În acest articol vă veți familiariza cu un excelent modul de ceas în timp real alimentat de baterie.

Cu acest modul, puteți urmări timpul în proiectele dvs. Arduino chiar și în cazul reprogramarii sau a unei pene de curent. Acesta este unul dintre elementele necesare pentru proiectele de ceasuri deșteptătoare, alarme și luarea de citiri de la senzori în timp real. Unul dintre cele mai populare modele de modul de ceas în timp real este DS1307. Aici ne vom concentra. Modulul se potrivește perfect cu microcontrolerele Arduino, care au putere logică de 5 V.

Caracteristici ale modulului de la compania de producție Adafruit (chinezii oferă opțiuni similare de trei până la patru ori mai ieftine):

• Totul este inclus: cip, ham, baterie;
• Ușor de asamblat și ușor de utilizat;
• Se instalează pe orice placă sau se conectează direct folosind fire;
• Există biblioteci excelente și exemple de schițe;
• Doua gauri pentru montare;
• Durata muncii - aproximativ cinci ani!

Modulul de ceas în timp real poate fi deja lipit sau poate fi vândut ca componente separate, lipirea cărora va dura aproximativ 15 minute, nu mai mult.

Ce este un ceas în timp real?

Un ceas în timp real este... un ceas. Modulul funcționează cu putere autonomă - baterii și continuă să numere timpul invers, chiar dacă energia este pierdută pe proiectul tău Arduino. Folosind un modul în timp real, puteți urmări timpul chiar dacă doriți să faceți modificări schiței și să reprogramați microcontrolerul.

Majoritatea microcontrolerelor, inclusiv Arduino, au un contor de timp încorporat numit millis(). Există, de asemenea, cronometre încorporate în cip care pot urmări perioade mai lungi de timp (minute sau zile). Deci, de ce aveți nevoie de un modul separat de ceas? Principala problemă este că millis() urmărește doar timpul din momentul în care este aplicată puterea la Arduino. Adică, de îndată ce deconectați placa, cronometrul este resetat la 0. Păduchii Arduino nu știe ce este, de exemplu, joi sau 8 martie. Tot ce puteți obține de la contorul încorporat este „au trecut 14000 de milisecunde de la ultima pornire”.

De exemplu, ați creat un program și doriți să numărați timpul invers din acest moment. Dacă opriți alimentarea microcontrolerului, contorul de timp se va pierde. La fel ca și cu ceasurile chinezești ieftine: când bateria se epuizează, încep să clipească la 12:00.

În unele proiecte Arduino veți avea nevoie de un control fiabil al timpului, fără întreruperi. În astfel de cazuri este utilizat un modul extern de ceas în timp real. Cipul care este folosit în astfel de ceasuri ține evidența anilor și chiar știe câte zile sunt într-o lună (singurul lucru care de obicei nu este luat în considerare este trecerea la ora de vară și cea de iarnă, deoarece astfel de conversii sunt diferite în diferite părți ale lumii).

Figura de mai jos arată o placă de bază de computer cu un ceas în timp real DS1387. Ceasul folosește o baterie cu litiu, așa că a crescut în dimensiune.

Ne vom uita la un exemplu folosind ceasul în timp real DS1307. Acesta este un modul ieftin, ușor de utilizat, care durează câțiva ani cu o baterie mică.

Până când bateria din modul în sine se epuizează, DS1307 va păstra timpul, chiar dacă Arduino este deconectat sau reprogramat.

Nodurile care alcătuiesc modulul de ceas în timp real

Desen	Desemnare	Descriere	Producător	Cantitate
	IC2	Cip de ceas în timp real	DS1307	1
	Î1	32,768 KHz, cristal de 12,5 pF	Generic	1
	R1, R2	1/4W 5% 2.2Kohm rezistență Roșu, Roșu, Roșu, Auriu	Generic	2
	C1	Condensator ceramic de 0,1uF	Generic	1
		șină cu 5 pini (1x5)	Generic	1
	Baterie	baterie litiu 12mm 3V	CR1220	1
		Suport pentru baterii de 12 mm	Keystone 3001	1
	A plati		Industriile Adafruit	1

Asamblarea modulului de ceas în timp real

Fotografie	Explicații
	Pregătiți-vă pentru asamblare. Verificați dacă aveți toate piesele și instrumentele necesare. Puneți placa de circuite într-un menghină.
	Aplicați puțină lipire la borna negativă a bateriei.
	Instalați două rezistențe de 2,2 KΩ și un condensator ceramic. Cum exact le aranjați nu este important. Polaritatea nu contează. După aceasta, instalați cristalul (și simetric), suportul (suportul) pentru baterie și cipul de ceas în timp real. Cipul modulului în timp real trebuie instalat astfel încât marcajul (canelura) de pe cip să fie localizat în conformitate cu denumirea de pe placa de circuit. Privește cu atenție fotografia din stânga, cipul este instalat corect.
	Pentru a preveni căderea suportului bateriei, este mai bine să-l lipiți deasupra. După aceasta, întoarceți placa și lipiți pinii rămași.
	Scoateți contactele rămase de la rezistențe, cristal și condensator.
	Dacă doriți să utilizați pinii pentru a monta modulul pe o placă de circuit fără lipire, instalați șina de pini pe placa de breadboard, modulul RTC deasupra și lipiți pinii.
	Instalați bateria. Partea plată a bateriei ar trebui să fie deasupra. În medie, bateria va dura aproximativ 5 ani. Chiar dacă bateria este descărcată, nu lăsați slotul pentru baterie gol.

Biblioteca Arduino pentru lucrul cu DS1307

DS1307 se conectează cu ușurință la orice microcontroler cu putere logică de 5V și conectivitate I2C. Ne vom uita la conectarea și utilizarea acestui modul cu Arduino.

Vom folosi biblioteca RTClib pentru a obține și configura citiri de la DS1307. Dacă aveți întrebări despre instalarea bibliotecilor Arduino suplimentare, consultați aceste instrucțiuni.

Articolul discută un exemplu de ceas în timp real de la Adafruit, dar puteți folosi la fel de ușor analogi chinezi. Principiul de funcționare și conectare nu este diferit.

• CUMPĂRĂ Arduino Uno R3;
• CUMPĂRĂ Breadboard ;
• CUMPĂRĂ modul de ceas în timp real DS1307;

Există 5 pini pe ceasul real: 5V, GND, SCL, SDA și SQW.

• 5V este folosit pentru a alimenta chipul modulului ceasului în timp real atunci când îl întrebați pentru date de timp. Dacă semnalul de 5V nu este furnizat, cipul intră în modul de repaus.
• GND - punct comun. Trebuie conectat la circuit.
• SCL - contact de ceas i2c - este necesar pentru schimbul de date cu ceasul în timp real.
• SDA este un contact prin care datele din ceasul în timp real sunt transmise prin i2c.
• SQW face posibilă configurarea datelor de ieșire sub formă de undă pătrată. În cele mai multe cazuri, acest contact nu este utilizat.

Dacă ați configurat pinul analogic 3 (digital 17) să fie OUTPUT și HIGH și analogic pinul 2 (digital 16) să fie OUTPUT și LOW, puteți alimenta ceasul în timp real direct de la acești pini!

Conectați pinul analogic 4 de pe Arduino la SDA. Conectați pinul analogic 5 de pe Arduino la SCL.

Schiță pentru Arduino

Verificarea ceasului în timp real

Prima schiță care se rulează este un program care va citi datele din modulul de ceas în timp real o dată pe secundă.

Mai întâi, să vedem ce se întâmplă dacă scoatem bateria și o înlocuim cu alta în timp ce Arduino nu este conectat la USB. Așteptați 3 secunde și scoateți bateria. Ca rezultat, cipul de pe ceasul în timp real se va reporni. După aceea, lipiți codul de mai jos (codul poate fi încărcat și în Exemple→RTClib→ds1307 în Arduino IDE) și încărcați-l în Arduino.

Veți avea nevoie și de biblioteca OneWire.h, o puteți descărca

// funcții de dată și oră folosind ceasul în timp real DS1307 conectat prin I2C. Schița folosește biblioteca Wire lib

#include <Wire.h>

#include „RTClib.h”

Serial.begin(57600);

dacă (!RTC. isrunning()) (

Serial.println("RTC NU rulează!");

// RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

DateTime acum = RTC.now();

Serial.print("/");

Serial.print("/");

Serial.print(now.day(), DEC);

Serial.print(" ");

Serial.print(":");

Serial.print(":");

Serial.println();

Serial.print(now.unixtime());

Serial.print("s = ");

Serial.println("d");

// calculează data: 7 zile și 30 de secunde

DateTime viitor(now.unixtime() + 7 * 86400L + 30);

Serial.print(" acum + 7d + 30s: ");

Serial.print(future.year(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(future.month(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(future.day(), DEC);

Serial.print(" ");

Serial.print(future.hour(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(future.minute(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(future.second(), DEC);

Serial.println();

Serial.println();

Acum deschideți fereastra monitorului serial și asigurați-vă că rata de transmisie este setată corect: 57600 bps.

Ca rezultat, ar trebui să vedeți ceva de genul acesta în fereastra monitorului serial:

Dacă ceasul în timp real își pierde puterea, va afișa 0:0:0. Secundele nu vor mai conta. După setarea orei, va începe o nouă numărătoare inversă. Din acest motiv, bateria nu poate fi scoasă în timp ce modulul ceasului în timp real funcționează.

Setarea orei pe modulul ceas

În aceeași schiță, decomentați linia care începe cu RTC.adjust:

// linia de mai jos este folosită pentru a seta data și ora ceasului

RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

Procesul de setare a datei și orei este foarte elegant. Această linie conține date de la contorul dvs. de pe computerul dvs. personal (la momentul în care este compilat codul). Aceste date sunt folosite pentru a intermite modulul de ceas în timp real. Adică, dacă ora de pe computer este setată incorect, vă recomandăm să remediați mai întâi această eroare și apoi să treceți la intermiterea modulului de ceas pentru Arduino.

După configurare, deschideți monitorul serial și asigurați-vă că ceasul este setat corect:

Toate. De acum înainte și în următorii câțiva ani, nu va mai fi nevoie să configurați DS1307.

Timp de citire de la DS1307

Odată ce ceasul în timp real DS1307 este configurat, acesta îi poate trimite interogări. Să ne uităm la partea din schiță care implementează aceste interogări.

DateTime acum = RTC.now();

Serial.print(acum.an(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(acum.lună(), DEC);

Serial.print("/");

Serial.print(now.day(), DEC);

Serial.print(" ");

Serial.print(now.hour(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(acum.minut(), DEC);

Serial.print(":");

Serial.print(acum.second(), DEC);

Serial.println();

În esență, există o opțiune pentru obținerea timpului folosind un ceas în timp real. Pentru a face acest lucru, utilizați funcția now(), care returnează un obiect DateTime. Acest obiect conține date despre an, lună, zi, oră, minut și secundă.

Există o serie de biblioteci de ceasuri în timp real care oferă funcții precum RTC.year() și RTC.hour(). Aceste funcții scot anul și ora separat. Dar utilizarea lor vine cu o serie de probleme: dacă faceți o solicitare de afișare a minutelor la un moment dat, de exemplu, 3:14:59, adică chiar înainte ca citirea minutelor să fie egală cu „15” (3:15: 00), datele rezultate vor fi egale cu 3:14:00 - adică veți pierde un minut.

În general, utilizarea unor funcții separate pentru apelarea orei sau a anului este justificată numai dacă acuratețea controlului timpului cu o distanță de un minut/an nu este critică pentru proiectul dvs. (de regulă, aceasta este în cazurile în care sunt luate citiri). rar - o dată pe zi, o dată pe săptămână). În orice caz, dacă doriți să evitați erorile în citiri, utilizați acum(), iar din datele primite extrageți citirile de care aveți nevoie (minute, ani etc.).

Există un alt format de date pe care îl putem afla - numărul de secunde de la miezul nopții, 1 ianuarie 1970. Funcția unixtime() este utilizată pentru aceasta:

Serial.print(" din 1970 = ");

Serial.print(now.unixtime());

Serial.print("s = ");

Serial.print(now.unixtime() / 86400L);

Serial.println("d");

Deoarece există 60*60*24 = 86400 de secunde într-o zi, puteți converti valoarea rezultată în zile și ani. O opțiune foarte convenabilă dacă trebuie să urmăriți cât timp a trecut de la ultima solicitare. De exemplu, dacă au trecut 5 minute de când Arduino a accesat ultima dată ceasul în timp real DS1307, valoarea returnată de funcția unixtime() va fi mai mare de 300.

Lasă-ți comentariile, întrebările și împărtășește-ți experiențele personale mai jos. Noi idei și proiecte se nasc adesea în discuții!