Модуль ds1307 для ардуино

Подключение RTC часы реального времени DS1302, DS1307, DS3231 к Arduino

Для подключения RTC часов реального времени DS1302, DS1307, DS3231, была разработана универсальная библиотека.

Подключение:

Подключение DS1307 к Arduino :

RTC DS1307 Arduino UNO
GND GND
VCC +5V
SDA A4
SCL A5

Подключение DS1302 к Arduino :

RTC DS1302 Arduino UNO
GND GND
VCC +5V
RST 10 (Можно изменить на другие в скетче)
CLK 13 (Можно изменить на другие в скетче)
DAT 12 (Можно изменить на другие в скетче)

Подключение DS3231 к Arduino :

RTC DS3231 Arduino UNO
GND GND
VCC +5V
SDA A4
SCL A5

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

Arduino

Модуль часов реального времени DS1307

Модуль используется для создания часов а также устройств, для работы которых требуется знание текущего времени.

Внешний вид модуля:

Для работы модуля требуется батарейка CR2032. Такие батарейки или аккумуляторы стоят обычно в материнских платах компьютеров.

С Arduino модуль работает по протоколу I2C. Для его использования требуется подключить контакты GND и VCC к контактам земли и 5V, а контакты SCL и SDA — к соответствующим контактам платы arduino. В зависимости от того, какую плату вы используете, контакты будут разные:

Плата Пин SDA Пин SCL
Uno, Nano A4 A5
Mega2560 20 21
Leonardo 2 3
Due 20, SDA1 21, SCL1

Подключаем модуль к Arduino Uno

После того, как мы вставили батарейку и подключили модуль, нужно установить время. Достаточно сделать это 1 раз и далее модуль будет «тикать», пока не сядет заряд батарейки. Загрузите и запустите следующий скетч (не забыв поставить все необходимые библиотеки):

Откройте мониторинг порта и если вы увидели сообщение «DS1307 configured Time=. «, значит все получилось и в модуль было прописано текущее время, в качестве которого было взято время компиляции.

Теперь можно запустить второй скетч, который запросит текущее время у модуля и выведет его в консоль:

Видим строчку «Ok, Time = 18:32:49, Date (D/M/Y) = 13/2/2019» — все получилось. Ну а далее, например, добавив 7-сегментный дисплей, мы можем собрать часы.

Купить модуль часов можно здесь, здесь или здесь, но учтите, что шину контактов припаять придется самому.

Для ленивых есть шилд для Arduino uno с модулем часов, но он не такой миниатюрный.

Батарейки формата CR2032 можно купить в и магазине, но проще заказать сразу 10 или 20 штук.

Источник

Как использовать RTC (часы реального времени) с Arduino и LCD

В данной статье мы рассмотрим, как сделать точные часы на базе Arduino или AVR-микроконтроллера микросхемы часов реального времени DS1307. Время будет выводиться на LCD дисплей.

Что необходимо

  • компьютер с установленной Arduino IDE;
  • плата Arduino;
  • микросхема DS1307 или модуль RTC на ее основе;
  • перемычки;
  • макетная плата;
  • комплектующие из списка элементов.

Вы можете заменить плату Arduino на контроллер Atmel, но убедитесь, что у него достаточно входных и выходных выводов и есть аппаратная реализация интерфейса I2C. Я использую ATMega168A-PU. Если вы будете использовать отдельный микроконтроллер, то вам понадобится программатор, например, AVR MKII ISP.

Предполагается, что читатель знаком с макетированием, программированием в Arduino IDE и имеет некоторые знания языка программирования C. Обе программы, приведенные ниже, не нуждаются в дополнительном разъяснении.

Введение

Как микроконтроллеры отслеживают время и дату? Обычный микроконтроллер обладает функцией таймера, который стартует от нуля при подаче напряжения питания, а затем начинает считать. В мире Arduino мы можем использовать функцию millis() , чтобы узнать, сколько прошло миллисекунд с того времени, когда было подано напряжение питания. Когда вы снимете и снова подадите питания, она начнет отсчет с самого начала. Это не очень удобно, когда дело доходит до работы с часами и датами.

Вот здесь и будет удобно использование микросхемы RTC (Real Time Clock, часов реального времени). Эта микросхема с батарейкой 3В или каким-либо другим источником питания следит за временем и датой. Часы/календарь обеспечивают информацию о секундах, минутах, часах, дне недели, дате, месяце и годе. Микросхема корректно работает с месяцами продолжительностью 30/31 день и с високосными годами. Связь осуществляется через шину I2C (шина I2C в данной статье не обсуждается).

Если напряжение на главной шине питания Vcc падает ниже напряжения на батарее Vbat, RTC автоматически переключается в режим низкого энергопотребления от резервной батареи. Резервная батарея – это обычно миниатюрная батарея (в виде «монетки», «таблетки») напряжением 3 вольта, подключенная между выводом 3 и корпусом. Таким образом, микросхема по-прежнему будет следить за временем и датой, и когда на основную схему будет подано питание, микроконтроллер получит текущие время и дату.

В этом проекте мы будем использовать DS1307. У этой микросхемы вывод 7 является выводом SQW/OUT (выходом прямоугольных импульсов). Вы можете использовать этот вывод для мигания светодиодом и оповещения микроконтроллера о необходимости фиксации времени. Мы будем делать и то, и другое. Ниже приведено объяснение работы с выводом SQW/OUT.

Для управления работой вывода SQW/OUT используется регистр управления DS1307.

Ригистр управления DS1307

Бит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0
OUT 0 0 SQWE 0 0 RS1 RS0

Бит 7: управление выходом (OUT) Этот бит управляет выходным уровнем вывода SQW/OUT, когда выход прямоугольных импульсов выключен. Если SQWE = 0, логический уровень на выводе SQW/OUT равен 1, если OUT = 1, и 0, если OUT = 0. Первоначально обычно этот бит равен 0. Бит 4: включение прямоугольных импульсов (SQWE) Этот бит, когда установлен в логическую 1, включает выходной генератор. Частота прямоугольных импульсов зависит от значений битов RS0 и RS1. Когда частота прямоугольных импульсов настроена на значение 1 Гц, часовые регистры обновляются во время спада прямоугольного импульса. Первоначально обычно этот бит равен 0. Биты 1 и 0: выбор частоты (RS[1:0]) Эти биты управляют частотой выходных прямоугольных импульсов, когда выход прямоугольных импульсов включен. Следующая таблица перечисляет частоты прямоугольных импульсов, которые могут быть выбраны с помощью данных битов. Первоначально обычно эти биты равны 1.

Выбор частоты прямоугольных импульсов и уровня на выводе SQW/OUT микросхемы DS1307
RS1 RS0 Частота импульсов и уровень на выходе SQW/OUT SQWE OUT
0 0 1 Гц 1 x
0 1 4,096 кГц 1 x
1 0 8,192 кГц 1 x
1 1 32,768 кГц 1 x
x x 0 0 0
x x 1 0 1

Данная таблица поможет вам с частотой:

Выбор частоты прямоугольных импульсов DS1307

Частота импульсов Бит 7 Бит 6 Бит 5 Бит 4 Бит 3 Бит 2 Бит 1 Бит 0
1 Гц 0 0 0 1 0 0 0 0
4,096 кГц 0 0 0 1 0 0 0 1
8,192 кГц 0 0 0 1 0 0 1 0
32,768 кГц 0 0 0 1 0 0 1 1

Если вы подключили светодиод и резистор к выводу 7 и хотите, чтобы светодиод мигал с частотой 1 Гц, то должны записать в регистр управления значение 0b00010000. Если вам нужны импульсы 4,096 кГц, то вы должны записать 0b000100001. В этом случае, чтобы увидеть импульсы вам понадобится осциллограф, так как светодиод будет мигать так быстро, что будет казаться, что он светится постоянно. Мы будем использовать импульсы с частотой 1 Гц.

Аппаратная часть

Ниже показана структурная схема того, что нам необходимо.

Структурная схема часов на AVR микроконтроллере и RTC

  • разъем ISP (In System Programming, внутрисхемное программирование) для прошивки микроконтроллера;
  • кнопки для установки времени и даты;
  • микроконтроллер для связи с RTC через шину I2C;
  • дисплей для отображения даты и времени.

Часы на базе микроконтроллера AVR и RTC DS1307. Схема электрическая принципиальная

Перечень элементов

Ниже приведен скриншот из Eagle:

Часы на базе микроконтроллера AVR и RTC DS1307. Перечень элементов

Программное обеспечение

В этом руководстве мы будем использовать два различных скетча: один, который записывает время и дату в RTC, и один, который считывает время и дату из RTC. Мы сделали так потому, что так вы сможете получить более полное представление о том, что происходит. Мы будем использовать одну и ту же схему для обеих программ.

Сперва мы запишем время и дату в RTC, что аналогично установке времени на часах.

Мы используем две кнопки. Одну для увеличения часов, минут, даты, месяца, года и дня недели, а вторую для выбора между ними. Приложение не считывает состояния каких-либо критически важных датчиков, поэтому мы будем использовать прерывания для проверки, нажата ли кнопка, и обработки дребезга контактов.

Следующий код устанавливает значения и записывает их в RTC:

Эта программа начинается с короткого приветственного сообщения. Это сообщение говорит нам, что подано питание, LCD работает, и что программа запустилась. Так как скетч служит лишь для того, чтобы показать, как записать данные из Arduino в RTC DS1307, то в нем отсутствует вспомогательный функционал (проверка, попадают ли значения в допустимые диапазоны; зацикливание при нажимании на кнопку увеличения значения, то есть сброс на 0, когда значение, например, минут превысит 60, и т.д.)

Заключение

В данной статье мы рассмотрели микросхему DS1307 от Maxim Integrated и написали две демонстрационные программы: одну для установки времени и даты и вторую для чтения времени и даты. Для проверки нажатия кнопок мы использовали прерывания, в которых также избавлялись от влияния дребезга контактов.

Фото и видео

Установка времени

Считывание времени

Источник

Adblock
detector