一学就会！利用STM32和OLED显示屏制作指针式电子钟

2023-11-19 02:48:41

制作指针式电子钟：让你的时间焕发生机

背景

时间是生活中必不可少的元素，指针式时钟以其经典的魅力和可靠的计时而深受喜爱。如今，随着科技的发展，将指针式时钟与现代电子技术相结合，创造出令人惊叹的指针式电子钟。本文将深入探讨如何利用 STM32 微控制器和 OLED 显示屏制作这样一个独特的电子钟，让你的时间焕发生机。

硬件准备

踏上制作之旅的第一步是准备好必要的硬件组件：

STM32 微控制器开发板： 作为电子钟的大脑，它将负责处理时间和控制显示。
OLED 显示屏： 它将作为钟面的画布，显示指针和时间信息。
按钮（2个）： 用于设置和调整时间。
电阻器（10kΩ，4个）： 用于保护电路和限制电流。
电容器（10μF，1个）： 用于稳定电路。
电池（3.7V 锂电池）： 为电子钟供电。
面包板和导线： 用于连接所有组件。

软件工具

除了硬件之外，还需要以下软件工具：

Arduino IDE： 一个集成的开发环境，用于编写和上传代码。
STM32duino 库： 一个专为 STM32 微控制器设计的扩展库。
OLED 库： 一个专门用于控制 OLED 显示屏的库。

电路连接

电路连接是电子钟制作的关键步骤。按照以下步骤小心地连接所有组件：

将 OLED 显示屏的 SDA 引脚连接到微控制器的 A4 引脚。
将 OLED 显示屏的 SCL 引脚连接到微控制器的 A5 引脚。
将两个按钮的引脚连接到微控制器的 A0 和 A1 引脚。
在按钮和微控制器之间放置 10kΩ 电阻器。
将电容器连接到电池的正极和负极。
将电池连接到电路中。

代码编写

有了硬件和软件工具，现在是时候编写代码了。以下是制作指针式电子钟的关键代码示例：

// 导入必要的库
#include <Arduino.h>
#include <STM32duino.h>
#include <OLED.h>

// 定义 OLED 显示屏的引脚
#define OLED_SDA A4
#define OLED_SCL A5

// 创建 OLED 显示屏对象
OLED display(OLED_SDA, OLED_SCL);

// 定义按钮的引脚
#define BUTTON_UP A0
#define BUTTON_DOWN A1

// 创建按钮对象
PushButton buttonUp(BUTTON_UP);
PushButton buttonDown(BUTTON_DOWN);

// 定义指针变量
int hour = 12;
int minute = 0;
int second = 0;

// 定义显存数组
uint8_t displayBuffer[128 * 64 / 8];

// 设置 OLED 显示屏
void setup() {
  // 初始化 OLED 显示屏
  display.begin();

  // 清除显存数组
  memset(displayBuffer, 0, sizeof(displayBuffer));

  // 设置显示屏的对比度
  display.setContrast(255);

  // 设置显示屏的亮度
  display.setBrightness(255);
}

// 循环
void loop() {
  // 读取按钮的状态
  bool buttonUpPressed = buttonUp.isPressed();
  bool buttonDownPressed = buttonDown.isPressed();

  // 更新时间
  if (buttonUpPressed) {
    hour++;
    if (hour > 12) {
      hour = 1;
    }
  } else if (buttonDownPressed) {
    hour--;
    if (hour < 1) {
      hour = 12;
    }
  }

  // 绘制时针
  drawHourHand();

  // 绘制分针
  drawMinuteHand();

  // 绘制秒针
  drawSecondHand();

  // 将显存数组刷新到 OLED 显示屏上
  display.refresh(displayBuffer);

  // 延迟 1 秒
  delay(1000);
}

// 绘制时针
void drawHourHand() {
  // 计算时针的角度
  float hourAngle = (hour * 30) + (minute / 2);

  // 计算时针的终点坐标
  int hourX = 64 + (sin(radians(hourAngle)) * 30);
  int hourY = 32 + (cos(radians(hourAngle)) * 30);

  // 在显存数组中绘制时针
  drawLine(64, 32, hourX, hourY, WHITE);
}

// 绘制分针
void drawMinuteHand() {
  // 计算分针的角度
  float minuteAngle = (minute * 6);

  // 计算分针的终点坐标
  int minuteX = 64 + (sin(radians(minuteAngle)) * 40);
  int minuteY = 32 + (cos(radians(minuteAngle)) * 40);

  // 在显存数组中绘制分针
  drawLine(64, 32, minuteX, minuteY, WHITE);
}

// 绘制秒针
void drawSecondHand() {
  // 计算秒针的角度
  float secondAngle = (second * 6);

  // 计算秒针的终点坐标
  int secondX = 64 + (sin(radians(secondAngle)) * 50);
  int secondY = 32 + (cos(radians(secondAngle)) * 50);

  // 在显存数组中绘制秒针
  drawLine(64, 32, secondX, secondY, WHITE);
}

// 在显存数组中绘制一条线
void drawLine(int x0, int y0, int x1, int y1, uint8_t color) {
  int dx = abs(x1 - x0), sx = x0 < x1 ? 1 : -1;
  int dy = abs(y1 - y0), sy = y0 < y1 ? 1 : -1;
  int err = dx - dy;

  while (x0 != x1 || y0 != y1) {
    displayBuffer[x0 + (y0 / 8) * 128] |= (1 << (y0 % 8));

    int e2 = 2 * err;
    if (e2 > -dy) {
      err -= dy;
      x0 += sx;
    }
    if (e2 < dx) {
      err += dx;
      y0 += sy;
    }
  }
}