Chapter 12. OLED와 RTC를 이용한 스마트 시계

고해상도 0.96인치 OLED와 정밀 시간 모듈(RTC)을 이용해 나만의 탁상시계를 만듭니다. I2C 버스 하나에 두 개의 장치를 연결하는 방법(Daisy Chain)을 학습합니다.

12.1 준비물과 연결 핀

I2C는 여러 장치를 같은 선에 연결할 수 있습니다. 중요한 것은 모든 장치의 SDA는 SDA끼리, SCL은 SCL끼리 묶고 주소가 겹치지 않는지 확인하는 것입니다.

12.2 DS3231 기반 스마트 시계 소스 코드

사전 준비: Thonny 패키지 관리자에서 ssd1306 라이브러리를 설치해야 합니다.

import machine
import ssd1306
import time

DS3231_ADDR = 0x68
OLED_ADDR = 0x3C

i2c = machine.I2C(0, sda=machine.Pin(8), scl=machine.Pin(9), freq=400000)
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c, addr=OLED_ADDR)

def bcd_to_dec(value):
    return (value >> 4) * 10 + (value & 0x0F)

def dec_to_bcd(value):
    return ((value // 10) << 4) | (value % 10)

def set_ds3231(year, month, day, weekday, hour, minute, second):
    data = bytearray(7)
    data[0] = dec_to_bcd(second)
    data[1] = dec_to_bcd(minute)
    data[2] = dec_to_bcd(hour)
    data[3] = dec_to_bcd(weekday)
    data[4] = dec_to_bcd(day)
    data[5] = dec_to_bcd(month)
    data[6] = dec_to_bcd(year - 2000)
    i2c.writeto_mem(DS3231_ADDR, 0x00, data)

def read_ds3231():
    data = i2c.readfrom_mem(DS3231_ADDR, 0x00, 7)
    second = bcd_to_dec(data[0] & 0x7F)
    minute = bcd_to_dec(data[1])
    hour = bcd_to_dec(data[2] & 0x3F)
    weekday = bcd_to_dec(data[3])
    day = bcd_to_dec(data[4])
    month = bcd_to_dec(data[5] & 0x1F)
    year = 2000 + bcd_to_dec(data[6])
    return year, month, day, weekday, hour, minute, second

def draw_clock(now):
    year, month, day, weekday, hour, minute, second = now
    oled.fill(0)
    oled.text("SMART CLOCK", 18, 0)
    oled.hline(0, 12, 128, 1)
    oled.text(f"{year}-{month:02d}-{day:02d}", 18, 22)
    oled.text(f"{hour:02d}:{minute:02d}:{second:02d}", 30, 42)
    oled.show()

devices = i2c.scan()
print("I2C devices:", [hex(addr) for addr in devices])

if DS3231_ADDR not in devices:
    oled.fill(0)
    oled.text("RTC not found", 12, 24)
    oled.text("Check wiring", 14, 42)
    oled.show()
    raise RuntimeError("DS3231 not found")

# 최초 1회만 시간을 맞출 때 사용하고, 맞춘 뒤에는 주석 처리하세요.
# set_ds3231(2026, 6, 2, 2, 12, 0, 0)

print("Smart Clock 가동...")

while True:
    now = read_ds3231()
    draw_clock(now)
    time.sleep(1)

12.3 동작 흐름

프로그램은 먼저 I2C 버스에서 OLED와 DS3231이 보이는지 확인합니다. RTC가 연결되어 있으면 DS3231의 BCD 형식 시간 데이터를 읽어 사람이 읽는 숫자로 바꾸고, OLED에 날짜와 시간을 1초마다 다시 그립니다. 한 번 시간을 맞춘 뒤에는 DS3231의 배터리가 시간을 계속 유지합니다.

🏆 과제 해결해보기!

WEEKDAY_KR = ["", "월", "화", "수", "목", "금", "토", "일"]  # 인덱스 0은 사용 안 함

def draw_clock(now):
    year, month, day, weekday, hour, minute, second = now
    day_kr = WEEKDAY_KR[weekday]
    oled.fill(0)
    oled.text("SMART CLOCK", 18, 0)
    oled.hline(0, 12, 128, 1)
    oled.text(f"{year}-{month:02d}-{day:02d}({day_kr})", 6, 22)
    oled.text(f"{hour:02d}:{minute:02d}:{second:02d}", 30, 42)
    oled.show()

ALARM_HOUR = 7
ALARM_MINUTE = 30

while True:
    now = read_ds3231()
    year, month, day, weekday, hour, minute, second = now

    if hour == ALARM_HOUR and minute == ALARM_MINUTE and second == 0:
        oled.fill(0)
        oled.text("ALARM!", 40, 20)
        oled.text("Wake up!", 30, 40)
        oled.show()
    else:
        draw_clock(now)

    time.sleep(1)

12.4 Wokwi 시뮬레이션으로 실습하기

Chapter 1(1.8)에서 소개한 Wokwi 온라인 시뮬레이터에서 OLED와 RTC 조합을 미리 연습해볼 수 있습니다.

아래 diagram.json을 Wokwi 프로젝트의 diagram 편집기에 붙여넣고, main.py에는 위 12.2절의 코드를 그대로 붙여넣은 뒤 초록색 ▶️ 재생 버튼을 누르면 OLED에 시간이 표시되는지 확인할 수 있습니다.

{
  "version": 1,
  "author": "Pico 2 Guide",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "wokwi-pi-pico", "id": "pico", "top": 0, "left": 0, "attrs": { "env": "micropython-20231005-v1.21.0" } },
    { "type": "wokwi-ssd1306", "id": "oled1", "top": -60, "left": 120, "attrs": { "i2cAddress": "0x3c" } },
    { "type": "wokwi-ds1307", "id": "rtc1", "top": 40, "left": 120, "attrs": {} }
  ],
  "connections": [
    [ "pico:GP8", "oled1:SDA", "green", [] ],
    [ "pico:GP9", "oled1:SCL", "yellow", [] ],
    [ "pico:GP8", "rtc1:SDA", "green", [] ],
    [ "pico:GP9", "rtc1:SCL", "yellow", [] ],
    [ "oled1:VCC", "pico:3V3", "red", [] ],
    [ "oled1:GND", "pico:GND", "black", [] ],
    [ "rtc1:VCC", "pico:3V3", "red", [] ],
    [ "rtc1:GND", "pico:GND", "black", [] ]
  ]
}