Analoge Uhr mit TFT-Shield und BME280 – Projekte für Arduino und ESP32-Mikrocontroller

Inhalt

15 Minuten

Schlagwörter: LCD-Shield

Ziel des Projekts

Für die Arduino-Welt gibt es verschiedene TFT-Displays, die als paralleles LCD-Shield ausgeführt sind. Es wird auf den Arduino UNO gesteckt und nutzt die entsprechenden Pins.

Ziel des Projekts ist es eine Verbindung zwischen dem 3,5 Zoll TFT-LCD-Shield und einem ESP32-Wroom herzustellen. Auf dem TFT sollen eine analoge und digitale Uhr und die Messdaten eines BME280 dargestellt werden.

Konfiguration des Mikrocontrollers

ESP32-Wroom

Pinbelegung am ESP32-Wroom

TFT-Shield Pins links	Pin ESP32-Wroom	TFT-Shield Pins rechts	Pin ESP32-Wroom
LCD_RST	32	LCD_D2	26
LCD_CS	33	LCD_D3	25
LCD_RS	15	LCD_D4	17 (RX2)
LCD_WR	4	LCD_D5	16 (TX2)
LCD_RD	2	LCD_D6	27
GND	GND	LCD_D7	14
5V	5V	LCD_D0	23
3V3	3,3V	LCD_D1	13

Bibliothek TFT-eSPI installieren

⇒Bibliothek TFT_eSPI

Steuerdateien für TFT_eSPI

Die Dateien befinden sich im Ordner Arduino/libraries/TFT_eSPI.

User_Setup.h

Die Datei User_Setup.h definiert den Treiber, die Bildschirmmaße in Pixeln und die verwendeten Pins.

#define ESP32_PARALLEL

#define ILI9486_DRIVER
#define TFT_WIDTH 320
#define TFT_HEIGHT 480

#define TFT_CS   33
#define TFT_DC   15  // Beschriftung LDC_RS
#define TFT_RST  32
#define TFT_WR    4
#define TFT_RD    2
#define TFT_D0   23
#define TFT_D1   13
#define TFT_D2   26
#define TFT_D3   25
#define TFT_D4   17
#define TFT_D5   16
#define TFT_D6   27
#define TFT_D7   14

// Schriftarten
// Font 2-4: Buchstaben, Zahlen und Satzzeichen, keine Umlaute
// Font 6-8: Zahlen und .,
#define LOAD_GLCD
#define LOAD_FONT2
#define LOAD_FONT4
#define LOAD_FONT6
#define LOAD_FONT7
#define LOAD_FONT8
#define LOAD_GFXFF

#define SMOOTH_FONT

#define ESP32_PARALLEL

#define ILI9486_DRIVER

#define TFT_WIDTH 320

#define TFT_HEIGHT 480

#define TFT_CS 33

#define TFT_DC 15 // Beschriftung LDC_RS

#define TFT_RST 32

#define TFT_WR 4

#define TFT_RD 2

#define TFT_D0 23

#define TFT_D1 13

#define TFT_D2 26

#define TFT_D3 25

#define TFT_D4 17

#define TFT_D5 16

#define TFT_D6 27

#define TFT_D7 14

// Schriftarten

// Font 2-4: Buchstaben, Zahlen und Satzzeichen, keine Umlaute

// Font 6-8: Zahlen und .,

#define LOAD_GLCD

#define LOAD_FONT2

#define LOAD_FONT4

#define LOAD_FONT6

#define LOAD_FONT7

#define LOAD_FONT8

#define LOAD_GFXFF

#define SMOOTH_FONT

User_Setup_Select.h

// Standard-Konfiguration
#include "User_Setup.h"

// 480x320 paralleles TFT
#if defined (ILI9486_DRIVER)
#include <TFT_Drivers/ILI9486_Defines.h>
#define TFT_DRIVER 0x9486
#endif

// Standard-Konfiguration

#include "User_Setup.h"

// 480x320 paralleles TFT

#if defined (ILI9486_DRIVER)

#include <TFT_Drivers/ILI9486_Defines.h>

#define TFT_DRIVER 0x9486

#endif

Das Kompilieren führt zu einer Fehlermeldung:

Arduino/libraries/TFT_eSPI/Processors/TFT_eSPI_ESP32.c:114:9: error: 'gpio_input_get' was not declared in this scope;

Im Boardmanager esp32 ab Version 3 wurde die Funktion gpio_input_get‘ entfernt, in der Version 2 tritt der Fehler nicht auf.

Die Datei Arduino/libraries/TFT_eSPI/Processors/TFT_eSPI_ESP32.c muss ab Zeile 110 geändert werden:

#if defined (TFT_PARALLEL_8_BIT)
  RD_L;
  uint32_t reg;           // Read all GPIO pins 0-31
  // reg = gpio_input_get(); // Read three times to allow for bus access time
  // reg = gpio_input_get();
  // reg = gpio_input_get(); // Data should be stable now
  RD_H;

#if defined (TFT_PARALLEL_8_BIT)

RD_L;

uint32_t reg; // Read all GPIO pins 0-31

// reg = gpio_input_get(); // Read three times to allow for bus access time

// reg = gpio_input_get();

// reg = gpio_input_get(); // Data should be stable now

RD_H;

Möglicherweise wird das Problem in einer zukünftigen Version behoben, ansonsten muss nach einem Update die Änderung erneut durchgeführt werden.

Außerdem erscheint eine Warnung, dass die Touchpins nicht definiert sind, sie kann ignoriert werden.

Zusätzlich benötigte Bibliotheken

Die in den Programmen verwendete Bibliothek U8g2_for_TFT_eSPI kann nicht über die Bibliotheksverwaltung installiert werden, sie muss heruntergeladen werden

🔗https://github.com/Bodmer/U8g2_for_TFT_eSPI

Klicke auf der Webseite auf den grünen Button und füge die Bibliothek mit Sketch -> zip-Bibliothek hinzu..

Das Programm

Konfiguration

Das Programm kann auf vielfältige Art und 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
Anzeige der digitalen Uhrzeit (ZeitDigital)
true: anzeigen -> Sekundenzeiger wird unabhängig vom Wert der Variable SekundenzeigerKreis als Kreis angezeigt
false: Zeit verbergen
Sekundenzeiger vollständig oder nur als Kreis anzeigen (SekundenzeigerKreis)
true: nur den Kreis anzeigen, false: Sekundenzeiger als Linie mit Kreis am Ende der Linie anzeigen
die Anzeige der Stundenmarkierungen 12, 3, 6 und 9 (Ziffernanzeigen)
true: Ziffern anzeigen, false: Ziffern verbergen

Erläuterungen zum Quellcode

das Programm verwendet die Funktion WiFiMulti
das WLAN-Netzwerk mit der besten Signalstärke wird automatisch verbunden
ab Zeile 147 werden die verfügbaren WiFi-Netze als Werte-Paar definiert:
SSID des Routers/Repeaters, Passwort
WiFiNetzwerke.addAP("Router_SSID", "xxxxxxxx"); WiFiNetzwerke.addAP("Repeater_1", "xxxxxxxx");
die Synchronisation mit dem NTP-Server kann etwas Zeit in Anspruch nehmen
kommt nach 90 Sekunden keine Verbindung zustande, wird das Programm beendet
der BME280 kann unterschiedliche HEX-Adressen haben:
0x76 oder 0x77
mit diesem ⇒Programm kannst du die Adresse ermitteln

Der Quellcode

#include "WiFi.h"
#include "time.h"
#include "TFT_eSPI.h"
#include "U8g2_for_TFT_eSPI.h"
#include "Adafruit_BME280.h"
#include "WiFiMulti.h"

WiFiMulti WiFiNetzwerke;

// Name des BME280
Adafruit_BME280 bme; 

// Objekt für Schriften von U8g2 (u8g2Schriften)
U8g2_for_TFT_eSPI u8g2Schriften;

TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();

// Variablen des TFTs (Höhe, Breite, Radius)
const int MitteHoehe = 160;
const int MitteBreite = 160;
const int Radius = 160;

// 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;

unsigned long Zeitmessung = 0;  

// 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 = false;

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

// digitale Uhrzeit anzeigen
bool ZeitDigital = 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;

void setup() 
{
  // wenn digitale Uhr angezeigt werden soll -> Sekundenzeiger als Kreis
  if(ZeitDigital) SekundenzeigerKreis = true;

  Serial.begin(9600);
  tft.begin();
  tft.invertDisplay(0);
  tft.setRotation(2);
  tft.setTextColor(WEISS);
  tft.fillScreen(SCHWARZ);
  tft.setTextFont(4);

  tft.setTextFont(4);
  tft.setCursor(1, 20);

  // BME280 starten, bei Misserfolg Meldung anzeigen
  if (bme.begin(0x76))
  {
    tft.setCursor(1, 20);
    tft.print("BME280 gestartet!");
  }

  else 
  {
    tft.setCursor(1, 20);
    tft.print("BME280 nicht gestartet!");
    tft.setCursor(1, 60);
    tft.print("falsche HEX-Adresse");
    while(1);
  }
  tft.setCursor(1, 60);
  tft.print("WiFi starten ...");

  // Schriften von u8g2 tft zuordnen
  u8g2Schriften.begin(tft);

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

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  
  // verfügbare WiFi-Netzwerke
  WiFiNetzwerke.addAP("Router_SSID", "xxxxxxxx");
  WiFiNetzwerke.addAP("Repeater_1", "xxxxxxxx");
  WiFiNetzwerke.addAP("Repeater_2", "xxxxxxxx");

  if (WiFiNetzwerke.run() != WL_CONNECTED) 
  {
    delay(200);
  }
  tft.setCursor(1, 100);

  tft.print("WiFi verbunden ...");
  tft.setCursor(1, 140);
  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
  // das Datum soll erst angezeigt werden, wenn es korrekt ist
  String Jahr = String(Zeit.tm_year + 1900); 
  int Zaehler = 0;

  // String Jahr nach "1970" durchsuchen
  int Suche = Jahr.indexOf("1970");         
  
  // 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)
    {
      tft.setCursor(1, 180);
      tft.print("Keine Verbindung");
      tft.setCursor(1, 220);
      tft.print("zum NTP-Server ...");

      // Programm beenden
      while(1);
    }
  }   

  // Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert
  if (Suche == -1) 
  {
    tft.setCursor(1, 180);
    tft.print("Zeit synchronisiert ...");

    tft.setCursor(1, 220);
    // tft.setTextFont(6);
    
    if (Zeit.tm_hour < 10) tft.print("0");
    tft.print(Zeit.tm_hour);
    tft.print(":");
      
    if (Zeit.tm_min < 10) tft.print("0");
    tft.println(Zeit.tm_min);
  }

  tft.setCursor(1, 260);
  tft.print(WiFi.SSID());
  tft.setCursor(1, 300);
  tft.print(WiFi.localIP());
  tft.setCursor(1, 340);
  tft.print("Signal: " + String(WiFi.RSSI()));
  delay(3000);

  time(&aktuelleZeit);
  localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);
  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 * 155 + Radius;
    int PunktY1 = PosY * 155 + Radius;
    int PunktX2 = PosX * 145 + Radius;
    int PunktY2 = PosY * 145 + Radius;
    tft.drawLine(PunktX1, PunktY1, PunktX2, PunktY2, Zeigerfarbe);
    
    // keine Striche an der Position der Zahlen
    if (Ziffernanzeigen)
    {

      if (PunktX1 == 160 || PunktX1 == 315 || PunktX1 == 5)
      {
        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 * 150 + Radius;
    PunktY = PosY * 150 + Radius;
    tft.drawPixel(PunktX, PunktY, Zeigerfarbe);  
  }

  // Markierung 12 3 6 9
  if (Ziffernanzeigen)
  {
    tft.setTextFont(4);
    tft.setTextColor(Zeigerfarbe);
    tft.setCursor(145, 10);
    tft.print("12");
    
    tft.setCursor(10, 153);
    tft.print("9");
    
    tft.setCursor(300, 153);
    tft.print("3");
  
    tft.setCursor(152, 295);
    tft.print("6");
  }

  if (DatumAnzeigen)
  {
    ZeigeDatum();
  }

  DatenAnzeigen();
  
  if(ZeitDigital) ZeitDigitalAnzeigen();
  
  Zeitmessung = millis() + 1000; 
}

void loop()
{
  // Sekunden weiter zählen
  if (Zeitmessung < millis())
  {
    Zeitmessung += 1000;
    Sekunden++;  
  
    if (Sekunden == 60)
    {
      // Zeit jede Minute mit Zeitserver synchronisieren
      // aktuelle Zeit holen
      time(&aktuelleZeit);
 
      // localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen
      localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);
 
      // Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden
      Stunden = int(Zeit.tm_hour), Minuten = int(Zeit.tm_min), Sekunden = int(Zeit.tm_sec);
 
      // Mitternacht
      // -> Wechsel des Datums anzeigen
      if (Stunden == 0 && Minuten == 0)
      {
        Serial.println("neues Datum");
        if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();
      }
      ZeitDigitalAnzeigen();
    }
 
    // 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;
      
      DatenAnzeigen();
      
      tft.drawLine(StundenZeigerX, StundenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);  
 
      // 62 Pixel -> Länge des Stundenzeigers
      // Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden
      StundenZeigerX = StundePosX * 85 + MitteHoehe + 1;
      StundenZeigerY = StundePosY * 85 + MitteHoehe + 1;
      tft.drawLine(MinutenZeigerX, MinutenZeigerY, MitteHoehe, MitteHoehe + 1, Kreisfarbe);
 
      // 84 Pixel -> Länge des Minutenzeigers
      // Mittelpunkt + 1 -> Mittelpunkt soll nicht gelöscht werden
      MinutenZeigerX = MinutePosX * 120 + MitteHoehe;
      MinutenZeigerY = MinutePosY * 120 + 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 * 120 + MitteHoehe + 1;
    SekundenZeigerY = SekundePosY * 120 + 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()
{
  u8g2Schriften.setForegroundColor(GRUEN);  
  u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);
  u8g2Schriften.setCursor(10, 350);
  u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_fub20_tf);
      
  // Bildschirmbereich für das Datum löschen
  tft.fillRect(10, 320, tft.width(), tft.height(), SCHWARZ);
 
  // Wochentag anzeigen
  switch (Zeit.tm_wday)
  {
    case 0:
      u8g2Schriften.print("Sonntag");
      break;
    case 1:
      u8g2Schriften.print("Montag");
      break;
    case 2:
      u8g2Schriften.print("Dienstag");
      break;
    case 3:
      u8g2Schriften.print("Mittwoch");
      break;
    case 4:
      u8g2Schriften.print("Donnerstag");
      break;
    case 5:
      u8g2Schriften.print("Freitag");
      break;
    case 6:
      u8g2Schriften.print("Samstag");
      break;
  }
 
  u8g2Schriften.print(", ");
  if (Zeit.tm_mday < 10) u8g2Schriften.print("0");
  u8g2Schriften.print(Zeit.tm_mday);
  u8g2Schriften.print(".");
 
  // Monat: führende 0 ergänzen
  if (Zeit.tm_mon < 9) u8g2Schriften.print("0");
    
  // Zählung beginnt mit 0 -> +1
  u8g2Schriften.print(Zeit.tm_mon + 1);
  u8g2Schriften.print(".");
 
  // Anzahl Jahre seit 1900
  u8g2Schriften.print(Zeit.tm_year + 1900);
}
 
void DatenAnzeigen()
{
  // Temperatur lesen
  String Temperatur = String(bme.readTemperature(), 1);
 
  // replace -> . durch , ersetzen
  Temperatur.replace(".", ",");
 
  String Luftdruck = String(int(bme.readPressure() / 100.0)); 

  String Luftfeuchtigkeit = String(bme.readHumidity(), 1);
  tft.fillRect(10, 370, tft.width(), tft.height(), SCHWARZ);
  u8g2Schriften.setForegroundColor(BLAU);  
  u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);
  u8g2Schriften.setCursor(10, 390);

  // alternative Schriften
  // u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_fub30_tf);
  // u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_logisoso28_tf);
  u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_helvB24_te);

  u8g2Schriften.print(Luftdruck + " hPa ");
 
  u8g2Schriften.setCursor(10, 430);
  u8g2Schriften.setForegroundColor(ROT);  
  u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);
  u8g2Schriften.print(Temperatur + "°C");

  u8g2Schriften.setCursor(10, 470);
  u8g2Schriften.setForegroundColor(GRUEN);  
  u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);
  u8g2Schriften.print(Luftfeuchtigkeit + "%");
}

void ZeitDigitalAnzeigen()
{
  // Hintergrund digitale Uhr
  tft.fillRect(100, 200, 130, 40, SCHWARZ);
  tft.setCursor(100, 200);
  tft.setTextFont(6);
  tft.setTextColor(GRUEN);
    
  if (Zeit.tm_hour < 10) tft.print("0");
  tft.print(Zeit.tm_hour);
  tft.print(":");
      
  if (Zeit.tm_min < 10) tft.print("0");
  tft.println(Zeit.tm_min);
}

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#include "WiFi.h"

#include "time.h"

#include "TFT_eSPI.h"

#include "U8g2_for_TFT_eSPI.h"

#include "Adafruit_BME280.h"

#include "WiFiMulti.h"

WiFiMulti WiFiNetzwerke;

// Name des BME280

Adafruit_BME280 bme;

// Objekt für Schriften von U8g2 (u8g2Schriften)

U8g2_for_TFT_eSPI u8g2Schriften;

TFT_eSPI tft = TFT_eSPI();

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

const int MitteHoehe = 160;

const int MitteBreite = 160;

const int Radius = 160;

// 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;

unsigned long Zeitmessung = 0;

// 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 = false;

// Ziffern 12 3 6 9 anzeigen/nicht anzeigen

bool Ziffernanzeigen = true;

// digitale Uhrzeit anzeigen

bool ZeitDigital = 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;

void setup()

{

// wenn digitale Uhr angezeigt werden soll -> Sekundenzeiger als Kreis

if(ZeitDigital) SekundenzeigerKreis = true;

Serial.begin(9600);

tft.begin();

tft.invertDisplay(0);

tft.setRotation(2);

tft.setTextColor(WEISS);

tft.fillScreen(SCHWARZ);

tft.setTextFont(4);

tft.setCursor(1, 20);

// BME280 starten, bei Misserfolg Meldung anzeigen

if (bme.begin(0x76))

{

tft.setCursor(1, 20);

tft.print("BME280 gestartet!");

}

else

{

tft.setCursor(1, 20);

tft.print("BME280 nicht gestartet!");

tft.setCursor(1, 60);

tft.print("falsche HEX-Adresse");

while(1);

}

tft.setCursor(1, 60);

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

// Schriften von u8g2 tft zuordnen

u8g2Schriften.begin(tft);

// Zeitzone: Parameter für die zu ermittelnde Zeit

configTzTime(Zeitzone, Zeitserver);

WiFi.mode(WIFI_STA);

// verfügbare WiFi-Netzwerke

WiFiNetzwerke.addAP("Router_SSID", "xxxxxxxx");

WiFiNetzwerke.addAP("Repeater_1", "xxxxxxxx");

WiFiNetzwerke.addAP("Repeater_2", "xxxxxxxx");

if (WiFiNetzwerke.run() != WL_CONNECTED)

{

delay(200);

}

tft.setCursor(1, 100);

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

tft.setCursor(1, 140);

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

// das Datum soll erst angezeigt werden, wenn es korrekt ist

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

int Zaehler = 0;

// String Jahr nach "1970" durchsuchen

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

// 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)

{

tft.setCursor(1, 180);

tft.print("Keine Verbindung");

tft.setCursor(1, 220);

tft.print("zum NTP-Server ...");

// Programm beenden

while(1);

}

// Datum/Zeit erfolgreich synchronisiert

if (Suche == -1)

{

tft.setCursor(1, 180);

tft.print("Zeit synchronisiert ...");

tft.setCursor(1, 220);

// tft.setTextFont(6);

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

tft.print(Zeit.tm_hour);

tft.print(":");

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

tft.println(Zeit.tm_min);

}

tft.setCursor(1, 260);

tft.print(WiFi.SSID());

tft.setCursor(1, 300);

tft.print(WiFi.localIP());

tft.setCursor(1, 340);

tft.print("Signal: " + String(WiFi.RSSI()));

delay(3000);

time(&aktuelleZeit);

localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

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 * 155 + Radius;

int PunktY1 = PosY * 155 + Radius;

int PunktX2 = PosX * 145 + Radius;

int PunktY2 = PosY * 145 + Radius;

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

// keine Striche an der Position der Zahlen

if (Ziffernanzeigen)

{

if (PunktX1 == 160 || PunktX1 == 315 || PunktX1 == 5)

{

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 * 150 + Radius;

PunktY = PosY * 150 + Radius;

tft.drawPixel(PunktX, PunktY, Zeigerfarbe);

}

// Markierung 12 3 6 9

if (Ziffernanzeigen)

{

tft.setTextFont(4);

tft.setTextColor(Zeigerfarbe);

tft.setCursor(145, 10);

tft.print("12");

tft.setCursor(10, 153);

tft.print("9");

tft.setCursor(300, 153);

tft.print("3");

tft.setCursor(152, 295);

tft.print("6");

}

if (DatumAnzeigen)

{

ZeigeDatum();

}

DatenAnzeigen();

if(ZeitDigital) ZeitDigitalAnzeigen();

Zeitmessung = millis() + 1000;

}

void loop()

{

// Sekunden weiter zählen

if (Zeitmessung < millis())

{

Zeitmessung += 1000;

Sekunden++;

if (Sekunden == 60)

{

// Zeit jede Minute mit Zeitserver synchronisieren

// aktuelle Zeit holen

time(&aktuelleZeit);

// localtime_r -> Zeit in die lokale Zeitzone setzen

localtime_r(&aktuelleZeit, &Zeit);

// Zeit in Stunden, Minuten und Sekunden

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

// Mitternacht

// -> Wechsel des Datums anzeigen

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

{

Serial.println("neues Datum");

if (DatumAnzeigen) ZeigeDatum();

}

ZeitDigitalAnzeigen();

}

// 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;

DatenAnzeigen();

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

// 62 Pixel -> Länge des Stundenzeigers

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

StundenZeigerX = StundePosX * 85 + MitteHoehe + 1;

StundenZeigerY = StundePosY * 85 + MitteHoehe + 1;

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

// 84 Pixel -> Länge des Minutenzeigers

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

MinutenZeigerX = MinutePosX * 120 + MitteHoehe;

MinutenZeigerY = MinutePosY * 120 + 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 * 120 + MitteHoehe + 1;

SekundenZeigerY = SekundePosY * 120 + 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()

{

u8g2Schriften.setForegroundColor(GRUEN);

u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);

u8g2Schriften.setCursor(10, 350);

u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_fub20_tf);

// Bildschirmbereich für das Datum löschen

tft.fillRect(10, 320, tft.width(), tft.height(), SCHWARZ);

// Wochentag anzeigen

switch (Zeit.tm_wday)

{

case 0:

u8g2Schriften.print("Sonntag");

break;

case 1:

u8g2Schriften.print("Montag");

break;

case 2:

u8g2Schriften.print("Dienstag");

break;

case 3:

u8g2Schriften.print("Mittwoch");

break;

case 4:

u8g2Schriften.print("Donnerstag");

break;

case 5:

u8g2Schriften.print("Freitag");

break;

case 6:

u8g2Schriften.print("Samstag");

break;

}

u8g2Schriften.print(", ");

if (Zeit.tm_mday < 10) u8g2Schriften.print("0");

u8g2Schriften.print(Zeit.tm_mday);

u8g2Schriften.print(".");

// Monat: führende 0 ergänzen

if (Zeit.tm_mon < 9) u8g2Schriften.print("0");

// Zählung beginnt mit 0 -> +1

u8g2Schriften.print(Zeit.tm_mon + 1);

u8g2Schriften.print(".");

// Anzahl Jahre seit 1900

u8g2Schriften.print(Zeit.tm_year + 1900);

}

void DatenAnzeigen()

{

// Temperatur lesen

String Temperatur = String(bme.readTemperature(), 1);

// replace -> . durch , ersetzen

Temperatur.replace(".", ",");

String Luftdruck = String(int(bme.readPressure() / 100.0));

String Luftfeuchtigkeit = String(bme.readHumidity(), 1);

tft.fillRect(10, 370, tft.width(), tft.height(), SCHWARZ);

u8g2Schriften.setForegroundColor(BLAU);

u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);

u8g2Schriften.setCursor(10, 390);

// alternative Schriften

// u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_fub30_tf);

// u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_logisoso28_tf);

u8g2Schriften.setFont(u8g2_font_helvB24_te);

u8g2Schriften.print(Luftdruck + " hPa ");

u8g2Schriften.setCursor(10, 430);

u8g2Schriften.setForegroundColor(ROT);

u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);

u8g2Schriften.print(Temperatur + "°C");

u8g2Schriften.setCursor(10, 470);

u8g2Schriften.setForegroundColor(GRUEN);

u8g2Schriften.setBackgroundColor(SCHWARZ);

u8g2Schriften.print(Luftfeuchtigkeit + "%");

}

void ZeitDigitalAnzeigen()

{

// Hintergrund digitale Uhr

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Quellen

Letzte Aktualisierung: Mai 15, 2026 @ 19:39