HSV 시계: 아두이노 애호가를 위한 생생하고 커스터마이징 가능한 타임피스

부품 및 소모품

프로젝트 소개

HSV 시계

지난 미국 방문 때 RadioShack에서 Seeed 2.8" TFT 터치 실드(V1.0)를 구매했습니다. 이 실드를 이용해 80세 생신을 맞은 아버지를 위해 다채로운 시계를 만들었습니다.

주요 특징:

• 시계 페이스는 직사각형 셀 그리드를 기반으로 합니다. 셀 모서리는 작은 무작위 양만큼 왜곡되고, 각 셀은 무작위 대각선으로 분할됩니다. 셀 전체에 무작위 색상이 분포되며, 각 삼각형은 3D 느낌을 주기 위해 음영 처리됩니다. 내부적으로 색상은 HSV(색조, 채도, 명도)로 표현되지만 LCD 전송을 위해 RGB로 변환됩니다. 시간은 특정 셀을 보색으로 칠해 간단한 폰트로 표시됩니다.
• 인클로저는 Inkscape로 설계하고 Ponoko에서 레이저 커팅한 대나무 소재입니다.
• 실드에 마운트 구멍이 없어 전면 패널에 실드를 고정하는 방식으로 인클로저에 장착했습니다. 아두이노 우노는 헤더 핀을 통해 실드에 피기백 방식으로 탑재됩니다.
• 외부 RTC(DS3232)에 I2C 접근이 필요했습니다. 실드가 미사용 핀을 노출하지 않아 추가 SDA/SCL 핀이 있는 우노를 사용했습니다. 이 핀들을 위한 저프로파일 헤더 커넥터를 제작해 실드 아래에 배치했습니다. 전원과 그라운드 역시 ICSP 핀의 유사한 커넥터에서 실드 아래로 끌어왔습니다.
• 스케치에 간단한 일광 절약 시간(DST) 지원을 추가했습니다(1년에 두 번 시계 맞출 필요 없음!). "9월 마지막 일요일" 같은 로직 대신 뉴질랜드 기준으로 향후 몇 년간의 구체적인 시작/종료 날짜 표를 사용합니다.
• 터치스크린 라이브러리 코드를 단순화해 4x4 디바운스 버튼 그리드처럼 작동하도록 했습니다. 예를 들어 왼쪽 아래와 오른쪽 위 모서리를 터치해 시간을 설정합니다.
• 렌더링 속도 향상을 위해 상당한 노력을 기울였습니다: 셀 다시 그리기가 약 0.25초 소요됩니다. 렌더링은 특정 색상의 수평 픽셀 행을 쓰는 방식입니다. 수정된 브레젠햄 알고리즘으로 주어진 셀을 구성하는 선 쌍들의 수평 범위를 계산합니다. LCD로 픽셀을 전송하는 코드는 라이브러리 기반이나 인라인화, 언롤링, 단순화, 최적화했습니다. 픽셀 색상 데이터가 여러 PORTx에 걸쳐 쓰이므로 색상 선택 시 모든 값을 미리 계산해 N개 픽셀을 해당 색상으로 설정하는 속도를 높였습니다.
• LCD는 가로 방향으로 사용합니다. 화면을 수평 행으로 업데이트하게 만드는 데 오래 걸렸습니다. 컨트롤러 데이터시트가 혼란스럽습니다. "커서" 위치 설정 명령인 "DRAM 수평/수직 주소 설정(R20h, R21h)"이 있습니다. 픽셀 데이터는 커서 위치에 쓰이고 커서가 업데이트되며 필요시 다음 줄로 넘어갑니다. 화면 방향을 바꾸는 "엔트리 모드(R03h)" 명령도 커서 행/열 증감 조정을 언급합니다. 하지만 가로 모드로 변경 후 커서 위치 설정은 작동하지 않았습니다. 결국 찾아낸 해결책(데이터시트 어딘가에 있을 수 있음)은 커서 명령 대신 "윈도우" 명령을 사용하는 것입니다: "수평 및 수직 RAM 주소 위치(R50h, R51h, R52h, R53h)". 윈도우의 좌상단 좌표를 설정하면 픽셀 데이터가 거기서 시작해 가로 방향(가로 모드)에서 수평으로 업데이트됩니다.

회로도

회로는 단순히 다음과 같습니다:

• 우노에 장착된 TFT 실드
• +5VDC, 그라운드, SDA, SCL이 우노의 표시된 핀에서 RTC 모듈로 연결됩니다(실드 제거 후 처음 세 장의 사진 참조). 접근성 때문에 전원/그라운드는 ICSP1 커넥터에서 가져옵니다.

프리칭 다이어그램과 여러 장의 사진이 프로젝트 문서에 포함되어 있습니다.