在台北搭捷運是沒有時刻表的，因為班距短，而且真要看的話，進了捷運站螢幕上有跑馬燈會顯示下一班捷運還有多久發車，趕的話估計一下時間就小跑步也就趕上了。但是有兩條支線 - 北投到新北投，以及七張到小碧潭是按照時刻表發車的，而且班距較長（可能會到20分鐘一般），所以有時候你需要看看時刻表估計是否可以趕上下一班捷運，太久的話可能等公車還比較快，而捷運站有印時刻表讓旅客自取以參考時間，上網找並沒有相對的App，所以乾脆自己做一支手錶，可以倒數計時看下一班捷運還有多久發車，這樣在車站外就可以估計要不要去搭捷運了。
規劃手表應有之功能：日期跟時鐘是最基本的，還有MRT倒數計時功能，可以輸入時刻表，由目前時間推算下一班MRT還有幾分鐘，另外手錶還加上偵測溫度氣壓Sensor，用來推算目前高度，也算是多點附加價值。
規劃好功能後，接下來是硬體採購，要做一支手錶應該會有：
規劃好功能後，接下來是硬體採購，要做一支手錶應該會有：
- 螢幕 - 我用了1.3吋白色OLED的螢幕，支援3.3/5V
- 主版 - 體積要儘量小，Arduino Pro Mini ATmega328 3.3V，我買了號稱可跑16Mhz的，不過感覺不出來有啥不一樣
- RTC(Real Time Clock) - 從網上找了一塊DS1307晶片的Tiny RTC，支援3.3V及I2C，原本它還帶CR2032電池座，但是因為太占空間，就解焊掉換接小一點的紐扣電池
- 感測器 - BMP180，可測溫度及氣壓換算為高度
- 電池 - 為了縮小體積，買了個僅130mAh的3.7V鋰電池
- 兩個按鈕 - 用來切換時間及MRT倒數顯示畫面，以及切換螢幕休眠
- 表殼錶帶 - 這部份就比較傷腦筋，不會有現成的商品可用，不是想辦法用3D列印或手工DIY自製一個
軟體部分，首先是如何讓OLED顯示內容，螢幕分為文字跟圖型兩種，一般網站上示範的通常都是文字型的LCD，這種LCD只要指定文字內容及位置（哪一行），它就會把文字顯示在螢幕上。但繪圖型的支援畫點線圖型等，文字可指定font size及位置(x, y)，使用起來相對比較困難一點。購買OLED時要注意一下賣家的軟體支援程度，以免買回來點都點不亮。我買的是相容SSD1306晶片132x64的1.3吋OLED，接腳除Vcc及GND之外，另外五個接腳分別接Arduino的pin腳為D0->10, D1->9, CS->12, DC->11, RST->13。
使用的是u8glib的程式庫，它可以掛很多字型，但要小心不要把Arduino給撐爆了，Pro Mini約有30,720 bytes空間可用，所以字型也不能用太多。左上角的icon圖案是ASCII字元，基本上就是用SetPrintPos(x, y) 指定位置，然後用u8g.print(字串)列印出變數，這裡值得注意的是u8g網頁上的範例都是用u8g.drawStr("字串")，但這不適用於變數字串，要使用u8g.print指令。另外畫線就用u8g.drawHLine(x, y, 長度 )決定起始點以及畫多少pixel。
螢幕點亮也可以繪圖了，接下來就要讓它顯示資料了。才發現讀取Array及處理字串比平常讓Arduino送個訊號給某pin腳的程式難多了，以我的程度只能用比較笨的方法，把每個小時的 MRT幾分有的班表建一個Array（像這樣M6[] = {11, 27, 43, 56, 9}，表示6點11, 27, 43, 59及7點9分有捷運發車）然後用現在的時跟分去比對計算剩多少分鐘下一班捷運會發車，功力好一點的人可以寫出更簡單的程式才是。
再來就是RTC，在更換電池時保持系統的時間正確，常在很多電子產品內出現。它是使用I2C介面連接Arduino，在Pro Mini -> RTC是A4->SDA, A5->SCL連接這兩個pin腳。BMP180也是一樣，購買時要注意是支援3.3V的，這樣才能靠一顆鋰電池供電。RTC的電池需要3V的紐扣電池，原本使用的CR2032體積太大，查了一下這種電池的規格才發現以前我們叫他水銀電池，但其實老早就不用水銀改為鋰電池了，而這幾年來還出了可充電的規格。簡單的說CR開頭的電壓都是3V，前面兩碼20表示直徑20mm，後面兩碼32表示厚度3.2mm，所以只要買CR開頭的都可以用，大小厚度可以自己選，這樣可以縮小維持時間的電池體積（根據購買網站上說LIR2032充完電可以用一年，但我用1225大概只能撐2個月）。
關於BMP180，是一塊能讀取溫度及氣壓的感測器，也是透過I2C來傳輸資料。首先它會先獲取溫度，然後利用「目前海平面氣壓」來換算成高度。問題是海平面氣壓會隨時改變，低氣壓來臨時比較低，天氣一好又升高，所以高度其實不太準；專業一點的高度計也需要隨時校正，在登山時看到目前標高就校正一下高度計，才會得到比較準確的高度。
最後，把所有元件焊接起來，鋰電池跟Arduino Pro Mini則是用JSP2.0接頭連接，有些鋰電池買來就已經有接好這種接頭，如下圖：
關於電腦與Arduino Pro Mini連接的方法，請參考另一篇文章Arduino Pro Mini上傳程式。
至於Arduino Sketch，在這兒，程式碼蠻長的，Arduino IDE如何分頁(Tab)請參考這一篇。
做完第一版之後有些感想：
使用的是u8glib的程式庫，它可以掛很多字型，但要小心不要把Arduino給撐爆了，Pro Mini約有30,720 bytes空間可用，所以字型也不能用太多。左上角的icon圖案是ASCII字元，基本上就是用SetPrintPos(x, y) 指定位置，然後用u8g.print(字串)列印出變數，這裡值得注意的是u8g網頁上的範例都是用u8g.drawStr("字串")，但這不適用於變數字串，要使用u8g.print指令。另外畫線就用u8g.drawHLine(x, y, 長度 )決定起始點以及畫多少pixel。
螢幕點亮也可以繪圖了，接下來就要讓它顯示資料了。才發現讀取Array及處理字串比平常讓Arduino送個訊號給某pin腳的程式難多了，以我的程度只能用比較笨的方法，把每個小時的 MRT幾分有的班表建一個Array（像這樣M6[] = {11, 27, 43, 56, 9}，表示6點11, 27, 43, 59及7點9分有捷運發車）然後用現在的時跟分去比對計算剩多少分鐘下一班捷運會發車，功力好一點的人可以寫出更簡單的程式才是。
再來就是RTC，在更換電池時保持系統的時間正確，常在很多電子產品內出現。它是使用I2C介面連接Arduino，在Pro Mini -> RTC是A4->SDA, A5->SCL連接這兩個pin腳。BMP180也是一樣，購買時要注意是支援3.3V的，這樣才能靠一顆鋰電池供電。RTC的電池需要3V的紐扣電池，原本使用的CR2032體積太大，查了一下這種電池的規格才發現以前我們叫他水銀電池，但其實老早就不用水銀改為鋰電池了，而這幾年來還出了可充電的規格。簡單的說CR開頭的電壓都是3V，前面兩碼20表示直徑20mm，後面兩碼32表示厚度3.2mm，所以只要買CR開頭的都可以用，大小厚度可以自己選，這樣可以縮小維持時間的電池體積（根據購買網站上說LIR2032充完電可以用一年，但我用1225大概只能撐2個月）。
右邊綠色的是熱縮套，把電池包起來
關於BMP180，是一塊能讀取溫度及氣壓的感測器，也是透過I2C來傳輸資料。首先它會先獲取溫度，然後利用「目前海平面氣壓」來換算成高度。問題是海平面氣壓會隨時改變，低氣壓來臨時比較低，天氣一好又升高，所以高度其實不太準；專業一點的高度計也需要隨時校正，在登山時看到目前標高就校正一下高度計，才會得到比較準確的高度。
最後，把所有元件焊接起來，鋰電池跟Arduino Pro Mini則是用JSP2.0接頭連接，有些鋰電池買來就已經有接好這種接頭，如下圖：
關於電腦與Arduino Pro Mini連接的方法，請參考另一篇文章Arduino Pro Mini上傳程式。
至於Arduino Sketch，在這兒，程式碼蠻長的，Arduino IDE如何分頁(Tab)請參考這一篇。
做完第一版之後有些感想：
- 這些板子雖小，但用線焊接起來的話卻還蠻麻煩又占空間，所以重新設計一塊電路板才能節省空間，又能自己安排按鈕位置以及充電等線路。
- 電池130mAh太小了，大概24小時都撐不到，可以從優化程式（螢幕暗時感測器不動作），以及關掉Arduino的timer之類的方式來節電。並且我發現經過十次左右將鋰電池耗盡再充滿，會讓電池的容量越來越小，而讓手錶越來越快就沒電了，是因為電池本身保護線路不佳，還是充電器電路設計的問題還需要研究一下。
- 外殼是最麻煩的事，從設計開始就應該考量尺寸等相關問題。
- 下一版應加上藍牙晶片，讓手錶有通訊的功能才能真的叫做Smart watch
一般的電子錶或手錶,待機電流是uA等級(通常小於50uA),所以換一次電池可以撐超過一年,但是Arduino的晶片待機電流是mA等級,差1千倍,所以撐不到一天就沒電,光Arduino板子上的貼片led,耗電量就超過1mA以上了,除非把led 解焊拿掉,並用更省電的晶片來做,不然待機是個問題,或者每天充電
回覆刪除感謝你的資訊！用Arduino來做電子錶本來就太奢侈了，要做穿戴式設備可能要用其它的Solution，或者外接比較大的電池啦。
回覆刪除話說回來，這個專案的主要目的是將MCU、螢幕、sensor、RTC、電池等電子產品中常見的元件給串接起來，耗電量這個議題就值得另外好好研究啦。