Horloge connecté NTC

Fiche de projet de KPOMADJE Jécolia Miriam

Système d’Horloge connectée NTP (Smart Clock ESP8266)

​Description courte

​Solution embarquée et autonome de réveil connecté basée sur un microcontrôleur ESP8266. Elle combine une synchronisation horaire ultra précises par Internet via protocole NTP, une sauvegarde locale du temps sur horloge temps réel (RTC DS1302), un affichage 7 segments (TM1637) et un cycle d'alarme répétitif intelligent (5 minutes de sonnerie / 5 minutes de pause) jusqu'à désactivation manuelle.  

​Description détaillée

​1. Contexte

​Dans la vie quotidienne, la ponctualité repose sur des outils de gestion du temps fiables. Les réveils électroniques traditionnels souffrent souvent de dérivées horlogères (perte ou gain de quelques minutes par mois) et nécessitent des réglages manuels fastidieux lors des changements d'heure ou des coupures de courant. L'intégration des technologies IoT et du Wi-Fi permet aujourd'hui de créer des objets du quotidien autonomes, toujours à l'heure exacte et dotés d'ergonomies avancées.  

​2. Problème résolu

​Ce projet résout deux limites majeures des réveils classiques :

​La dérive temporelle et la perte d'heure : Grâce à la double couche réseau (NTP) et matérielle (RTC avec pile de sauvegarde), le réveil garantit une précision à la seconde près, même après une panne de courant ou un redémarrage.  

​La désactivation involontaire du réveil : La plupart des réveils s'arrêtent définitivement au bout d'une minute de sonnerie. Ce projet implémente une logique de persistance (cycle infini de 5 min d'alarme sonore/visuelle alternées avec 5 min de silence) qui force l'utilisateur à se lever pour appuyer sur le bouton STOP. 

3. Solution proposée

​Le système repose sur un microcontrôleur ESP8266 logé au sein d'un boîtier personnalisé. Il s'interface en Wi-Fi avec des serveurs de temps NTP pour mettre à jour automatiquement un module horloge RTC DS1302. L'heure est affichée en continu sur un écran 4 digits TM1637. L'utilisateur dispose de deux boutons pour régler l'heure d'alarme et d'un bouton STOP dédié. Un buzzer et une LED unique fournissent une alerte visuelle et sonore multi-fréquence.  

​4. Fonctionnement général

​Initialisation & Synchro : Au démarrage, l'ESP8266 se connecte au réseau Wi-Fi, interroge un serveur NTP (ex: pool.ntp.org) pour obtenir l'heure exacte, puis enregistre ce horodatage dans le module RTC DS1302. Une resynchronisation a lieu automatiquement toutes les 6 heures.  

​Mode Nominal : L'écran TM1637 affiche l'heure courante (avec clignotement du double-point). Entre la 50ᵉ et la 55ᵉ seconde de chaque minute, l'écran bascule brièvement pour afficher la date (Jour/Mois). La LED rouge demeure allumée comme voyant d'état fixe.  

​Réglage Alarme : L'appui sur les boutons HEURE (D3) ou MINUTE (D4) permet de définir l'heure de réveil, affichée pendant 2 secondes sur l'écran.  

​Mode Alarme (Répétition infinie) : À l'heure programmée, l'alarme se déclenche. Un cycle temporisé de 10 minutes s'initialise :  

​Phase 1 (0 à 5 min) : Le buzzer émet une mélodie alternative à deux tonalités (800 Hz / 1200 Hz) synchrone avec le clignotement de la LED rouge.  

​Phase 2 (5 à 10 min) : Pause silencieuse de 5 minutes, la LED repasse au fixe.  

​Boucle : Ce cycle repart à zéro tant que le bouton STOP (GPIO 3 / RX) n'est pas actionné.  

5. ​Fonctionnalités principales

​Synchronisation Automatique NTP : Mise à l'heure automatique par Internet sans réglage manuel initial.  

​Horloge Temps Réel (RTC) autonome : Maintien de l'heure grâce à la puce DS1302, réduisant l'accès Wi-Fi et assurant le fonctionnement hors-ligne.  

​Affichage Dynamique Multi Fonction : bascule automatique entre l'affichage de l'heure (HH:MM) et la date courte (JJ:MM).  

​Gestion d'Alarme Persistante : Alarme intelligente cadencée à 50 % de rapport cyclique (5 min ON / 5 min OFF) pour garantir le réveil de l'utilisateur.  

​Alerte Sonore & Visuelle Multi-fréquence : Tonalités alternées au buzzer et clignotement de la LED de statut lors de la sonnerie.  

​Architecture Matérielle Sécurisée : Choix des broches optimisées pour éviter les conflits au démarrage de l'ESP8266 (Bouton STOP affecté à la broche RX).  

​6. Technologies utilisées

Matériels

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Logiciel et Protocoles

• Langage et IDE: C++ embarqué sous Arduino IDE

• Librairies clés: ​ESP8266WiFi.h (Gestion de la couche réseau Wi-Fi).

time.h (Gestion du protocole NTP et conversion des structures horaires).  

​RtcDS1302.h (Pilote de communication à 3 fils avec l'horloge externe).  

​TM1637Display.h (Commande du protocole série à 2 fils du panneau d'affichage).  

• Protocole Réseau : UDP / NTP (Network Time Protocol) pour la récupération des horodatages UNIX.  

• Plateforme Cloud : Architecture IoT Youpilab IoT dédiée à la réception et au stockage variable.

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Applications

​Usage Résidentiel & Domotique : Réveil autonome d'appoint pour chambre à coucher sans dépendance à une application mobile.  

​Éducation & Prototypage (Maker) : Excellent projet support pour l'apprentissage des microcontrôleurs (ESP8266), de la gestion des temps non-bloquants avec millis(), de la communication bus (RTC, TM1637) et des protocoles réseau (NTP).  

​Projets Académiques & Concours : Démonstrateur fonctionnel intégrant de la conception d'interface, du câblage électronique et de la fabrication de structure/boîtier.