Arduino uno как подключить модуль часов

Программа:

В зависимости от того какой модуль Вы подключаете, необходимо в программе указать

Для DS1307:

Для DS1302 :

Для DS3231 :

Пример установки текущего времени в RTC модуль (DS1307):

Пример считывания текущего времени с RTC модуля (DS1307) и вывод в «Последовательный порт» :

Преимущества библиотеки:

— библиотека имеет внутренние функции аппаратной обработки протоколов передачи данных I2C и SPI, а следовательно не требует подключения дополнительных библиотек, но и не конфликтует с ними, если таковые всё же подключены.

— библиотека имеет внутренние функции программой обработки протокола передачи данных 3-Wire

— для инициализации модуля необходимо вызвать функцию begin с названием модуля.

— подключение модулей осуществляется к аппаратным выводам arduino используемой шины (за исключением 3-Wire)

— простота установки и чтения времени функциями settime и gettime

функция settime может устанавливать дату и время, как полностью, так и частично (например только минуты, или только день, и т.д.)

функция gettime работает как функция date в php, возвращая строку со временем, но если её вызвать без параметра, то функция ничего не вернёт, а время можно прочитать из переменных в виде чисел.

— библиотека расширяемая, то есть для того, чтоб она работала с новым модулем, нужно указать параметры этого модуля в уже существующих массивах файла RTC.h (тип шины, частота шины в кГц, режимы работы, адреса регистров и т.д.), как всё это сделать, описано в файле extension.txt

Таким образом добавив новый модуль в библиотеку, мы лишь увеличим область занимаемой динамической памяти на

36 байт, при этом не затронув область памяти программ.

— при вызове функции begin, библиотека читает флаги регистров модуля и при необходимости устанавливает или сбрасывает их так, чтоб модуль мог работать от аккумуляторной батареи, а на программируемом выводе меандра (если таковой у модуля есть) установилась частота 1Гц, тогда этот вывод можно использовать в качестве внешнего посекундного прерывания.

— при работе с модулем DS1302 не нужны никакие резисторы на выводе GND (которые нужны для его работы с другими библиотеками этого модуля), это достигнуто тем, что для шины 3-Wire указана конкретная частота 10кГц, не зависимо от частоты CPU arduino.

— в библиотеке реализована еще одна не обязательная функция period, принимающая в качестве единственного аргумента — количество минут (от 1 до 255)

если в течении указанного времени была вызвана функция gettime несколько раз, то запрос к модулю по шине будет отправлено только в первый раз, а ответом на все остальные запросы будет сумма времени последнего ответа модуля и времени прошедшего с этого ответа.

Функцию period достаточно вызвать один раз.

Источник

Урок 18. Подключение RTC часы реального времени с кнопками

В этом уроке мы научимся не только выводить, но и устанавливать время RTC модуля при помощи трёх кнопок.

Нам понадобится:

• Arduino х 1шт.
• RTC модуль Trema на базе чипа DS1307 х 1шт.
• LCD дисплей LCD1602 IIC/I2C(синий) или LCD1602 IIC/I2C(зелёный) х 1шт.
• Trema Shield х 1шт.
• Trema-модуль i2C Hub х 1шт.
• Trema-модуль кнопка c проводами х 3шт.
• Шлейф «мама-мама»для шины I2С х 2шт.

Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

• Библиотека iarduino_RTC (для подключения RTC часов реального времени DS1302, DS1307, DS3231)
• Библиотека LiquidCrystal_I2C_V112 (для подключения дисплеев LCD1602 по шине I2C)

О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE .

Видео

Схема подключения:

Подключение модулей RTC и LCD, данного урока, осуществляется к аппаратным выводам SDA, и SCL.

подключение кнопок: кнопка «SET» к выводу 2, кнопка «UP» к выводу 3 и копка «DOWN» к выводу 4.

Код программы:

При подключении библиотеки «iarduino_RTC» нужно указать, с каким модулем ей работать, в данном случае это модуль Trema на базе чипа DS1307:

Аналогичный алгоритм действий при подключении библиотеки «LiquidCrystal_I2C» для работы с LCD дисплеем LCD1602 IIC/I2C(синий) или LCD1602 IIC/I2C(зелёный) :

Осталось подключить 3 кнопки: «SET», «UP» и «DOWN» . Для этого им нужно назначить номера выводов и указать, что эти выводы работают как вход:

В библиотеке «iarduino_RTC», для работы с датой и временем реализованы две функции: settime() — установка и gettime() — получение времени.

В библиотеке «iarduino_RTC» доступны 9 числовых переменных: seconds, minutes, hours, Hours, midday, day, weekday, month и year, значения которых обновляются после каждого вызова функции gettime(). Эти переменные мы будим использовать для изменения даты и времени.

Еще одна функция библиотеки «iarduino_RTC», которая нам понадобится, это blinktime(), она заставляет функцию gettime(), мигать одним из параметров времени (0 — не мигать, 1 — мигать секундами, 2 — мигать минутами, 3 — мигать часами, 4 — мигать днями и т.д.).

И последнее, о чем надо позаботиться перед созданием кода программы — это алгоритм работы кнопок и определение переменных

Алгоритм работы кнопок следующий:

• В режиме вывода даты или времени (обычный режим):
  • Кратковременное нажатие на кнопку SET переключает вывод даты и вывод времени
  • Удержание кнопки SET переводит часы в режим установки даты или времени (зависит от того, что было на дисплее, дата или время)
  • Кнопки UP и DOWN неактивны.
• В режиме установки даты или времени:
  • Кратковременное нажатие на кнопку SET — переход между устанавливаемыми параметрами (сек, мин, час, дни, мес, год, д.н.)
  • Удержание кнопки SET выводит часы из режима установки
  • Каждое нажатие на кнопку UP увеличивает значение устанавливаемого параметра даты или времени
  • Каждое нажатие на кнопку DOWN уменьшает значение устанавливаемого параметра даты или времени

Исходя из алгоритма, нам понадобятся две переменные, назовем их: VAR_mode_SHOW и VAR_mode_SET . Первая будет указывать режим вывода (1-выводим_время, 2-выводим_дату). Вторая, будет указывать режим установки времени (0-нет, 1-сек, 2-мин, 3-час, 4-день, 5-мес, 6-год, 7-д.н.).

Источник

Arduino для начинающих. Урок 11. Подключение модуля часов реального времени DS3231

Продолжаем серию уроков «Arduino для начинающих«. Знакомимся с модулем часов реального времени DS3231. В статье видео-инструкция, листинги программ, назначение и способы подключения к Arduino модулей из семейства DS.

Модуль часов реального времени DS3231

Что такое модуль часов реального времени DS3231?

Модуль часов реального времени — это электронная схема, предназначенная для учета хронометрических данных (текущее время, дата, день недели и др.), представляет собой систему из автономного источника питания и учитывающего устройства.

Модуль DS3231 по сути представляет из себя обыкновенные часы. В платах Arduino уже есть встроенный датчик времени Millis, однако он работает только при поданном питании на плату. При отключении и дальнейшем включении Arduino отсчет времени Millis сбросится до нуля. А DS3231 имеет на борту батарейку, которая даже при отключенной плате Arduino продолжает «питать» модуль, позволяя ему измерять время.

Модуль можно использовать в качестве часов или будильника, построенных на базе плат Arduino. Или же в качестве оповещения для различных систем, к примеру в «Умном доме».

Технические характеристики DS3231:

• модуль производит подсчет часов, минут, секунд, дат, месяцев, лет (високосные года учитываются до 2100 года);
• для подключения к различным устройствам, часы подключаются по I2C интерфейсу.

32К — Выход, частота 32 кГц.

SQW — Программируемый выход Square-Wave сигнала.

SCL – Через этот пин по интерфейсу I2C происходит обмен данными с часами.

SDA – Через этот пин передаются данные с часов.

VCC – Питание часов реального времени, нужно 5 вольт. Если на этот пин не поступает напряжение, часы переходят в спящий режим.

GND — Земля.

Схема подключения часов реального времени DS3231 и простейшая программа

Пины SDA и SCL на разных платах Arduino:

Подключим модуль часов реального времени к Arduino UNO. SDA — пин A4, SCL — пин A5.

Для работы модели подойдет следующая программа (программу вы можете просто скопировать в Arduino IDE):

#include
iarduino_RTC time(RTC_DS3231);
void setup() <
delay(300);
Serial.begin(9600);
time.begin();
>
void loop() <
if(millis()%1000==0) < // если прошла 1 секунда
Serial.println(time.gettime(«d-m-Y, H:i:s, D»)); // выводим время
delay(1); // приостанавливаем на 1 мс, чтоб не выводить время несколько раз за 1мс
>
>

В данном скетче просто идет отсчет времени.

В первую очередь в сктече подключение библиотеки iarduino_RTC.h.

Там же укажите точное название своего модуля для корректной работы с ним.

Дальше укажите задержку включения модуля в сравнении с включением самой платы и укажите скорость для работы с монитором порта.

В итоге получаем вывод времени с модуля DS3231 в монитор порта. Идет вывод часов, минут, секунд.

В следующем скетче добавим функцию settime, позволяющую установить начальное время отсчета.

#include
iarduino_RTC time(RTC_DS3231);
void setup() <
delay(300);
Serial.begin(9600);
time.begin();
time.settime(0,0,18,24,04,17,1); // 0 сек, 0 мин, 18 час, 24, апреля, 2017 года, понедельник
>
void loop() <
if(millis()%1000==0) < // если прошла 1 секунда
Serial.println(time.gettime(«d-m-Y, H:i:s, D»)); // выводим время
delay(1); // приостанавливаем на 1 мс, чтоб не выводить время несколько раз за 1мс
>
>

В примере время начинает отсчитываться с 0 сек, 0 мин, 18 час, 24, апреля, 2017 года, понедельник.

Смотрите также:

Посты по урокам:

Все посты сайта «Занимательная робототехника» по тегу Arduino.

Не знаете, где купить Arduino? Все используемые в уроке комплектующие входят в большинство готовых комплектов Arduino, их также можно приобрести по отдельности. Подробная инструкция по выбору здесь. Низкие цены, спецпредложения и бесплатная доставка на сайтах AliExpress и DealExtreme. Если нет времени ждать посылку из Китая — рекомендуем интернет-магазин Амперка. Низкие цены и быструю доставку предлагает интернет-магазин ROBstore. Смотри также список магазинов.

Источник

Как подключить часы реального времени (RTC) к Arduino

1 Подключение к Arduino модуля ZS-042 с часами реального времени DS3231

Модуль ZS-042 с часами реального времени (RTC ) имеет следующие характеристики:

• Календарь до 2100 года с отсчётами секунд, минут, часов, числа месяца, месяца, дня недели и года (с учётом високосных годов);
• 12- или 24-часовой формат;
• 2 будильника;
• напряжение питания: 3,3 или 5 В;
• точность: ± 0.432 сек в день;
• внутренний кварцевый генератор с частотой 32768 Гц;
• поддерживаемый протокол: I2C со скоростью от 100 до 400 кГц;
• габариты: 38×22×15 мм;
• диапазон рабочих температур −40…+85°C.

На модуле присутствуют: микросхема таймера реального времени DS3231 (1 на рисунке), микросхема памяти AT24C32 объёмом 32 кбит (2 на рисунке), места для трёх перемычек A0, A1 и A2 (3 на рисунке), с помощью которых можно менять адресацию памяти микросхемы памяти; место для батареи питания размером 2032 (4 на рисунке).

Внешний вид модуля ZS-042

Назначение выводов модуля такое:

С противоположной стороны модуля выводы SCL, SDA, питание и земля дублируются. На выходе 32K постоянно присутствует сигнал с встроенного кварцевого генератора:

Сигнал на выходе 32K модуля ZS-042

Теперь нужно подключить модуль к Arduino. Мы уже знаем, что линия SDA нужно подключать к пину A4 Arduino UNO и Nano, а линию SCL – к пину A5. Для питания возьмём выход 5V платы Arduino, землю модуля соединим с землёй Arduino.

Схема подключения модуля ZS-042 с таймером DS3231 к Arduino

Вот как это выглядит вживую:

Модуль ZS-042 с таймером DS3231 подключён к Arduino

Рассмотрим диаграммы записи и чтения для таймера реального времени DS3231:

Обзор передачи данных по последовательной шине I2C Диаграмма записи и диаграмма чтения таймера реального времени DS3231

Как видно, тут всё стандартно для интерфейса I2C. Осталось только узнать, какие регистры за что отвечают, и мы будем готовы начать обмен данными с таймером DS3231. А вот и карта регистров:

Карта регистров таймера реального времени DS3231

Первым делом нужно выставить дату и время. А затем нужно будет только читать значение времени и календаря. Расширенные функции – установка будильников и т.д. – всё это делается аналогично, поэтому останавливаться на этом не будем. Итак, чтобы выставить дату и время, нас интересуют регистры 0x00…0x06. Для записи значений в них, нужно послать команду записи, указать начальный адрес (0x00), а дальше – 7 байтов, сформированных для нужной даты и времени. Например, чтобы записать дату 02 января 2019 года, среда, и время 17 час 30 мин 02 сек, нужно отправить ведомому устройству с I2C адресом 0x68 массив: 00 02 30 17 03 02 01 19. Скетч, который реализует это, будет таким:

Вот как выглядит диаграмма записи этого массива в память таймера реального времени DS3231:

Диаграмма выставления времени на RTC DS3231

Таймер запомнит выставленную дату и время. Если подключена батарейка, то данные будут храниться в памяти устройства до сброса или до полного разряда батареи, ведь в этом и есть назначение устройств такого рода. Давайте теперь будем с периодом 1 секунда читать значение времени и выводить в монитор последовательного порта. Для этого напишем вот такой скетч:

Скетч для чтения времени с часов DS3231 (разворачивается)

Обратите внимание, что каждую итерацию цикла loop() мы записываем адрес регистра 0x00. Если этого не делать, то мы будем каждый раз сдвигаться по карте регистров на 7 позиций, и возвращаемые данные будут совсем не те, что мы ожидаем.

Вот как выглядит в мониторе последовательного порта результат работы данного скетча:

Вывод даты и времени в монитор последовательного порта

А вот так выглядит временная диаграмма, порождаемая работой этого скетча:

Временная диаграмма чтения регистров времени DS3231

Напоследок давайте немного усложним нашу программу и будем читать также значение температуры:

Скетч для чтения времени и температуры с часов DS3231 (разворачивается)

Вот как теперь выглядит вывод нашей программы:

Вывод даты, времени и температуры в монитор последовательного порта

Само собой, в интернете полно библиотек для Arduino, которые упрощают работу с часами реального времени DS3231 и модулем ZS-042 в частности. Они делают всю рутинную работу, и вам не нужно будет разбираться с картой регистров и проводить манипуляции с перестановкой полученных байтов, чтобы получить удобочитаемое значение времени. В конце статьи дана ссылка на скачивание архива, в котором лежат несколько библиотек для работы с часами реального времени DS3231 и DS1307.

2 Подключение к Arduino модуля с часами реального времени DS1307

Таймер DS1307 в отличие от DS3231 проще по функциональности: он имеет меньше регистров, не имеет встроенного датчика температуры и встроенного генератора тактовой частоты. Не имеет он также и функции будильника. Шина I2C функционирует только на частоте 100 кГц. Модуль с часами реального времени DS1307 может выглядеть вот так:

Внешний вид модуля с часами реального времени DS1307

Здесь номером 1 обозначена микросхема собственно таймера DS1307, номер 2 – микросхема памяти AT24C32 объёмом 32 кбит, 3 – кварцевый резонатор с частотой 32,768 кГц, 4 – держатель для батареи типа 2032. Схема датчика приведена на рисунке:

Схема часов реального времени на датчике DS1307. Изображение с сайта easyelectronics.ru

На модуле имеются две группы контактов: P1 и P2. Группа P2 имеет стандартные выводы для шины I2C, плюс дополнительный вывод DS, к которому можно подключить внешний датчик температуры DS18B20. Группа P1 имеет большее число контактов:

Подключение этого модуля к Arduino осуществляется абсолютно так же, как и рассмотренного ранее: VCC модуля – 5V Arduino, GND – GND, SDA – A4, SCL – A5.

Теперь пришла пора познакомиться с устройством регистров часов DS1307. Карта регистров приведена на рисунке:

Карта регистров часов реального времени DS1307

Если присмотреться, увидим, что регистры 0x00…0x06 в точности совпадают с аналогичными регистрами рассмотренного таймера DS3231, а регистр 0x07 отвечает за частоту генерируемого прямоугольного сигнала. Кроме того, I2C адрес DS1307 также аналогичен адресу модуля DS3231. Поэтому логично предположить, что скетч установки времени подойдёт и здесь. В этом легко убедиться, если загрузить скетч в Arduino с подключённым модулем DS1307. Не забудьте только обновить установочный массив в соответствии с временем, которое будете выставлять на часах. Пример разобран в предыдущем разделе.

Скетч вывода времени также будет работать с этим модулем. После установки времени загрузим скетч и проверим это. Всё работает!

Модуль с таймером DS1307 подключён к Arduino

3 Подключение к Arduino модуля с часами реального времени DS1302

Модуль DS1302 может выглядеть, например, так:

Модуль часов реального времени DS1302

На нижней стороне модуля никаких компонентов нет. Как видно, вся «обвязка» микросхемы DS1302 – это кварцевый резонатор.

Нижняя сторона модуля часов реального времени DS1302

Назначение выводов микросхемы DS1302 такое (слева в DIP-корпусе, справа – в планарном):

Выводы микросхемы DS1302

Соответствие выводов микросхемы DS1302 выводам модуля, думаю, очевидно: VCC – это первичное питание 5 В, GND – земля. CLK – вход тактовых импульсов. DAT – ввод/вывод последовательных данных. RST – это CE, который включает логику и показывает микросхеме RTC, что происходит обмен данными (чтение или запись).

Типичная схема подключения RTC микросхемы DS1302:

Типичная схема подключения микросхемы DS1302

Самый простой способ управлять DS1302 – это, конечно же, воспользоваться одной из множества готовых библиотек для Arduino, например, этой (она приложена также архивом внизу статьи). Она позволяет выставлять время и считывать его, а также записывать и читать данные из ПЗУ часов.

Подключение DS1302 к Arduino

Думаю, что объяснять, как использовать библиотеку для Arduino, не нужно. В библиотеке есть два примера, в которых подробно расписано, как использовать часы DS1302. Поэтому давайте попробуем разобраться, как работать с часами DS1302 без сторонних библиотек.

Для обмена с микросхемой DS1302 используется последовательный интерфейс, похожий на SPI. Диаграмма передачи данных показана ниже. Видно, что во время чтения или записи данных сначала следует выставить логическую «1» на линии CE. Затем сгенерировать 16 тактовых синхронизирующих импульсов. В это время передаются 16 бит информации.

Диаграмма чтения и записи данных DS1302

В первых 8-ми битах передаётся команда (командный байт), а следующие 8 бит – данные. Структура командного байта показана ниже. В нём старший бит всегда «1», младший – признак операции (чтение RD=1 или запись WR=0), а остальные биты – это адрес регистра, с которым взаимодействуем.

Структура командного байта DS1302

Кроме того, DS1302 поддерживает множественную передачу (burst mode). Для этого следует удерживать высокий уровень на линии CE и генерировать необходимое число тактовых импульсов. Данные будут читаться (или записываться) из регистров или ПЗУ последовательно, начиная с заданного адреса и далее. Карта регистров и адресное пространство ПЗУ микросхемы DS1302 показаны на рисунке.

Карта регистров часов реального времени DS1302

Предлагаю для изучения DS1302 воспользоваться отладочной платой с микросхемой FT2232H и программы SPI via FTDI. Это позволит избежать постоянного программирования Arduino и проводить все эксперименты с часами «на лету».

Единственная сложность в том, что микросхема FT2232H использует 3.3-вольтовую логику, а часы DS1302 – 5-вольтовую. Но ничего страшного, воспользуемся преобразователем логического уровня, благо стоит он копейки, и в применении исключительно прост. У него есть две стороны: одна отвечает за низковольтовую часть (LV ), другая – за высоковольтную (HV ). У него есть 4 низковольтных входа-выхода (LV1…LV4) и соответствующие им 4 высоковольтных входа-выхода (HV1…HV4). Питание низковольтовой части осуществляется через вывод LV напряжением 3.3 В, высоковольтной – через вывод HV напряжением 5 В. Подробнее написано в этой статье. Схема подключения приведена далее.

Схема подключения FT2232H к DS1302 через логик шифтер

К высоковольтной стороне преобразователя подключается модуль DS1302, к низковольтной – микросхема FT2232H. Соответствие выводов такое: CLK – ADBUS0, DAT – ADBUS1 и ADBUS2, RST – ADBUS3. Подключаем соответственно через преобразователь напряжения. Вот так это выглядит вживую:

Управление часами DS1302 с помощью FT2232H

Когда собрали схему, запустим программу SPI via FTDI и в меню «Устройство» выберем интерфейс SPI, потом нажмём «Подключить». Теперь в левой части главного окна, в рамке «Настройки SPI» снимем галочки с CS active LOW (активация часов DS1302 высоким уровнем, вывод CE) и MSB first (передача байта старшим битом вперёд). Остальные параметры оставим как есть.

Теперь попробуем прочитать 1 байт из регистра секунд 0x81. Он должен меняться каждую секунду, и мы сразу увидим, что наша схема работает. Для чтения регистра секунд настройки программы будут такие (обратите внимание на раздел «Чтение»):

Чтение 1 байта из регистра секунд 0x81 часов DS1302

Чтобы увидеть принятые данные, нужно нажать на кнопку с изображением таблицы слева от кнопки «Прочитать».

Чтобы прочитать данные всех регистров, нужно отправить команду BF и запросить столько регистров, сколько нужно. Все данные о дате хранятся в 7-ми регистрах, а восьмой – данные о запрете записи (WP , write protect).

Чтение всех регистров часов DS1302 в режиме множественной передачи (burst mode)

Кстати, если вместо числа «1» ввести число раз «0» (справа от кнопки чтения), то программа будет постоянно опрашивать часы DS1302, и вы увидите в таблице принятых данных как идёт время часов DS1302.

Для записи данных в ПЗУ часов DS1302 в режиме множественной передачи (не по одному байту) следует отправить команду FE и дальше нужные данные. Для чтения данных из ПЗУ в режиме множественной передачи нужно отправить команду FF:

Чтение ПЗУ часов DS1302 в режиме множественной передачи (burst mode)

Теперь мы можем устанавливать время на часах DS1302, читать его, а также работать с постоянной энергонезависимой памятью часов. Приведённых примеров должно быть достаточно, чтобы реализовать всё это на Arduino без использования сторонних библиотек.

Библиотеки для работы с часами реального времени DS1307 и DS3231

В приложенном архиве лежат две разные библиотеки для Arduino (используйте ту, которая будет вам наиболее удобна), а также технические описания (datasheet) на микросхемы DS1307 и DS3231.

Установка библиотек проводится стандартным способом: помещением директории с библиотекой в директорию libraries среды Arduino IDE или через меню Sketch Include Library. Проще всего начать знакомство с библиотекой с изучения примеров, которые появятся в меню File Examples после установки библиотеки. Там имеются примеры и установки времени, и чтения показаний часов.

Источник