung beginnt mit 0 -> +1

tft.print(Zeit.tm_mon + 1);

tft.print(".");

// Anzahl Jahre seit 1900

tft.print(Zeit.tm_year + 1900);

}

Uhr mit TFT 240×240 Pixeln

Ziele des Projekts

Das Programm im Film

Anwendungsbeispiele

Konfiguration der Mikrocontroller

TFT mit 240×240 Pixeln

Schaltplan für ESP32-Wroom

Benötigte Bibliothek

Bibliothek Adafruit GFX Library

Das Programm

Quellen

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