Часы с синхронизацией времени через интернет
Часы собраны на базе микроконтроллера ESP8266 с модулем Wi-Fi. Информация выводится на LCD четырёхрядный дисплей 2004. Модуль RTC (часы реального времени) высокоточный DS3231. Схема соединена по шине I2C, поэтому сборка сложности вызвать не должна. Тактовая шина SCL для микроконтроллера выбрана D1. Шина данных SDA подключена к порту D2 того же микроконтроллера. Питание модуля RTC 3,3 вольта с платы микроконтроллера. Дисплей запитан от 5 вольт блока питания (вход IN платы микроконтроллера). Ниже фотографии примера сборки на макетной плате. Ниже приводится рабочий скетч. Первоначальные данные о времени в модуль реального времени прописывается с компьютера в момент его прошивки. Затем время начинает автоматически синхронизироваться от серверов точного времени. В скетче вам нужно будет прописать SSID вашей сети Wi-Fi и пароль. Программировать можно через утилиту Ардуино.
Собранные часы показывают, кроме точного времени, год, месяц, день месяца, день недели и температуру. Текст на дисплее легко перепрограммируется по вашему желанию. Корпус любой, более-менее подходящего размера.
#include "RTClib.h" // Подключаем библиотеку RTClib
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // Подключаем библиотеку LiquidCrystal_I2C
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); // Задаем адрес и размер дисплея
#define DS3231_I2C_ADDRESS 0x68 // pin SKL -> D1; SDA -> D2 Модуль часов реального времени DS3231 подключение по I2C (0X57 и 0х68)
RTC_DS3231 rtc; // Создаем объект rtc
char daysOfTheWeek[7][12] = {"SunDay", "MonDay", "TueDay", "WedDay", "ThuDay", "FriDay", "SatDay"};
#define GMT 3 // часовой пояс
int apdate = 0;
char ssid[] = "R2"; // Имя сети SSID (name)
char pass[] = "19821982"; // Пароль для сети WiFi
unsigned int localPort = 2390; // local port to listen for UDP packets
int8_t TimeDisp[4];
byte second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year;
/* Don't hardwire the IP address or we won't get the benefits of the pool. * Lookup the IP address for the host name instead */
//IPAddress timeServer(129, 6, 15, 28); // time.nist.gov NTP server
IPAddress timeServerIP; // time.nist.gov NTP server address
const char* ntpServerName = "time.nist.gov";
const int NTP_PACKET_SIZE = 48; // NTP time stamp is in the first 48 bytes of the message
byte packetBuffer[ NTP_PACKET_SIZE]; //buffer to hold incoming and outgoing packets
// A UDP instance to let us send and receive packets over UDP
WiFiUDP udp;
///----- При запуске платы-------------------------------------------------
void setup() {
pinMode(BUILTIN_LED, OUTPUT); //пин D0 он же встроенный светодиод (если на выходе LOW встроенный светодиод горит)
Serial.begin(19200); // скорость последовательного порта
Wire.begin();
lcd.begin(); // Инициализация lcd
lcd.backlight(); // Включаем подсветку
lcd.clear();
// Автоматическая установка времени при загрузке скетча
rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
ConnectingWiFi(); // Подключаемся к WiFi
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){ // если связь установили
oldloop(); // синхронизируем модуль времени если подключились к WiFi
}
delay(500);
TimeOnDispley(); // воводим время на индикатор
}
//..........................................................................
/// работа с модулем часов реального времени ---------------------------------------------------
byte decToBcd(byte val){
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}
byte bcdToDec(byte val){
return ( (val/16*10) + (val%16) );
}
//................................................................................................
///-- Установка времени и даты в модуль часов-----------------------------------------------------
void setDateDs3231(byte second, // 0-59
byte minute, // 0-59
byte hour, // 1-23
byte dayOfWeek, // 1-7
byte dayOfMonth, // 1-28/29/30/31
byte month, // 1-12
byte year) // 0-99
{
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0);
Wire.write(decToBcd(second));
Wire.write(decToBcd(minute));
Wire.write(decToBcd(hour));
Wire.write(decToBcd(dayOfWeek));
Wire.write(decToBcd(dayOfMonth));
Wire.write(decToBcd(month));
Wire.write(decToBcd(year));
Wire.endTransmission();
}
//.................................................................................................
///-----Запрос времени и даты с модуля часов:-----------------------------------------------------
void getDateDs3231(byte *second,
byte *minute,
byte *hour,
byte *dayOfWeek,
byte *dayOfMonth,
byte *month,
byte *year)
{
Wire.beginTransmission(DS3231_I2C_ADDRESS);
Wire.write(0);
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DS3231_I2C_ADDRESS, 7);
*second = bcdToDec(Wire.read() & 0x7f);
*minute = bcdToDec(Wire.read());
*hour = bcdToDec(Wire.read() & 0x3f);
*dayOfWeek = bcdToDec(Wire.read());
*dayOfMonth = bcdToDec(Wire.read());
*month = bcdToDec(Wire.read());
*year = bcdToDec(Wire.read());
}
//...............................................................................................
/// Получение время с модуля часов точного времени и вывод на дисплей----------------------------
void TimeOnDispley(){
DateTime now = rtc.now();
getDateDs3231(&second, &minute, &hour, &dayOfWeek, &dayOfMonth, &month, &year);
//lcd.setCursor(6, 1);
// lcd.print(" "); // Очистка дисплея
//lcd.setCursor(0, 0); // Устанавливаем курсор на 0 строку, ячейка 0
//lcd.print("Date: "); // Выводим текст на
//lcd.setCursor(0, 1); // Устанавливаем курсор на 1 строку, ячейка 0
//lcd.print("Time: "); // Выводим текст на LCD
lcd.setCursor(5, 0); // Устанавливаем курсор на 0 строку, ячейка 6
if (dayOfMonth < 10) {
lcd.print("0");
lcd.print(dayOfMonth);
}
else if (dayOfMonth >= 10) {
lcd.print(dayOfMonth);
}
lcd.print(":"); // Выводим текст на LCD
if (month < 10) {
lcd.print("0");
lcd.print(now.month(), DEC);
}
else if (month >= 10) {
lcd.print(now.month(), DEC);
}
lcd.print(":"); // Выводим текст на LCD
lcd.print(now.year(), DEC); // Отправка даты на LCD
lcd.setCursor(6, 1); // Устанавливаем курсор на 1 строку, ячейка 6
if (hour < 10) {
lcd.print("0");
lcd.print(hour);
}
else if (hour >= 10) {
lcd.print(hour);
}
lcd.print(":"); // Выводим текст на LCD
if (minute < 10) {
lcd.print("0");
lcd.print(minute);
}
else if (minute >= 10) {
lcd.print(minute);
}
lcd.print(":"); // Выводим текст на LCD
if (second < 10) {
lcd.print("0");
lcd.print(second);
}
else if (second >= 10) {
lcd.print(second);
}
//lcd.setCursor(0, 2); // Устанавливаем курсор на 2 строку, ячейка 0
//lcd.print(" DOW: "); // Отправка текста в Serial Port
lcd.setCursor(7, 2); // Устанавливаем курсор на 2 строку, ячейка 6
lcd.print(daysOfTheWeek[now.dayOfTheWeek()]); // Отправка в Serial Port день недели
//lcd.setCursor(0, 3); // Устанавливаем курсор на 3 строку, ячейка 0
//lcd.print("Temp: "); // Отправка времени на LCD
lcd.setCursor(7, 3); // Выводим текст на LCD
lcd.print(rtc.getTemperature()); // Отправка времени на LCD
lcd.setCursor(12, 3); // Выводим текст на LCD
lcd.print("\337"); // Отправка времени на LCD
//delay (1000);
}
//.............................................................................
//// Синхронизация часов реального времени с временим из интернета-------------
int q = 0;
void oldloop()
{
//get a random server from the pool
WiFi.hostByName(ntpServerName, timeServerIP);
sendNTPpacket(timeServerIP); // отправляем запрос на сервер
delay(500); // ждем пол секунды
int cb = udp.parsePacket();
if (!cb) { // если не получили время
digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW); // пин D0 = LOW (встроенный светодиод горит)
apdate = 0;
q = q+1;
if (q>3){ // за три попытки
q = 0;
return ; // выходим из oldloop()
}
//Serial.println("no packet yet");
oldloop(); // получаем время еще раз
}
else { // если получили пакет с сервера
//Serial.print("packet received, length=");
//Serial.println(cb);
// We've received a packet, read the data from it
udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE); // read the packet into the buffer
//the timestamp starts at byte 40 of the received packet and is four bytes,
// or two words, long. First, esxtract the two words:
unsigned long highWord = word(packetBuffer[40], packetBuffer[41]);
unsigned long lowWord = word(packetBuffer[42], packetBuffer[43]);
// combine the four bytes (two words) into a long integer
// this is NTP time (seconds since Jan 1 1900):
unsigned long secsSince1900 = highWord << 16 | lowWord;
//Serial.print("Seconds since Jan 1 1900 = " );
//Serial.println(secsSince1900);
// now convert NTP time into everyday time:
//Serial.print("Unix time = ");
// Unix time starts on Jan 1 1970. In seconds, that's 2208988800:
const unsigned long seventyYears = 2208988800UL;
// subtract seventy years:
unsigned long epoch = secsSince1900 - seventyYears;
// print Unix time:
//Serial.println(epoch);
/// корректировка часового пояса
epoch = epoch + GMT * 3600;
hour = (epoch % 86400L) / 3600;
minute = (epoch % 3600) / 60;
second = epoch % 60;
setDateDs3231(second, minute, hour, dayOfWeek, dayOfMonth, month, year); // записываем время из интернета в модуль точного времени
//digitalWrite(BUILTIN_LED, HIGH); // пин D0 = HIGH (встроенный светодиод гаснет)
apdate = 1;
//delay(200);
// print the hour, minute and second:
//Serial.print("The UTC time is "); // UTC is the time at Greenwich Meridian (GMT)
//Serial.print((epoch % 86400L) / 3600); // print the hour (86400 equals secs per day)
//Serial.print(':');
if ( ((epoch % 3600) / 60) < 10 ) {
// In the first 10 minutes of each hour, we'll want a leading '0'
//Serial.print('0');
}
//Serial.print((epoch % 3600) / 60); // print the minute (3600 equals secs per minute)
//Serial.print(':');
if ( (epoch % 60) < 10 ) {
// In the first 10 seconds of each minute, we'll want a leading '0'
//Serial.print('0');
}
//Serial.println(epoch % 60); // print the second
}
}
unsigned long sendNTPpacket(IPAddress& address) //отправление запроса на сервер
{
//Serial.println("sending NTP packet...");
// set all bytes in the buffer to 0
memset(packetBuffer, 0, NTP_PACKET_SIZE);
// Initialize values needed to form NTP request
// (see URL above for details on the packets)
packetBuffer[0] = 0b11100011; // LI, Version, Mode
packetBuffer[1] = 0; // Stratum, or type of clock
packetBuffer[2] = 6; // Polling Interval
packetBuffer[3] = 0xEC; // Peer Clock Precision
// 8 bytes of zero for Root Delay & Root Dispersion
packetBuffer[12] = 49;
packetBuffer[13] = 0x4E;
packetBuffer[14] = 49;
packetBuffer[15] = 52;
// all NTP fields have been given values, now
// you can send a packet requesting a timestamp:
udp.beginPacket(address, 123); //NTP requests are to port 123
udp.write(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE);
udp.endPacket();
}
//............................................................................
/// подключение к WIFI -----------------------------------------------------
void ConnectingWiFi(){
//Serial.println();
//Serial.print("Connecting to ");
//Serial.println(ssid);
WiFi.begin(ssid, pass); // устанавливаем имя сети и пароль
delay(500); // ждем пол секунды
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // если нет подключения продолжаем ждать
//Serial.println("");
//Serial.print("NO Connecting WiFie ");
delay(200);
TimeOnDispley(); // А пока ждем выводим время на дисплей из модуля часов реального времени
//delay(500);
}
//Serial.println("");
//Serial.println("WiFi connected");
//Serial.println("IP address: ");
//Serial.println(WiFi.localIP());
//Serial.println("Starting UDP");
udp.begin(localPort);
//Serial.print("Local port: ");
//Serial.println(udp.localPort());
}
//...........................................................................
///-- Основной цикл---------------------------------------------------------
void loop() {
TimeOnDispley(); // выводим время на индикатор из модуля часов
if(apdate == 0){//если последняя синхронизация не удалась
if (second == 30){ // если секунды из часов = 30 (т.е. получается раз в минуту)
delay(1000); // ждем секунду
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){ //если есть соединение с WiFi
oldloop(); // синхронизируем модуль часов с интернетом
}else{
//digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW); // пин D0 = LOW (встроенный светодиод горит, подключенный светодиод на пине D0 не горит)
// говорит нам о том что синхронизация не удалась
apdate = 0;
//Serial.println(" No conected");
}
}
}
if(apdate == 1){//если последняя синхронизация удачная
if ((minute == 30) && (second == 30)){ //синхронизируемся раз в час
delay(1000); // ждем секунду
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED){ //если есть соединение с WiFi
oldloop(); // синхронизируем модуль часов с интернетом
}else{
digitalWrite(BUILTIN_LED, LOW); // пин D0 = LOW (встроенный светодиод горит, подключенный светодиод на пине D0 не горит)
// говорит нам о том что синхронизация не удалась
apdate = 0;
//Serial.println(" No conected");
}
}
}
}
//..........................................................................