RTC或实时时钟是电子产品和嵌入式设备中最常用的模块，用于跟踪时间。但是RTC的问题在于计算机中的微芯片不是那么精确，它们只能提供本地设备的时间。另一方面，使用互联网从NTP服务器获取时间是获取时间的更好解决方案，因为它更准确，并且可以提供世界任何地理区域的时间。我们只需要一个Wi-Fi模块即可访问互联网，即可使用NTP服务器获取世界上任何位置的时间。在本教程中，我们将使用ESP8266 NodeMCU从NTP服务器获取当前时间和日期，并将其显示在OLED显示屏上。
网络时间协议（NTP）
NTP是最早的联网Internet协议（IP）之一，用于在计算机网络之间同步时钟。它是由特拉华大学的David L. Mills于1981年设计的。此协议可用于在几毫秒内将许多网络同步到协调世界时（UTC）。 UTC是世界调节时钟和时间的主要时间标准。 UTC不会更改，并且会随地理位置的不同而不同。 NTP使用UTC作为时间参考，并在Internet上提供准确且同步的时间。
NTP在分层的客户端-服务器模型上工作。顶级型号具有称为“ stratum0”的参考时钟，例如原子钟，无线电波，GPS，GSM，它们从卫星接收时间。从stratum0接收时间的服务器称为“ stratum1”，从stratum1接收时间的服务器称为“ stratum2”，依此类推。在每个阶段之后，这都会继续，时间的准确性会继续降低。NTP自动选择几个可用时间源中的最佳者进行同步，从而使其成为具有容错能力的协议。
因此，在此项目中，我们使用ESP8266 NodeMCU从NTP服务器获取时间，并将其显示在OLED显示屏上。上一教程中使用ESP32来构建这种互联网时钟。
ESP8266可以通过互联网访问NTP服务器，以获取准确的时间。此处NTP工作在客户端-服务器模式，ESP8266用作客户端设备，并使用UDP（用户数据报协议）与NTP服务器连接。客户端向NTP服务器发送一个请求数据包，然后NTP发送一个时间戳数据包，其中包含诸如准确性，时区，UNIX时间戳等信息。然后，客户端将日期和时间详细信息分开，可以根据需要在应用程序中进一步使用。
所需组件
- 单色7针SSD1306 0.96英寸OLED显示屏
- ESP8266 NodeMCU
- 微型USB电缆
- 面包板
- 公对公跳线
电路图和连接
该7针OLED显示器使用SPI协议与ESP8266模块通信，以下是将OLED SPI引脚与NodeMCU连接以显示互联网时间的电路图和连接表。
|
没有。 |
OLED显示器 |
NodeMCU |
|
1个 |
地线 |
地线 |
|
2 |
VDD |
3.3伏 |
|
3 |
SCK |
D5 |
|
4 |
MOSI（SPI）或SDA（I2C） |
D7 |
|
5 |
重启 |
D3 |
|
6 |
直流电 |
D2 |
|
7 |
CS |
D8 |
要了解更多此单色7针OLED显示屏及其与ESP8266 NodeMCU的接口的更多信息，请点击链接。
代码说明
首先我们必须下载NTP库并将其安装到ESP8266中。有许多可用于NTP客户端的库。您可以从Arduino IDE安装其中的任何一个。在本教程中，我已经安装了Taranais的NTPClient库，因为它易于使用并且具有从NTP服务器获取日期和时间的功能。ESP8266 NodeMCU可以使用Arduino IDE轻松编程。
要安装NTP库，请首先使用上面的链接下载该库，然后使用Arduino IDE安装它。要安装它，请转到 草图>包含库>添加.ZIP库 ，然后通过转到下载zip文件夹的位置打开Zip文件夹，然后重新启动Arduino IDE。
NTPClient库附带示例。打开Arduino IDE并 转到示例> NTPClient>高级 。此草图中给出的代码在串行监视器上显示来自NTP服务器的时间。我们将使用此草图在OLED显示屏上显示当前时间和日期。
本教程末尾提供了完整的代码，在这里我解释了代码的几个重要部分。
ESP8266WiFi库提供了ESP8266特定的Wi-Fi例程以连接到网络。WiFiUDP.h处理发送和接收UDP包。由于我们使用SPI协议将OLED与NodeMCU接口，因此我们将导入“ SPI.h”库。OLED显示使用“ Adafruit_GFX.h”和“ Adafruit_SSD1306.h”。
#包括
我们的OLED尺寸为128x64，因此我们将屏幕的宽度和高度分别设置为128和64。因此，请定义用于SPI通信的连接到NodeMCU的OLED引脚的变量。
#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED显示宽度，以像素为单位 #define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED显示高度，以像素 为 单位//使用软件SPI连接的SSD1306显示的声明（默认情况）：#define OLED_MOSI D7 #define OLED_CLK D5 #define OLED_DC D2 #定义OLED_CS D8 #定义OLED_RESET D3
Adafruit_SSD1306显示屏（SCREEN_WIDTH，SCREEN_HEIGHT，OLED_MOSI，OLED_CLK，OLED_DC，OLED_RESET，OLED_CS）;
在下面的代码行中，用您的Wi-Fi SSID和密码替换“ your_ssid”和“ your_password”。
const char * ssid =“ your_ssid”; const char * password =“ your_password”;
通过将SSID和密码提供给 WiFi.begin 功能来设置WI-Fi连接。ESP8266的连接需要一些时间才能连接到NodeMCU，因此我们必须等到它连接起来。
WiFi.begin（ssid，密码）; while（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{ 延迟（500）; Serial.print（“。”）; }
要请求日期和时间，请使用NTP服务器的地址初始化时间客户端。为了获得更高的准确性，请选择靠近您的地理区域的NTP服务器的地址。在这里，我们使用“ pool.ntp.org ”来提供来自全球的服务器。如果您希望从亚洲选择服务器，则可以使用“ asia.pool.ntp.org ”。 timeClient 还采用UTC时间偏移量（以您的时区为单位）。例如，印度的UTC偏移量为+5：30，因此我们以毫秒为单位转换此偏移量，等于5 * 60 * 60 + 30 * 60 = 19800。
|
区 |
UTC时间偏移（小时和分钟） |
UTC时间偏移（秒） |
|
印度 |
+5：30 |
19800 |
|
伦敦 |
0:00 |
0 |
|
纽约 |
-5：00 |
-18000 |
WiFiUDP ntpUDP; NTPClient timeClient（ntpUDP，“ pool.ntp.org”，19800,60000）;
SSD1306_SWITCHCAPVCC 可以在内部产生3.3V 电压 以初始化显示。当OLED启动时，它会显示“ WELCOME TO CIRCUIT DIGEST ”，文字大小为2，蓝色为3秒钟。
if（！display.begin（SSD1306_SWITCHCAPVCC）） { Serial.println（F（“ SSD1306分配失败”））; 对于（;;）; //不要继续，永远循环 } display.clearDisplay（）; display.setTextSize（2）; //绘制2倍比例缩放的文本 display.setTextColor（BLUE）; display.setCursor（5，2）; display.println（“ WELCOME TO”）; display.println（“ CIRCUIT”）; display.println（“ DIGEST”）; display.display（）; 延迟（3000）;
使用 begin（） 函数初始化NTP客户端， 以设置NTP服务器的日期和时间。
timeClient.begin（）;
每当我们向NTP服务器请求时， Update（） 函数用于接收日期和时间。
timeClient.update（）;
波特率设置为115200以在串行监视器上打印时间。
Serial.begin（115200）; Serial.println（timeClient.getFormattedTime（））;
getHours（），getMinutes（），getSeconds（），getDay 是库函数，并提供来自NTP服务器的当前小时，分钟，秒和天。以下代码用于区分AM和PM之间的时间。如果使用 getHours（） 的小时数大于12，则将该时间设置为PM，否则设置为AM。
int hh = timeClient.getHours（）; int mm = timeClient.getMinutes（）; int ss = timeClient.getSeconds（）; int天= timeClient.getDay（）; if（hh> 12） { hh = hh-12; display.print（hh）; display.print（“：”）; display.print（mm）; display.print（“：”）; display.print（ss）; display.println（“ PM”）; } else { display.print（hh）; display.print（“：”）; display.print（mm）; display.print（“：”）; display.print（ss）; display.println（“ AM”）; } int day = timeClient.getDay（）; display.println（“'” + arr_days +“'”）;
getFormattedDate（） 用于从NTP服务器获取 “ yyyy-mm-dd” 格式的日期。此功能以 “ yyyy-mm-dd T hh：mm：ss” 格式给出日期和时间。但是我们只需要日期，因此我们必须将以 date_time 格式存储的字符串拆分为“ T” （ 由 substring（） 函数完成 ） ，然后将日期存储在 “ date” 变量中。
date_time = timeClient.getFormattedDate（）; int index_date = date_time.indexOf（“ T”）; 字符串日期= date_time.substring（0，index_date）; Serial.println（date）; display.println（date）; display.display（）;
这就是OLED互联网时钟最终的外观：
