Inhalt
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 320x240 Pixeln findest du ⇒hier, das für ein TFT mit 480x320 Pixeln gibt es ⇒hier.
Das Programm im Film
Anwendungsbeispiele
Konfiguration der Mikrocontroller
- ESP32-Wroom
- ESP32C6
- ESP32-C6 Zero
- ESP32-S3
- Arduino Nano ESP32
- XIAO-ESP32-C3
- ESP32-C3-Zero
- ESP32-C3 Super Mini
- Wemos D1
- NodeMCU
TFT mit 240x240 Pixeln
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.
Funktionen der Bibliothek 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 - Sekundenzeiger vollständig oder nur als Kreis anzeigen (SekundenzeigerKreis)
true: nur den Kreis anzeigen, false: Sekundenzeiger als Linie mit Kreis am Ende der Linie anzeigen
Wird true gewählt, entfällt die Aktualisierung des Datums für 20 Sekunden, wenn der Sekundenzeiger sich darüber befindet.
Das reduziert das kurze Flackern der Anzeige des Datums. - die Anzeige der Stundenmarkierungen 12, 3, 6 und 9 (Ziffernanzeigen)
true: Ziffern anzeigen, false: Ziffern verbergen
Beim Start des Programms zeigen die Meldungen 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.
Du musst die SPI-Pins des verwendeten Mikrocontrollers anpassen.
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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); // Zeitzone: Parameter für die zu ermittelnde Zeit configTzTime(Zeitzone, Zeitserver); WiFi.mode(WIFI_STA); // WiFi starten WiFi.begin(Router, Passwort); 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()); // 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”); // 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.begin(); tft.setRotation(0); 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”); } 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(); } // Datum anzeigen/nicht anzeigen // Datumsanzeige nur erneuern, wenn der Sekundenzeiger // vollständig als Strich und Kreis angezeigt wird if (DatumAnzeigen && !SekundenzeigerKreis) { // Anzeige des Datums nur aktualisieren, // wenn sich der Sekundenzeiger darüber befindet if (Sekunden > 20 & Sekunden < 40) { 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); } |
Quellen
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