# esp8266-lattice-clock-open **Repository Path**: yonps/esp8266-lattice-clock-open ## Basic Information - **Project Name**: esp8266-lattice-clock-open - **Description**: Esp8266多功能点阵时钟 - **Primary Language**: Unknown - **License**: GPL-3.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 0 - **Forks**: 43 - **Created**: 2024-07-04 - **Last Updated**: 2024-07-04 ## Categories & Tags **Categories**: Uncategorized **Tags**: None ## README # 原文地址 [多功能点阵时钟](http://blog.lengff.com/2022/01/17/project-lattice-clock/) ## 说明 最近一直都有人询问配网，配网已经从之前视频演示的智能配网改成了，新版的热点网页配网。操作方法如下： 1. 时钟上电，然后会自己产生一个``lattice-clock-ap``的wifi热点 2. 用手机连接上述热点，然后就会自动弹出配网页面 3. 如果没有弹出来的话，那就自己到手机浏览器输入：``192.168.4.1``一样也会有配网页面 4. 按照页面提示即可完成配网 ## 更新 #### 7. 受群友建议，增加光敏电阻，实现亮度低的时候自动熄灭，亮度高的时候自动亮起，相关接线图和代码如下 ##### 接线图 ![接线图](./img/esp8266-light.png) ##### 相关代码说明： 配置的代码在 `code`目录中的 `esp8266-lattice-clock`目录中的 `Lattice.c` 文件中 ``` c /** * @brief 光敏值（光敏电阻的值） （0 - 255）这个20是我用1k电阻测试出来的，具体的需要自己去判断，这个值的设置后续考虑加到小程序中去 * */ uint8_t light = 20; ``` 逻辑代码在`code`目录中的 `esp8266-lattice-clock`目录中的 `Main.h` 文件中 ```c /** * 这里就是根据光敏的取值来判断是否显示点阵，逻辑代码较为简单，有大佬愿意优化此代码甚好（好人一生平安） */ void lightLoop() { if (analogRead(A0) < lattice.latticeSetting.light) { lattice.shutdown(true); // 休眠操作(目前就是把屏幕熄灭) } else { lattice.shutdown(false); // 退出休眠操作(目前就是把屏幕点亮) lattice.setBrightness(lattice.latticeSetting.brightness, false); // 亮度不为0则将设置屏幕亮度为指定的屏幕亮度 } } ``` #### 6. 增加DHT11温度的支持，使用需要自己到代码的``DHT11.h``文件中，修改支持的引脚。 #### 5. 新增对awtirx的支持，如果温湿度传感器用的是HTU21D的话可以显示温度，增加几个简单的颜色变化，由于时间比较忙，所以就只简单适配一下代码，如果有兴趣的朋友可以自己修改代码 #### 4. 更新了配网逻辑，取消了原来的配网，使用新的配网（连接时钟热点，自动弹出配网页面，即可配网） #### 3. 最新的代码可以忽略时钟芯片，只要ESP8266 + 点阵即可实现时钟功能 #### 2. 新增了一个接入点灯科技版本的代码，具体说明请参考这里：[点灯科技版本说明](blinker) #### 1. 点阵时钟立创PCB工程已经完成,开源地址为: [ESP8266多功能点阵时钟 - PCB制作分享](https://oshwhub.com/Lengff/lattice-clock) # 简介 很早就了解ESP8266了，当时也用这个搞过一些小demo，一直也没有想过要弄些实际的作品出来，也许是因为自己比较菜吧！最近刚好工作上没那么忙， 想着自己重新搭建一个mqtt服务器，做一些和物联网有关的功能。逛论坛的时候有一篇帖子吸引到我了，就是这篇 《 [ESP8266物联网创意点阵时钟，女朋友看了都想要！](https://www.arduino.cn/thread-98790-1-1.html) 》让我萌生了自己搞一个点阵时钟的想法，所以就一点一点的开始了这个制作点阵时钟的制作旅程，过程谈不上很难，但是中途也遇到了很多的问题，中途遇到了很多的问题，有些解决了，有些就只能简单粗暴的解决，好在最终还是能够实现自己所想的功能。 总结经验和教训想分享给有同样兴趣爱好的人，文笔不太好，代码也写的不好，但依旧阻挡不了这颗分享的心。 # 演示 ## 图片 ![动态图](img/latticeshow.gif) ![演示图片2](img/latticeshow2.gif) ## 视频 [点击跳转接哔哩哔哩查看](https://www.bilibili.com/video/BV18i4y1R7ft?spm_id_from=333.999.0.0) # 理念 尽管网上有很多人都搞过或正在`esp8266`的点阵时钟，我重复搞更像是在造轮子，我作为一个开发者也很抵制重复造轮子的行为。 但是作为一个初学者的我更想去体验这个造轮子的过程，而且在这个过程中我希望这个轮子有更多我个人的想法在里面，所以就想着自己从头开始来搞这个东西。至于我个人的理念就是做一个极简的点阵时钟出来， 在拥有更多其他的功能之外，要满足它最最核心的功能（时钟，误差低），其次就是拥有更多的功能，更简单的交互，再者就是成本要低，希望想自己``diy``的人用最低的成本做一个好看又好用的点阵时钟出来。 - 简单 - 好用 - 功能丰富 - 低成本 # 硬件选材 这里我就只介绍一些必要的硬件，懂得都懂就不需要我这种小白列举了。在这里我也放上我一直逛的一家淘宝店：[[欣薇电子科技](https://xwdzqyd.taobao.com/)](https://xwdzqyd.taobao.com/) 。不是打广告，主要是里面东西比较全面，且价格也差不多，购买东西的时候不需要不同的淘宝店之间换来换去，而且运费也只要3元，一般的这种电子产品店运费都是5-6元的。元器件的具体作用请自行百度，我就不一一赘述。 ## NodeMcu(Esp8266) 这是我们的核心硬件，功能很多，可能是今年芯片涨价的缘故吧，这类东西越来越贵了。 ![NodeMcu(Esp8266)淘宝图片](img/taobao-3.png) ## DS3231 (最新代码可忽略该模块，不买也没关系) 买这个模块主要的作用是掉电时间不重置，且时间误差小。 ![NodeMcu(Esp8266)淘宝图片](img/taobao-1.png) ## Max7219 32x8 点阵 点阵的驱动芯片好像有蛮多的，`Max7219`有一个优点就是可以级联。 ![NodeMcu(Esp8266)淘宝图片](img/taobao-2.png) ## 杜邦线若干 买杜邦线是解决焊接的麻烦，可以快速简单的搞出我们需要的电路出来 ![NodeMcu(Esp8266)淘宝图片](img/taobao-4.png) ## 单路触摸模块 原本是搞点动开关的，但是那种成本也不低，体验又不好，所以就买这种触摸模块，用来实现单击，双击，长按等功能，当然这个是非必要的，如果你不想要任何实体交互，只用小程序进行交互的话，就可以忽略此模块。 ![NodeMcu(Esp8266)淘宝图片](img/taobao-5.png) ---- # 时钟功能 ### **硬件功能** - NTP校时 - 调节显示方向 - 息屏 - 调节亮度 - 显示时间 - 显示日期 - 显示倒计时 - 显示温度 - 显示B站粉丝数 - 显示自定义内容 - OTA更新 - 热点模式 ### **微信小程序功能** - 同步设备状态 - 设置显示方向 - 设置亮度 - 设置是否显示 - 切换显示内容 - 切换显示模式 - 恢复出厂 - wifi配网 - 热点模式 - 倒计时设置 - OTA更新 - 自定义点阵内容 # 原理图 ## 手残原理图 实在是没有作图的天赋，也没有找到比较好的制图工具，只能借助`windows`自带的画图工具制作一个简单易懂的原理图出来吧，望见谅 ![原理图](img/4.png) ## 立创原理图 点阵时钟立创`PCB`工程已经完成,开源地址为: [ESP8266多功能点阵时钟 - PCB制作分享](https://oshwhub.com/Lengff/lattice-clock) # 制作过程 其实制作过程算是比简单的，主要分以下几步 ## 1. 购买元器件 购买器材可参考上文中提到的一些元器件，淘宝上很多淘宝店都是有卖的。 ## 2. 安装对应的软件 这里我们主要用到的软件是``arduino`` 很多diy爱好者应该都用过，用过的用户可跳过，也可以接着往下看 ### 安装Arduino 通过官网下载``Arduino IDE``，解压后运行``arduino.exe``就表示安装完成了。下载地址如下： [arduino-1.8.19-windows.zip](https://downloads.arduino.cc/arduino-1.8.19-windows.zip) 如果链接失效，请在 [官网](https://www.arduino.cc/en/software) 自行下载，下载选项选``Windows ZIP file`` ### 安装esp8266 SDK 这里我也是直接从论坛搬运的，但是为了方便阅读所以在下面列出来，可以直接按我列出来的步骤来，如果有问题请到 [这里](https://www.arduino.cn/thread-76029-1-1.html) 看看有没有其他的解决方法 1. 打开`Arduino IDE`菜单 > 文件 >首选项，在 **附加开发板管理器网址** 输入框中，填入以下网址：``https://www.arduino.cn/package_esp8266com_index.json`` 2. 下载社区打包的``esp8266``安装包，直接运行并解压即可 - SDK下载（44M）： 蓝凑云分享地址：https://wwi.lanzouo.com/ij4GEyjcz7c (推荐使用这个) 阿里云盘地址：https://www.aliyundrive.com/s/QhgGreFTjJb (推荐使用这个) 3. 双击运行即可解压，解压完成后，再打开``Arduino IDE``，即可在 **`菜单栏 --> 工具 --> 开发板`** 中找到你使用的`esp8266`开发板 4. 提示：如果安装过其他版本的esp8266sdk，请先删除，再使用本安装包，删除方法：文件管理器地址栏输入 **%LOCALAPPDATA%/Arduino15/packages**，回车进入，然后**删除**掉其中的**esp8266文件夹** ### 安装串口驱动 NodeMcu有好多种规格，比较常见的是CP2102串口芯片和CH340串口芯片的，所以都需要对应的驱动，下面分享两者的驱动下载地址： #### **CP2102驱动** 蓝凑云分享地址：https://wwi.lanzouo.com/iU5mcyjdxuj (推荐使用这个) 博客文件地址：[CP210x_Universal_Windows_Driver.zip](file/CP210x_Universal_Windows_Driver.zip)（不推荐这个，上面链接失效可以使用） #### **CH340驱动** 蓝凑云分享地址：https://wwi.lanzouo.com/iyFTayjdxsh (推荐使用这个) 博客文件地址：[CH34x_Install_Windows_v3_4.zip](file/CH34x_Install_Windows_v3_4.zip) （不推荐这个，上面链接失效可以使用） - 解压对应的驱动压缩包，然后双击运行对应系统的驱动即可。 - `驱动安装成功以后需要重启电脑` ## 3. 连接对应的线材 这里就是使用杜邦线进行一个简单的连接，如果有大佬愿意也可以通过我画的电路图进行焊接，不过还是推荐先使用杜邦线连接，调试好程序后再进行焊接处理。 #### `NodeMcu`和`Max7219点阵`接线 - VCC → 3.3V (其实这里也可以接5v，如果你想点阵的亮度比较亮的话) - GND → GND - DIN → D7 - CS → D6 - CLK → D5 #### `NodeMcu`和`DS3231模块`接线 - VCC → 3.3V (这里不用接5v，低电压更安全) - GND → GND - SDA → D2 - SCL → D1 #### `NodeMcu`和`单路触摸模块`接线 - VCC → 3.3V (这里不用接5v，低电压更安全) - GND → GND - SIG → D8 ## 4. 写入程序 使用`Arduino`写入程序其实也挺简单的，大致步骤分为如下几步 ### 检查 - 简单ESP8266SDK是否安装成功 - 检查串口驱动是否安装成功 ### **安装所需要的依赖包** - 由于我也是初学者，很多都是使用别人的库文件，自己并没有去深入原理的去重写代码，所以我们需要安装一些库文件 - 安装步骤如下： - `工具 --> 管理库 --> 搜索我们需要安装的库 --> 点击安装即可` ![安装步骤如下](img/1.png) - 需要安装的库文件如下 - `DS3231` DS3231时钟现成库文件 - `LedControl` 驱动Max7219点阵的库文件 - `OneButton` 实现按键单击，双击，长按功能的库 - `如果有遗漏的库，请看报错提示，按错误提示将其中的库安装一下即可` ### **下载源码** - `github`下载 https://github.com/Lengff/esp8266-lattice-clock-open - `gitee`下载 https://gitee.com/lengff/esp8266-lattice-clock-open 通过上面的地址下载我们的源码。 ### **将源码写入Esp8266** - 通过`Arduino IDE` 打开我们上一步下载好的代码 `文件 --> 打开 --> 选择源码所在文件夹中.ino后缀的文件` - 选择开发板 `工具 --> 开发板 --> ESP8266 --> NodeMcu 1.0` ![选择开发板](img/2.png) - 选择端口 `工具 --> 端口 --> 选择我们串口设备对应的端口` - 写入程序 `项目 --> 上传` 或 `点左侧的 → 箭头` （波特率选115200，会快一些） ## 5. 测试&检验 这里列举个人处理过程中遇到比较多的问题： 1. 程序编译失败 - 编译失败最多的可能就是库文件不存在，或者esp8266的sdk安装有问题，检查一下编译报错的地方即可 2. 程序上传失败 - 上传失败基本就是串口没选对或者开发板没有选对 3. 上传成功后不无任何显示 - 这里就需要检查自己的接线是否正确。（此操作请断开电源后进行） 4. 一键配网不成功 - 配网需要手机和设备在同一个wifi，且wifi是2.4G的wifi - 查看点阵显示内容：`no wifi` 表示没有配置过wifi，需要配置wifi；`con wifi` 则表示已经配置过wifi信息了，正在连接wifi，如果需要重新配置wifi的话就需要长按触摸按键6秒重置系统。 - 配网建议先按`nodeMcu`上的reset按键，再点击手机上的配网 5. 配网成功后显示的内容是 `23:59:59` - 这个就表示你的DS3231接线有问题，需要检查接线是否正确。（此操作请断开电源后进行） - 还是不行的话，请先断开电源，再将DS3231上的电池拆拆下来，重新安装后重试。 6. 如果上述的一些都无法帮助到你，烦请添加个人QQ群：`711284300` （有问必答） - ![qq群图片](img/qqgroup.png) # 交互 硬件上我们设置了一个触摸按键用于人机交互，更多的交互逻辑我是在小程序上实现的。 ## 触摸按键： - 单击：单击为切换显示功能，目前是 `时间 - 日期 - 温度 - B站粉丝数 - 自定义显示` 五个循环切换 - 双击：双击是切换功能的显示模式，例如：时间有两种显示模式 1. `时- 分 - 秒` 2. `时 - 分` 可以实现两种不同显示模式 - 长按三秒：长按超过三秒低于六秒会触发NTP自动校准时间 - 长按六秒：长按超过六秒则会重置系统（在系统出现异常的时候，或者更换了wifi的情况下需要重置系统） ## 微信小程序： - 这里不做过多赘述，微信小程序里面的功能都比较简单明了一看便知，上述按键支持的功能微信小程序全部都支持 # 小程序 为什么会选择小程序来和Esp8266交互呢？ 1. 小程序开发起来比较快捷，支持的功能也很多，很多功能直接调用api即可 2. 使用app或者是在访问esp8266里面的页面我觉得交互有点差，我认为最交互应该简单到家，不需要有过多的学习成本 3. 小程序支持配网，UDP，蓝牙等等诸多功能，后续的其他小作品可能都会用到小程序 ## 页面展示 ![小程序页面截图](img/wx-program-1.jpg) ## 代码 目前小程序不在此次开源分享当中，其实小程序这块难度不大，而且可以直接使用，减少大家的开发工作。 ## 小程序入口 通过手机微信扫描下面的小程序码 或 微信搜索小程序 `Lengff`即可找到我的小程序 ![小程序页面截图](img/wx-small-program-qr.jpg) # 通讯方式 目前esp8266和小程序的通讯是使用UDP的通讯方式，使用UDP的通讯方式的好处就是无连接，即开即用，不需要有服务器的存在，只要保证esp8266和手机连接的是同一个局域网即可，而且可以通过广播的方式发现设备，不需要建立长链接，缺点就是不稳定，会丢包，但是我认为是可以接受的，因为手机更多的是发送一些指令，我每次都发送两次指令丢包的概率就会下降一些。 ## 传输协议 udp是发送一些hex数据包来实现esp8266和手机之间的数据传输，所以我就自己简单定义了一个自己的UDP传输协议，协议如下： ``` 自定义一个UPD协议用于小程序和esp8266进行UDP通信 |0 1|2 3 4 5|6 7|0 1 2 3 4 5 6 7| --------------------------------- |RT |TE |VN | LH | --------------------------------- 报文数据 (64bit) --------------------------------- 自定义UDP协议说明: 1. RT: (2bit)成功返回数值 2. TE: (4bit)type报文类型: 0: 重置时间 ,1: 设置亮度 ,2: 切换功能 ,3: 切换功能显示样式 ,4: 订阅BIlibiliUID ,5: 是否启用点阵屏幕 ,6: 切换显示方向 ,7: 设置用户数据 ,8: 设置动画速度 ,9: OTA 升级 (这里有个缺陷,就是最多只支持16种类型,所以后续会扩展此处) 3. VN: (2bit)version协议版本,目前固定为1 4. LH: (8bit)length数据包长度 5. 报文数据: (64)bit 版本1目前支持的最大数据包长度为64bit ``` ## 优化 ？ 优化空间自然是有的，改动其实也不大，那就是后续接入到自己的MQTT服务器上去同时兼容UPD通讯方式，但是目前没有搞是因为目前没有稳定可用的服务器，盲目的接入后续升级起来就会影响设备正常的功能使用。 # 自我评价 这个项目（也算是一个小项目吧）我做了一个多月，也不能算是从0开始，一开始到时候熟悉一点东西，只是知识点零零散散的，就像一堆凌乱的拼图，这次就像在拼拼图，虽然拼的不好但是好歹也是拼出来的一个作品，虽说也有很多人搞这种点阵时钟，但是我个人觉得自己真的去实践就会发现没有那么简单，而且别人做的你也未必会满意，自己去做更能去注入自己的灵魂在里面。在此讲讲个人感悟：本人不是专职搞这种硬件开发，这个只是个人的业余爱好，虽然平常也有积累一些相关的知识，但是远不如系统性学习来的高效，所以如果真的要学习这个还是要系统性的看一些视频来学习，其次就是就是实践，虽然我掌握了一些零零散散的技能，但是却不知道如何去使用，所以需要不断的去实践来理解自己所掌握的技能。 缺点: - 需要连接wifi（且必须是2.4Gwifi）才能用 -（这个也会在后续程序上做出优化） - 需要持续供电，因为点阵功耗比较大，所以用电池反而体验很差 优点 - 支持OTA可持续更新系统 - 交互简单便捷 - 支持自定义显示内容 # 结尾 这里我提供一个``8x8``和 ``32x8``点阵的在线取模工具，做的比较粗糙，如果有需要改进的地方欢迎在评论区留言。 [8x8点阵的在线取模工具](http://lengff.com/lengff/lattice2.html) [32x8点阵的在线取模工具](http://lengff.com/lengff/lattice3.html) # 参考文章 对于我这种小白而言，能顺利搞出这个来，更多的还是那些愿意分享的人让我不断进步，再次鸣谢那些让我进步文章作者。 [ESP8266物联网创意点阵时钟，女朋友看了都想要！](https://www.arduino.cn/thread-98790-1-1.html) [从零开始的ESP8266探索（11）-定时任务调度器Ticker使用演示](https://blog.csdn.net/Naisu_kun/article/details/85165262) [Arduino 触摸按键：实现单击，双击，长按功能，稳定无抖动。](https://blog.csdn.net/weixin_44291381/article/details/116585220) [ESP8266-12F 中断](https://www.cnblogs.com/liming19680104/p/11001989.html) [太极创客 ESP8266 – WiFiUDP库](http://www.taichi-maker.com/homepage/iot-development/iot-dev-reference/esp8266-c-plus-plus-reference/wifiudp/) [Arduino 学习笔记 | 单片机控制驱动MAX7219 8*8 LED点阵显示模块](https://blog.csdn.net/Naiva/article/details/105330435) [分享一个基于airkiss协议的配网小程序](https://aithinker.blog.csdn.net/article/details/121536188) [硬件时钟电路（RTC）及其与Arduino接口](https://zhuanlan.zhihu.com/p/349838613) [arduino语法](https://www.ncnynl.com/category/arduino-language/) [【开源】32元打造高精度WiFi时钟，保证每个人都能做出来，全开源](https://www.bilibili.com/video/BV1yz4y1r7XE) [NTP 协议简单分析](https://blog.srefan.com/2017/07/ntp-protocol/) [NTP报文解析及对时原理](https://www.cnblogs.com/21summer/p/14819406.html)