ArduinoとRTCモジュールRX8900を使ったLCD時計の製作（２）：電波時計モジュールで時刻合わせ

//下記スケッチ中の「//----LCD時計x---」５箇所がLCD時計に関係するスケッチ
//それ以外のコードが電波時計モジュールから取得した日時信号をシリアルモニタに表示するスケッチ
//----LCD時計1--------------------------------------------
#include <Wire.h>          //Arduino IDE のI2Cライブラリ
#include <TimeLib.h>       //https://github.com/PaulStoffregen/Time
#include <RX8900RTC.h>     //https://github.com/citriena/RX8900RTC
#include <LcdCore.h>       //http://100year.cocolog-nifty.com/blog/2012/05/arduinoliquidcr.html
#include <LCD_ACM1602NI.h> //http://100year.cocolog-nifty.com/blog/2012/05/i2clcdarduino-b.html
RX8900RTC RTC;
LCD_ACM1602NI lcd(0xa0);   //0xa0は液晶モジュールのI2Cアドレス
//--------------------------------------------------------

char curr; //現在の読み込み値
char prev; //前回の読み込み値
long c_time; //ループ処理の経過時間
long p_time; //前回のループ処理の経過時間
long s_time; //ループ処理の経過時間の差分
char m01_code; //コード仕分け値（M、0、1）
int rp; //秒のカウント
int ct; //ループ回数のカウント、積算値
int ct_prev; //前回ループ時の回数
int ct_subt; //ループ回数の差分、正常読み込みであれば毎ループ終了時は「60」
int st_rec;  //受信フラグ（初期化、成功、失敗）
char d2bits[61]; //60間の読み込み値格納、null終端

void setup() {
Serial.begin( 9600 );
pinMode(2,INPUT); //D2ピンをINPUTモードに設定
c_time = 0;
p_time = 0;
s_time = 0;
m01_code = '0';
ct = 0;
ct_prev = 0;
ct_subt = 0;
st_rec  = 0; //受信フラグ：初期化

//----LCD時計2--------------------------------------------
Wire.begin();     //I2C初期化
lcd.begin(16, 2); //ディスプレイの行数(16)と桁数(2)
RTC.init();       //RTC初期化
//RTC.get()よりcompileTime()が新しい時はcompiletimeをRTC.set
time_t time_now, compiletime;;
time_now = RTC.get();
compiletime = compileTime();
if (time_now < compiletime) {
RTC.set(compiletime);  // set compiled time to RTC
//日時の手動設定（second, minute, hour, dayofweek, day, month, year）
//tmElements_t tm = {0, 0, 0, 4, 24, 3, CalendarYrToTm(2023)}; 
//RTC.write(tm);
}
//--------------------------------------------------------

}

 void loop() {
//----LCD時計3--------------------------------------------
serialTime(RTC.read());
//--------------------------------------------------------
//D2ポートから受信データの読み込み
  curr = digitalRead( 2 );
//前回読み込み値と現在の読み込み値の比較
    if( prev != curr ) {
      c_time = millis(); //ループ処理の経過時間(ms) 
//デジタルポートD2が 0（LOW）の場合の処理
      if( curr == LOW ) {
//前回処理と時間差がある場合のみ実行
        s_time = c_time - p_time;
//コード仕分け（パルス幅：M、P0～P5 200ms < 1：500ms < 0：800ms ）
        //M、P0～P5 （200ms）の判定：マージンを見込んで(300ms)
        if( s_time < 300 ) { //マージンを見込んで300ms
          ct++;
          //前のコードがMか（Mが2回続いているか）のチェック、初期マーカー位置の判定
          //毎時15分と45分のコールサイン(モールス符号)受信時にctとct_prevの値はリセット
          if( m01_code == 'M' ) {  
            rp = 0; //60回（秒のカウント）のリセット、初期マーカー位置
            Serial.println( "" );
                         Serial.print( "読み込んだデータ数：" );
                         //Serial.print( ct ); 
                         //Serial.print( " - " );
                         //Serial.print( ct_prev ); 
                         //Serial.print( " = " );
            ct_subt = ct - ct_prev;
                         Serial.print( ct_subt ); 

//配列（タイムコード）をシリアルモニタに表示して確認
Serial.print( " ( " );
for(int mp=0;mp<60;mp++){
char c = char(d2bits[mp]);
Serial.print(c);
 }
Serial.print( " ) " );
Serial.println( "" );
//配列（タイムコード）内のマーカー位置の確認
int mp_chk = 0;
if(d2bits[0]=='M' && d2bits[9]=='M' && d2bits[19]=='M' && d2bits[39]=='M' && d2bits[49]=='M' && d2bits[59]=='M'){ 
 mp_chk = 1;
} else{
 mp_chk = 2; 
}
Serial.print( "マーカー位置の確認：" );
if( mp_chk == 1 ){ Serial.print( "OK" );}
if( mp_chk == 2 ){ Serial.print( "NG" );}
Serial.print( " ( " );
Serial.print( d2bits[0] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[9] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[19] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[29] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[39] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[49] );
Serial.print( "-" );
Serial.print( d2bits[59] );
Serial.println( " )" );
//60秒間のデータが揃ったか、マーカー位置チェックOKかの判定
if( ct_subt == 60 && mp_chk == 1) {
            st_rec  = 1; //受信フラグ：成功
//配列d2bitsから1bit毎に時刻データ取り出し、重みづけ
//分
int min = 0;
if(d2bits[8]=='1'){ min = min + 1; }
if(d2bits[7]=='1'){ min = min + 2; }
if(d2bits[6]=='1'){ min = min + 4; }
if(d2bits[5]=='1'){ min = min + 8; }
if(d2bits[3]=='1'){ min = min + 10; }
if(d2bits[2]=='1'){ min = min + 20; }
if(d2bits[1]=='1'){ min = min + 40; }
//時
int hour = 0;
if(d2bits[18]=='1'){ hour = hour + 1; }
if(d2bits[17]=='1'){ hour = hour + 2; }
if(d2bits[16]=='1'){ hour = hour + 4; }
if(d2bits[15]=='1'){ hour = hour + 8; }
if(d2bits[13]=='1'){ hour = hour + 10; }
if(d2bits[12]=='1'){ hour = hour + 20; }
//通算日
int day = 0;
if(d2bits[33]=='1'){ day = day + 1; }
if(d2bits[32]=='1'){ day = day + 2; }
if(d2bits[31]=='1'){ day = day + 4; }
if(d2bits[30]=='1'){ day = day + 8; }
if(d2bits[28]=='1'){ day = day + 10; }
if(d2bits[27]=='1'){ day = day + 20; }
if(d2bits[26]=='1'){ day = day + 40; }
if(d2bits[25]=='1'){ day = day + 80; }
if(d2bits[23]=='1'){ day = day + 100; }
if(d2bits[22]=='1'){ day = day + 200; }
//西暦(下2桁)
int year = 0;
if(d2bits[48]=='1'){ year = year + 1; }
if(d2bits[47]=='1'){ year = year + 2; }
if(d2bits[46]=='1'){ year = year + 4; }
if(d2bits[45]=='1'){ year = year + 8; }
if(d2bits[44]=='1'){ year = year + 10; }
if(d2bits[43]=='1'){ year = year + 20; }
if(d2bits[42]=='1'){ year = year + 40; }
if(d2bits[41]=='1'){ year = year + 80; }
//西暦(4桁)
int ayear = ( year + 2000 ) ;
//曜日
int youbi = 0;
if(d2bits[52]=='1'){ youbi = youbi + 1; }
if(d2bits[51]=='1'){ youbi = youbi + 2; }
if(d2bits[50]=='1'){ youbi = youbi + 4; }
//１分加算と分、時、日、年、うるう年、曜日への影響反映
min++; //1分加算
if(min>=60){ min=0; hour++;
  if(hour>=24){ hour=0; day++;
    int leap_year = ( (1 / (ayear % 4 + 1)) * (1 - 1 / (ayear % 100 + 1)) + (1 / (ayear % 400 + 1)) ); //うるう年判定
    int set_year = ( 365 + leap_year );
    if(day > set_year ){ day=1; year++; }
    youbi++;
    if( youbi>=7){ youbi=0; }
  }
}
//通算日から月、日への変換
int t_day = 0; //通算日の計算用
int mm; //月
int dd; //日
int leap_year = ( (1 / (ayear % 4 + 1)) * (1 - 1 / (ayear % 100 + 1)) + (1 / (ayear % 400 + 1)) ); //うるう年判定
int mdtable[2][12] = { 31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31, 31,29,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31 }; //通年とうる年の日数
//1月から順に月の日数を引いて月、日を算出
for(int i=0;i<12;i++){
  if((t_day + mdtable[leap_year][i])>=day){
    mm = i+1;
    dd = day - t_day;
    break;
  }
  t_day = t_day + mdtable[leap_year][i];
}
//曜日を3桁英字への変換
char dayofweek[7][4] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"} ;
char f_youbi[4];
strcpy(f_youbi, dayofweek[youbi]);
//日時をシリアルモニタに表示して確認
Serial.print( "日時変換：" );
                Serial.print(ayear);
            Serial.print( "/" );
                Serial.print(mm);
            Serial.print( "/" );
                Serial.print(dd);
            Serial.print( "(" );
                Serial.print(f_youbi);
            Serial.print( ")" );
            Serial.print( " " );
                Serial.print(hour);
            Serial.print( ":" );
                Serial.print(min);
            Serial.print( ":" );
                Serial.print(rp); //秒
            Serial.println( "" );

//----LCD時計4--------------------------------------------
//受信した日時データをRTCに書込み
tmElements_t tm = {rp, min, hour, youbi, dd, mm, CalendarYrToTm(ayear)}; 
RTC.write(tm);
//--------------------------------------------------------

            } else {
            //配列クリア
             for(int i=0;i<60;i++){
             d2bits[i] = ' ';
             }
            //受信フラグ：失敗
            st_rec  = 9;
            Serial.println( "日時変換：SKIP" );
            }
            Serial.println( "" );
          ct_prev = ct; 
          }
          Serial.print( "M" );
                    Serial.print( "(" );
                    Serial.print( rp ); //マーカー位置の番号
                    Serial.print( ")" );
          m01_code = 'M';
          d2bits[rp] = 'M'; //rp番目の配列に格納
                  rp++; //60ループ回のカウントアップ
        //1（500ms）の判定：マージンを見込んで(600ms)
        } else if( s_time < 600 ) {
          ct++;
          Serial.print( "1" );
          d2bits[rp] = '1'; //rp番目の配列に格納
          m01_code = '1';
                  rp++; //60回ループのカウントアップ
        //0（800ms）の判定
        } else {
          ct++;
          Serial.print( "0" );
          d2bits[rp] = '0'; //rp番目の配列に格納
          m01_code = '0'; 
                  rp++; //60回ループのカウントアップ
        } 
      }
    }
  prev = curr;  //現在の読み込み値を保存
  p_time = c_time; //現在の経過時間(ms)を保存
}


//----LCD時計5---------------------------------------------
//秋月I2C液晶ディスプレイに日時を表示
void serialTime(tmElements_t tm) {
//年月日の表示
lcd.setCursor(0, 0);
lcd.print(tmYearToCalendar(tm.Year));
lcd.setCursor(4, 0);
lcd.print("/");
lcd.setCursor(5, 0);
lcdzeroSup(tm.Month);
lcd.setCursor(7, 0);
lcd.print("/");
lcd.setCursor(8, 0);
lcdzeroSup(tm.Day);
//曜日の表示 0=日曜  1=月曜  2=火曜  3=水曜  4=木曜  5=金曜  6=土曜
int day_week ;
char DayWeekData[7][4] = {"Sun","Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat"} ;
day_week = getDayWeek(tmYearToCalendar(tm.Year), tm.Month, tm.Day) ;
lcd.setCursor(11, 0);
lcd.print("(");
lcd.print(DayWeekData[day_week]) ;
lcd.print(")");
//時分秒の表示
lcd.setCursor(0, 1);
lcdzeroSup(tm.Hour);
lcd.setCursor(2, 1);
lcd.print(":");
lcd.setCursor(3, 1);
lcdzeroSup(tm.Minute);
lcd.setCursor(5, 1);
lcd.print(":");
lcd.setCursor(6, 1);
lcdzeroSup(tm.Second);
lcd.setCursor(12, 1);
//受信状況の表示
       if (st_rec == 0) {
    lcd.print( "ini" ); //初期化完了
  }else if(st_rec == 1) {
    lcd.print( "rec" ); //受信成功
  }else if(st_rec == 9) {
    lcd.print( "---" ); //受信失敗
  }else{
    lcd.print( "ooo" );
  }
}
//曜日の計算（ツェラー(Zeller)の公式)
int getDayWeek(int year,int month,int day) {
int w ;
if(month < 3) {
year = year - 1;
month = month + 12 ;
 }
w = (year + (year/4) - (year/100) + (year/400) + (13*month+8)/5 + day ) % 7;
return w;
}
//月、日、時、分、秒が0～9の場合、1桁目を 空白 もしくは 0 に置換
void lcdzeroSup(int digit) {
if(digit < 10)
lcd.print(' '); //現在「空白」
lcd.print(digit);
}
// function to return the compile date and time as a time_t value
// from alarm_ex1.ino in Arduino DS3232RTC Library sample sketch by Jack Christensen.
time_t compileTime() {
const time_t FUDGE(10);    //fudge factor to allow for upload time, etc. (seconds, YMMV)
const char *compDate = __DATE__, *compTime = __TIME__, *months = "JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec";
char compMon[4], *m;
strncpy(compMon, compDate, 3);
compMon[3] = '\0';
m = strstr(months, compMon);
tmElements_t tm;
tm.Month = ((m - months) / 3 + 1);
tm.Day = atoi(compDate + 4);
tm.Year = atoi(compDate + 7) - 1970;
tm.Hour = atoi(compTime);
tm.Minute = atoi(compTime + 3);
tm.Second = atoi(compTime + 6);
time_t t = makeTime(tm);
return t + FUDGE;        //add fudge factor to allow for compile time
}
//--------------------------------------------------------