DS1307 ещё называют RTC (Real Time Clock). Данная микросхема представляет из себя часы реального времени и календарь. Связь с микросхемой осуществляется по интерфейсу I 2 C. Её преимущество в том, что она работает (считает время) при выключенном основном питании от резервного источника питания в 3 вольта (например, от батареики типа CR3022). Но в DS1307 есть один недостаток: в ней нет проверки на правильность введённых данных. Для работы с микросхемой потребуется минимальный обвес: кварц на 32768Hz, батарея на 3 вольта и два резистора на 4,7кОм. Схема подключения DS1307:
Работа с DS1307 в BASCOM-AVR
Для начала работы с микросхемой необходимо сконфигурировать порты, к которым подключена микросхема, для этого воспользуемся командой Config
:
Config Sda =
(Порт микроконтроллера к которому подключена нога SDA микросхемы DS1307)
Config Scl =
(Порт микроконтроллера к которому подключена нога SCL микросхемы DS1307)
Например:
Config Sda = Portb.1
Config Scl = Portb.0
После конфигурации портов можно начать работать с микросхемой: считывать и записывать данные. Время и дату с микросхемы DS1307 можно считать так:
I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte (переменная в которую запишем секунды) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем минуты) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем часы) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем номер дня недели) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем дату), Ack I2crbyte (переменная в которую запишем номер месяца) , Ack I2crbyte (переменная в которую запишем год) , Nack I2cstop
После чтения данных необходимо перевести их в десятичный формат, вот так:
(переменная секунд) = Makedec((переменная секунд))
(переменная минут) = Makedec((переменная минут))
(переменная часов) = Makedec((переменная часов))
(переменная дня недели) = Makedec((переменная дня недели))
(переменная даты) = Makedec((переменная даты))
(переменная месяца) = Makedec((переменная месяца))
(переменная года) = Makedec((переменная года))
Вот пример чтения времени и даты, а также перевод их в десятичный формат:
I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte Seco , Ack I2crbyte Mine , Ack I2crbyte Hour , Ack I2crbyte Day , Ack I2crbyte Dat , Ack I2crbyte Month , Ack I2crbyte Year , Nack I2cstop Seco = Makedec(seco) Mine = Makedec(mine) Hour = Makedec(hour) Day = Makedec(day) Dat = Makedec(dat) Month = Makedec(month) Year = Makedec(year)
Данные считывать научились, теперь попробуем записывать данные в DS1307. Вот так:
(Переменная которую запишем) =
Makebcd((Переменная которую запишем))
I2cstart
I2cwbyte &HD0
I2
cwbyte
(Ячейка в которую запишем данные)
I2
cwbyte
(Переменная которую запишем)
I2cstop
Обратите внимание, что командаMakebcd переводит переменную в двоично-десятичный формат. Номера и обозначения ячеек:
Вот пример записи переменной секунд:
Seco = Makebcd(seco)
I2cstart
I2cwbyte &HD0
I2cwbyte 0
I2cwbyte Seco
I2
cstop
Кстати, следует учесть, что при первом запуске DS1307 (например, при подключении батареи резервного питания) микросхема будет возвращать в секундах значение 80, это означает, что часы остановлены. Для их запуска запишите в секунды значение 1. Если DS1307 при чтении любых данных возвращает значение 255 или 168 это означает что, микросхема неправильно подключена, либо отсутствует батарея резервного питания.
Практическая работа с микросхемой DS1307
Теперь попробуем поработать с микросхемой DS1307 на практике: соберём простые часы с установкой времени с помощью кнопок. Для этого возьмём саму микросхему DS1307, микроконтроллер Attiny2313, LCD индикатор на контроллере HD44780 и несколько дискретных компонентов. Соберём простую схему:
И напишем простую программу, применяя полученные знания:
$regfile = "attiny2313.dat" $crystal = 4000000 Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7 , E = Portb.3 , Rs = Portb.2 Config Lcd = 16 * 2 Config Pind.5 = Input Config Pind.4 = Input Config Sda = Portb.1 Config Scl = Portb.0 Dim Seco As Byte Dim Mine As Byte Dim Hour As Byte Initlcd Cls Cursor Off Do I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte &H00 I2cstart I2cwbyte &HD1 I2crbyte Seco , Ack I2crbyte Mine , Ack I2crbyte Hour , Nack I2cstop Seco = Makedec(seco) Mine = Makedec(mine) Hour = Makedec(hour) Locate 1 , 1 Lcd Hour ; ":" ; Mine ; ":" ; Seco ; " " If Pind.5 = 0 Then Incr Mine Mine = Makebcd(mine) I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte 1 I2cwbyte Mine I2cstop Waitms 100 End If If Pind.4 = 0 Then Incr Hour Hour = Makebcd(hour) I2cstart I2cwbyte &HD0 I2cwbyte 2 I2cwbyte Hour I2cstop Waitms 100 End If Loop End
Здравствуйте!Сегодня я хочу Вам поведать о такой интересной микросхеме как DS1307. Это чудные часики плюс календарь и самое замечательное что к этой микрухе есть библа в CVAVR. Да и просто она мне под руку попалась и я решил ее помучить 8) Первым делом нам понадобится схема ее подключения. Она довольно проста и была взята из даташита. Но тут есть небольшое исключение. В даташите требуют подключить резистор между ножкой питания и ножкой вывода прямоугольных импульсов. Так как я делал отдельную плату, дабы иметь возможность на ней тестировать дальнейшие проекты, приляпал еще светодиод. Очень удобно получилось. Видно например секундные импульсы.
Собственно схема.
А вот как это выглядит в сборе.
Испытания я проводил в связке ATmega32 + LCD 16x2 + DS1307.
Далее есть два варианта. Первый, можно сгенерить код прям генератором CVAVR.
Второй, самому все написать. Я предлагаю писать самому, но сначала давайте
пройдемся по функциям DS1307.
1. rtc_init(rs, sqwe, out)
Эта самая первая функция для
инициализации микросхемы.
Теперь все аргументы по порядку. rs
нужен для того чтобы задать частоту
выходных прямоугольных импульсов на ноге SQW/OUT
.
0 - 1 Гц
1 - 4096 Гц
2 - 8192 Гц
3 - 32768 Гц
sqwe
нужен для разрешения выхода прямоугольных импульсов.
1 - можно
0 - нет.
out
нужен для определения логического уровня на выходной ноге если нет
разрешения на вывод прямоугольных импульсов. Во загнул. Короче если не
нужно дергать ногой SQW/OUT
, то параметр sqwe
ставим в 0
и теперь если
out
равен 1
, то и на ножке будет 1
, а если запишем 0
, то и на ноге тоже 0
.
Пример: rtc_init(0,1,0);
Это значит включить вывод прямоугольных импульсов с частотой 1 Гц.
2. rtc_set_time(hour, min, sec)
Ну из названия видно что эта функция
устанавливает время. Тут все просто, аргументы часы, минуты и секунды.
3. rtc_set_date(day, month, year)
Та же шляпа но с датой.
4. rtc_get_time(&hour, &min, &sec)
А вот тут по подробнее. Эта функция
нужна для получения текущего времени. Аргументы функции являются адреса
переменных куда она потом запишет значения. Это сделано из-за того что
функции могут возвращать лишь один параметр (такой вот С). То есть перед
вызовом функции нужно проинициализировать три беззнаковые переменные char.
5. rtc_get_date(&day, &month, &year)
То же самое но с датой.
Теперь все то же на примерах.
rtc_set_time(15, 0, 0);
Установили время 15:00:00
rtc_set_date(14, 2, 14);
Установили дату 14 февраля 2014 г.
Заметьте что год пишется двумя числами. Кусок даташита:
Real-Time Clock (RTC) Counts Seconds,
Minutes, Hours, Date of the Month, Month,
Day of the week, and Year with Leap-Year
Compensation Valid Up to 2100
До 2100 года, а так как у нас в функцию передается unsigned char, то значение
может приниматься от 0 до 255. Я не пробовал загонять больше ста, но записанный
с перепугу 2014 год отображался как 144 8)
unsigned char hour, min, sec;
rtc_get_time(&hour, &min, &sec);
Сначала инициализируем переменные, а после вызываем функцию. После ее вызова можно
смело оперировать временем которое запишется в переменные.
unsigned char day, month, year;
rtc_get_date(&day, &month, &year);
В принципе тут тоже самое только в переменных будет лежать дата.
Ну и наконец вся программа с коментами как и обещал.
/*****************************************************
Программа для работы с часами реального времени DS1307
Микроконтроллер: ATmega32
Частота кварца: 3,686400 MHz
*****************************************************/
#include
Роман 29.10.15 21:30
Спасибо за статью, все понятно и без воды.
Алексей 29.10.15 22:47
Стараюсь)
Женя 07.11.15 09:33
Алексей спасибо большое!
Алексей 07.11.15 10:23
Пожалуйста.
Петр 05.04.16 00:11
А в проге flowcode реально это повторить?
Алексей 05.04.16 08:52
А что это за программа?
Михаил 09.09.16 00:18
Алексей 09.09.16 12:16
Сергей 20.11.16 12:28
Спасибо за подробное объяснение примеров. Не могли бы Вы дополнить пример ручной установки времени в RTC? Иногда корректировка времени все таки нужна.
Алексей 20.11.16 15:33
Для полноценной работы с часами реального времени DS1307 и DS3231 мной написаны функции которые входят в библиотеку . Рекомендую использовать для боле упрощенной генерации проекта под Atmel Studio. Так же можно посмотреть видео о использовании данной библиотеки.
Вениамин 10.12.16 23:33
Rtc_set_date(13, 2, 14);
На такую запись компилятор может ругаться "too few arguments" так как должно передаваться 4 аргумента, первый из которых - день недели. Поэтому передавать нужно 4 числа, и забирать - тоже 4. Насколько мне известно в некоторых версиях codevision прокатывает с тремя, но я лично порядком повозился, пока выяснил почему у меня время спокойно пишется и читается, а дата - нет.
Алексей 11.12.16 00:00
Вот поэтому я забил на CVAVR с ее косяками (а они не только в часах), перешел на AtmelStudio и написал библиотеку под нее а-пя CVAVR. Теперь у меня все работает и не глючит.)))
АНОНИМ 02.03.17 00:39
Всем советую заменять Ds1307 на 3231 т.к 32я намного точней, а 1307 только для таймеров подходит.
АНТОНИМ 03.04.17 15:18
Намного точней - это на сколько именно? ИМХО точность часов определяется на 99,9999999 % точностью кварцевого резонатора.
Алексей 03.04.17 16:09
Ну не совсем. Человек наверное просто имел в виду термокомпенсацию, так как частота кварца зависит еще и от температуры.
ИгорьКазанце 31.07.19 16:54
Ситуация: Купил микруху DS1307. Спаял Вашу схему. Нужна единственная функция - выход секундных импульсов. Больше ничего не нужно. Что делать? Какой использовать программатор? [email protected]
Алексей 01.08.19 10:50
Программатор не нужен. Нужно написать программу под любой МК который передаст команду для задания частоты выходной ножки SQW/OUT. Далее пока есть напряжение на микросхеме, на выходе будет меандр в 1ГЦ.
DS1307 это небольшой модуль, предназначенный для подсчета времени. Собранный на базе микросхемы DS1307ZN с реализацией питания от литиевой батарейки (LIR2032), что позволяет работать автономно в течение длительного времени. Также на модуле, установлена энергонезависимая память EEPROM объемом 32 Кбайт (AT24C32). Микросхема AT24C32 и DS1307ZN связаны обшей шиной интерфейсом I2C.
Технические параметры
Напряжение питания: 5В
Рабочая температура: – 40℃ … + 85℃
Память: 56 байт (энергонезависимая)
Батарейка:
LIR2032 (автоматическое определение источника питания)
Интерфейса: I2C
Габариты: 28мм х 25мм х 8 мм
Общие сведения
Использовании модуля DS1307 зачастую очень оправдано, например, когда данные считываются редко, интервалом более недели, использовать собственные ресурсы контроллера, неоправданно или невозможно. Обеспечивание бесперебойное питание, например платы Arduino, на длительный срок дорого, даже при использовании батареи.
Благодаря собственной памяти и автономностью, можно регистрировать события, (при автономном питании) например изменение температуры и так далее, данные сохраняются в памяти их можно считать из памяти модуля. Так что модуль DS1307 часто используют, когда контроллерам Arduino необходимо знать точное время, для запуска какого то события и так далее.
Обмен данными с другими устройствами осуществляется по интерфейсу I2C с выводов SCL и SDA. Конденсаторы С1 и С2 необходимы для снижения помех по линию питания. Чтобы обеспечить надлежащего уровня сигналов SCL и SDA установлены резисторы R2 и R3 (подтянуты к питанию). Для проверки работоспособности модуля, на вывод 7 микросхему DS1307Z, подается сигнал SQ, прямоугольной формы с частотой 1 Гц. Элементы R4, R5, R6, VD1 необходимы для подзарядку литиевой батарейки. Так же, на плате предусмотрено посадочное место (U1), для установки датчика температуры DS18B20 (при необходимости можно впаять его), считывать показания, можно с вывода DS, который подтянут к пиатнию, через резистор R1 сопротивлением 3.3 кОм. Принципиальную схему и назначение контактов можно посмотреть на рисунках ниже.
На плате расположено две группы контактов, шагом 2.54 мм, для удобного подключения к макетной плате, буду использовать штырьевые разъемы, их необходимо впаять.
Первая группа контактов:
DS: вывод DS18B20 (1-wire)
VCC: «+» питание модуля
GND: «-» питание модуля
Вторая группа контактов:
SQ: вход 1 МГц
DS: вывод DS18B20 (1-wire)
SCL: линия тактирования (Serial CLock)
SDA: линия данных (Serial Dфta)
VCC: «+» питание модуля
GND:«-» питание модуля
BAT:
Подзарядка батареи
Как описывал ваше модуль может заряжать батарею, реализовано это, с помощью компонентов R4, R5, R6 и диода D1. Но, данная схема имеет недостаток, через резистор R4 и R6 происходит разряд батареи (как подметил пользователь ALEXEY, совсем не большой). Так как модуль потребляем незначительный ток, можно удалить цепь питания, для этого убираем R4, R5, R6 и VD1, вместо R6 поставим перемычку (после удаления компонентов, можно использовать обычную батарейку CR2032).
Подключение DS1307 к Arduino
Необходимые детали:
Arduino UNO R3 x 1 шт.
Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см x 1 шт.
Кабель USB 2.0 A-B x 1 шт.
Часы реального времени RTC DS1307 x 1 шт.
Подключение:
Для подключения часы реального времени DS1307, необходимо впаять впаять штыревые разъемы в первую группу контактов. Далее, подключаем провода SCL (DS1307) к выводу 4 (Arduino UNO) и SDA (DS1307) к выводу 5 (Arduino UNO), осталось подключить питания VCC к +5V и GND к GND. Кстати, в различных платах Arduino вывода интерфейса I2C отличаются, назначение каждого можно посмотреть ниже.
Установка времени DS1307
Первым делом, необходимо скачать и установить библиотеку «DS1307RTC» и «TimeLib» в среду разработки IDE Arduino, далее необходимо настроить время, открываем пример из библиотеки DS1307RTC «Файл» —> «Примеры» —> «DS1307RTC» —> «SetTime» или копируем код снизу.
Загружаем данную скетч в контроллер Arduino (время берется с ОС), открываем «Мониторинг порта»
Программа
В библиотеке есть еще один пример, открыть его можно DS1307RTC «Файл» —> «Примеры» —> «DS1307RTC» —> «ReadTest»
/*
Тестирование производилось на Arduino IDE 1.6.12
Дата тестирования 23.11.2016г.
*/
#include
Загружаем данную код в контроллер Arduino, открываем «Мониторинг порта»
Во многих проектах Ардуино требуется отслеживать и фиксировать время наступления тех или иных событий. Модуль часов реального времени, оснащенный дополнительной батарей, позволяет хранить текущую дату, не завися от наличия питания на самом устройстве. В этой статье мы поговорим о наиболее часто встречающихся модулях RTC DS1307, DS1302, DS3231, которые можно использовать с платой Arduino.
Модуль часов представляет собой небольшую плату, содержащей, как правило, одну из микросхем DS1307, DS1302, DS3231.Кроме этого, на плате практически можно найти механизм установки батарейки питания. Такие платы часто применяется для учета времени, даты, дня недели и других хронометрических параметров. Модули работают от автономного питания – батареек, аккумуляторов, и продолжают проводить отсчет, даже если на Ардуино отключилось питание. Наиболее распространенными моделями часов являются DS1302, DS1307, DS3231. Они основаны на подключаемом к Arduino модуле RTC (часы реального времени).
Часы ведут отсчет в единицах, которые удобны обычному человеку – минуты, часы, дни недели и другие, в отличие от обычных счетчиков и тактовых генераторов, которые считывают «тики». В Ардуино имеется специальная функция millis(), которая также может считывать различные временные интервалы. Но основным недостатком этой функции является сбрасывание в ноль при включении таймера. С ее помощью можно считать только время, установить дату или день недели невозможно. Для решения этой проблемы и используются модули часов реального времени.
Электронная схема включает в себя микросхему, источник питания, кварцевый резонатор и резисторы. Кварцевый резонатор работает на частоте 32768 Гц, которая является удобной для обычного двоичного счетчика. В схеме DS3231 имеется встроенный кварц и термостабилизация, которые позволяют получить значения высокой точности.
Сравнение популярных модулей RTC DS1302, DS1307, DS3231
В этой таблице мы привели список наиболее популярных модулей и их основные характеристики.
| Название | Частота | Точность | Поддерживаемые протоколы |
| DS1307 | 1 Гц, 4.096 кГц, 8.192 кГц, 32.768 кГц | Зависит от кварца – обычно значение достигает 2,5 секунды в сутки, добиться точности выше 1 секунды в сутки невозможно. Также точность зависит от температуры. | I2C |
| DS1302 | 32.768 кГц | 5 секунд в сутки | I2C, SPI |
| DS3231 | Два выхода – первый на 32.768 кГц, второй – программируемый от 1 Гц до 8.192 кГц | ±2 ppm при температурах от 0С до 40С. ±3,5 ppm при температурах от -40С до 85С. Точность измерения температуры – ±3С | I2C |
Модуль DS1307
DS1307 – это модуль, который используется для отсчета времени. Он собран на основе микросхемы DS1307ZN, питание поступает от литиевой батарейки для реализации автономной работы в течение длительного промежутка времени. Батарея на плате крепится на обратной стороне. На модуле имеется микросхема AT24C32 – это энергонезависимая память EEPROM на 32 Кбайт. Обе микросхемы связаны между собой шиной I2C. DS1307 обладает низким энергопотреблением и содержит часы и календарь по 2100 год.
Модуль обладает следующими параметрами:
- Питание – 5В;
- Диапазон рабочих температур от -40С до 85С;
- 56 байт памяти;
- Литиевая батарейка LIR2032;
- Реализует 12-ти и 24-х часовые режимы;
- Поддержка интерфейса I2C.
Модуль оправдано использовать в случаях, когда данные считываются довольно редко, с интервалом в неделю и более. Это позволяет экономить на питании, так как при бесперебойном использовании придется больше тратить напряжения, даже при наличии батарейки. Наличие памяти позволяет регистрировать различные параметры (например, измерение температуры) и считывать полученную информацию из модуля.
Взаимодействие с другими устройствами и обмен с ними информацией производится с помощью интерфейса I2C с контактов SCL и SDA. В схеме установлены резисторы, которые позволяют обеспечивать необходимый уровень сигнала. Также на плате имеется специальное место для крепления датчика температуры DS18B20.Контакты распределены в 2 группы, шаг 2,54 мм. В первой группе контактов находятся следующие выводы:
- DS – вывод для датчика DS18B20;
- SCL – линия тактирования;
- SDA – линия данных;
- VCC – 5В;
Во второй группе контактов находятся:
- SQ – 1 МГц;
- BAT – вход для литиевой батареи.
Для подключения к плате Ардуино нужны сама плата (в данном случае рассматривается Arduino Uno), модуль часов реального времени RTC DS1307, провода и USB кабель.
Чтобы подключить контроллер к Ардуино, используются 4 пина – VCC, земля, SCL, SDA.. VCC с часов подключается к 5В на Ардуино, земля с часов – к земле с Ардуино, SDA – А4, SCL – А5.
Для начала работы с модулем часов нужно установить библиотеки DS1307RTC, TimeLib и Wire. Можно использовать для работы и RTCLib.
Проверка RTC модуля
При запуске первого кода программа будет считывать данные с модуля раз в секунду. Сначала можно посмотреть, как поведет себя программа, если достать из модуля батарейку и заменить на другую, пока плата Ардуино не присоединена к компьютеру. Нужно подождать несколько секунд и вытащить батарею, в итоге часы перезагрузятся. Затем нужно выбрать пример в меню Examples→RTClib→ds1307. Важно правильно поставить скорость передачи на 57600 bps.
При открытии окна серийного монитора должны появиться следующие строки:
Будет показывать время 0:0:0. Это связано с тем, что в часах пропадает питание, и отсчет времени прекратится. По этой причине нельзя вытаскивать батарею во время работы модуля.
Чтобы провести настройку времени на модуле, нужно в скетче найти строку
RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
В этой строке будут находиться данные с компьютера, которые используются ля прошивки модуля часов реального времени. Для корректной работы нужно сначала проверить правильность даты и времени на компьютере, и только потом начинать прошивать модуль часов. После настройки в мониторе отобразятся следующие данные:
Настройка произведена корректно и дополнительно перенастраивать часы реального времени не придется.
Считывание времени. Как только модуль настроен, можно отправлять запросы на получение времени. Для этого используется функция now(), возвращающая объект DateTime, который содержит информацию о времени и дате. Существует ряд библиотек, которые используются для считывания времени. Например, RTC.year() и RTC.hour() – они отдельно получают информацию о годе и часе. При работе с ними может возникнуть проблема: например, запрос на вывод времени будет сделан в 1:19:59. Прежде чем показать время 1:20:00, часы выведут время 1:19:00, то есть, по сути, будет потеряна одна минута. Поэтому эти библиотеки целесообразно использовать в случаях, когда считывание происходит нечасто – раз в несколько дней. Существуют и другие функции для вызова времени, но если нужно уменьшить или избежать погрешностей, лучше использовать now() и из нее уже вытаскивать необходимые показания.
Пример проекта с i2C модулем часов и дисплеем
Проект представляет собой обычные часы, на индикатор будет выведено точное время, а двоеточие между цифрами будет мигать с интервалом раз в одну секунду. Для реализации проекта потребуются плата Arduino Uno, цифровой индикатор, часы реального времени (в данном случае вышеописанный модуль ds1307), шилд для подключения (в данном случае используется Troyka Shield), батарейка для часов и провода.
В проекте используется простой четырехразрядный индикатор на микросхеме TM1637. Устройство обладает двухпроводным интерфейсом и обеспечивает 8 уровней яркости монитора. Используется только для показа времени в формате часы:минуты. Индикатор прост в использовании и легко подключается. Его выгодно применять для проектов, когда не требуется поминутная или почасовая проверка данных. Для получения более полной информации о времени и дате используются жидкокристаллические мониторы.
Модуль часов подключается к контактам SCL/SDA, которые относятся к шине I2C. Также нужно подключить землю и питание. К Ардуино подключается так же, как описан выше: SDA – A4, SCL – A5, земля с модуля к земле с Ардуино, VCC -5V.
Индикатор подключается просто – выводы с него CLK и DIO подключаются к любым цифровым пинам на плате.
Скетч. Для написания кода используется функция setup, которая позволяет инициализировать часы и индикатор, записать время компиляции. Вывод времени на экран будет выполнен с помощью loop.
#include
После этого скетч нужно загрузить и на мониторе будет показано время.
Программу можно немного модернизировать. При отключении питания выше написанный скетч приведет к тому, что после включения на дисплее будет указано время, которое было установлено при компиляции. В функции setup каждый раз будет рассчитываться время, которое прошло с 00:00:00 до начала компиляции. Этот хэш будет сравниваться с тем, что хранятся в EEPROM, которые сохраняются при отключении питания.
Для записи и чтения времени в энергонезависимую память или из нее нужно добавить функции EEPROMWriteInt и EEPROMReadInt. Они нужны для проверки совпадения/несовпадения хэша с хэшем, записанным в EEPROM.
Можно усовершенствовать проект. Если использовать жидкокристаллический монитор, можно сделать проект, который будет отображать дату и время на экране. Подключение всех элементов показано на рисунке.
В результате в коде нужно будет указать новую библиотеку (для жидкокристаллических экранов это LiquidCrystal), и добавить в функцию loop() строки для получения даты.
Алгоритм работы следующий:
- Подключение всех компонентов;
- Проверка – на экране монитора должны меняться ежесекундно время и дата. Если на экране указано неправильное время, нужно добавить в скетч функцию RTC.write (tmElements_t tm). Проблемы с неправильно указанным временем связаны с тем, что модуль часов сбрасывает дату и время на 00:00:00 01/01/2000 при выключении.
- Функция write позволяет получить дату и время с компьютера, после чего на экране будут указаны верные параметры.
Заключение
Модули часов используются во многих проектах. Они нужны для систем регистрации данных, при создании таймеров и управляющих устройств, которые работают по заданному расписанию, в бытовых приборах. С помощью широко распространенных и дешевых модулей вы можете создать такие проекты как будильник или регистратор данных с сенсоров, записывая информацию на SD-карту или показывая время на экране дисплея. В этой статье мы рассмотрели типичные сценарии использования и варианты подключения наиболее популярных видов модулей.
В статье вы познакомитесь с отличным модулем часов реального времени на батарейке.
С помощью этого модуля можно отслеживать время в ваших проектах на Arduino даже в случае перепрограммирования или отключения питания. Это один из необходимых элементов для проектов будильников, сигнализаций, снятия показаний с датчиков в режиме реального времени. Одна из самых популярных моделей модуля часов реального времени - DS1307. Именно на нем мы и остановимся. Модуль отлично сочетается с микроконтроллерами Arduino, на которых питание логики равно 5 В.
Особенности модуля от компании-производителя Adafruit (китайцы предлагают аналогичные варианты раза в три-четыре дешевле):
- Все включено: чип, обвязка, батарейка;
- Легко собирается и прост в использовании;
- Устанавливается на любую макетную плату или подключается напрямую с помощью проводов;
- Есть отличные библиотеки и скетчи-примеры;
- Два отверстия для монтажа;
- Продолжительность работы - около пяти лет!
Модуль часов реального времени может быть уже распаянным, а может продаваться в виде отдельных комплектующих, пайка которых займет около 15-ти минут, не более.
Что такое часы реального времени?
Часы реально времени - это... часы. Модуль работает от автономного питания - батарейки и продолжает вести отсчет времени, даже если на вашем проекте на Arduino пропало питание. Используя модуль реального времени, вы можете отслеживать время, даже если вы захотите внести изменения в ваш скетч и перепрограммировать микроконтроллер.
На большинстве микроконтроллеров, в том числе и Arduino, есть встроенный счетчик временни, который называется millis(). Есть и встроенные в чип таймеры, которые могут отслеживать более длительные промежутки времени (минуты или дни). Так зачем же вам отдельным модуль часов? Основная проблема в том, что millis() отслеживает время только с момента подачи питания на Arduino. То есть, как только вы отключили плату, таймер сбрасывается в 0. Вша Arduino не знает, что сейчас, например, четверг или 8-е марта. Все, чего вы можете добиться от встроенного счетчика - это "Прошло 14000 миллисекунд с момента последнего включения".
Например вы создали программу и хотите вести отсчет времени с этого момента. Если вы отключите питание микроконтроллера, счетчик времени собьется. Примерно так, как это происходит с дешевыми китайскими часами: когда садится батарейка, они начинают мигать с показанием 12:00.
В некоторых проектах Arduino вам понадобится надежный контроль времени без прерываний. Именно в таких случаях используется внешний модуль часов реального времени. Чип, который используется в подобных часах, отслеживает года и даже знает сколько дней в месяце (единственно, что обычно не учитывается - это переход на летнее и зимнее время, так как подобные переводы разные в разных частях мира).
На рисунке ниже показана материнская плата компьютера с часами реального времени DS1387. В часах используется литиевая батарея, поэтому они разрослись в размерах.
Мы рассмотрим пример использования часов реального времени DS1307. Это дешевый, легкий в использовании модуль, который работает несколько лет от небольшой батарейки.
Пока батарейка в самом модуле не исчерпает свой заряд, DS1307 будет вести отсчет времени, даже если Arduino отключен от питания или перепрограммируется.
Узлы, из которых состоит модуль часов реального времени
| Рисунок | Обозначение | Описание | Производитель | Количество |
|---|---|---|---|---|
 |
IC2 | Чип часов реального времени | DS1307 | 1 |
 |
Q1 | 32.768 КГц, 12.5 пФ кристалл | Generic | 1 |
 |
R1, R2 | 1/4 Вт 5% 2.2 КОм резистор Красный, Красный, Красный, Золотой | Generic | 2 |
 |
C1 | 0.1 мкФ керамический конденсатор | Generic | 1 |
 |
Рельса на 5 контактов (1x5) | Generic | 1 | |
 |
Батарейка | 12 мм 3 В литиевая батарейка | CR1220 | 1 |
 |
12mm coin cell holder | Keystone 3001 | 1 | |
 |
Плата | Adafruit Industries | 1 |
Сборка модуля часов реального времени
| Фото | Пояснения |
|---|---|
 |
Подготовьтесь к сборке. Проверьте наличие всех необходимых деталей и инструментов. Установите монтажную плату в тисках. |
 |
Нанесите немного припоя на отрицательный контакт батареи. |
 |
Установите два резистора 2.2 КОм и керамический конденсатор. Как именно вы их расположите - неважно. Полярность не имеет значения. После этого установите кристалл (также симметрично), держатель (холдер) для батарейки и чип часов реального времени. Чип модуля реального времени надо установить таким образом, чтобы отметка (паз) на чипе располагалась в соответствии с обозначением на монтажной плате. Внимательно посмотрите на фото слева, там чип установлен верно. |
  |
Чтобы холдер для батарейки не выпадал, лучше его припаять сверху. После этого переверните плату и и припаяйте оставшиеся контакты. |
 |
Удалите остатки контактов от резисторов, кристалла и конденсатора. |
 |
Если вы хотите использовать контакты для установки модуля на беспаечную монтажную плату, установите рельсу контактов на макетку, модуль часов реального времени сверху и припаяйте контакты. |
 |
Установите батарейку. Плоская часть батареи должна быть сверху. В среднем батарейка будет служить около 5 лет. Даже если батарейка села, не оставляйте слот для нее пустым. |
Библиотека Arduino для работы с DS1307
DS1307 легко подключается к любому микроконтроллеру с питанием логики 5 В и возможностью I2C подключения. Мы рассмотрим подключение и использование этого модуля с Arduino .
Будем использовать библиотеку RTClib для получения и настройки показаний с DS1307. Если у вас есть вопросы по учтановке дополнительных библиотек Arduino - ознакомьтесь с этой инструкцией .
В статье рассмотрен пример часов реального времени от Adafruit, но вы можете с тем же успехом использовать китайские аналоги. Принцип работы и подключения не отличается.
- КУПИТЬ Arduino Uno R3 ;
- КУПИТЬ Breadboard ;
- КУПИТЬ модуль часов реального времени DS1307 ;
На часах реального премени 5 пинов: 5V, GND, SCL, SDA и SQW.
- 5V используется для питания чипа модуля часов реального времени, когда вы делаете к нему запрос для получения данных о времени. Если сигнал 5 В не поступает, чип переходит в "спящий" режим.
- GND - общая земля. Обязательно подключается в схему.
- SCL - контакт i2c часов - необходим для обмена данными с часами реального времени.
- SDA - контакт, по которому через i2c передаются данные с часов реального времени.
- SQW дает возможность настроить вывод данных в виде square-wave. В большинстве случаев этот контакт не используется.
Если вы настроили аналоговый пин 3 (цифровой 17) в режим OUTPUT и HIGH, а аналоговый пин 2 (цифровой 16) в режим OUTPUT и LOW, вы можете запитывать часы реального времени непосредственно от этих контактов!
Подключите аналоговый пин 4 на Arduino к SDA. Аналоговый пин 5 на Arduino подключите к SCL.
Скетч для Arduino
Проверка часов реального времени
Первый скетч, который стоит запустить - это программа, которая будет считывать данные с модуля часов реального времени раз в секунду.
Для начала давайте посмотрим, что произойдет, если мы извлечем батарейку и заменим ее на другую, пока Arduino не подключен к USB. Подождите 3 секунды и извлеките батарейку. В результате чип на часах реального времени перезагрузится. После этого вставьте код, который приведен ниже (код также можно выгрузить в меню Examples→RTClib→ds1307 в Arduino IDE) и загрузите его на Arduino.
Вам также понадобится библиотека OneWire.h, скачть ее можно
.// функции даты и времени с использованием часов реального времени DS1307, подключенные по I2C. В скетче используется библиотека Wire lib
#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"
Serial.begin(57600);
if (! RTC.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");
// RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
DateTime now = 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");
// рассчитываем дату: 7 дней и 30 секунд
DateTime future (now.unixtime() + 7 * 86400L + 30);
Serial.print(" now + 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();
Теперь откройте окно серийного монитора и убедитесь, что скорость передачи данных установлена корректно: на 57600 bps.
В результате вы должны увидеть в окне серийного монитора примерно следующее:
Если в часах реального времени пропадет питание, отобразится 0:0:0. Секунды отсчитываться перестанут. После настройки времени, пойдет новый отсчет. Именно по этой причине извлекать батарейку во время работы модуля часов реального времени нельзя.
Настройка времени на модуле часов
В этом же скетче раскомментируйте строку, которая начинается с RTC.adjust:
// строка ниже используется для настройки даты и времени часов
RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
Процесс настройки даты и времени реализован очень элегантно. В эту строку попадают данные с вашего счетчика на персональном компьютере (в момент компилляции кода). Эти данные используются для прошивки вашего модуля часов реального времени. То есть, если время на вашем ПК настроено неверно, рекомендуем сначала исправить этот баг, а потом переходить к прошивке модуля часов для Arduino.
После настройки, откройте серийный монитор и убедитесь, что часы настроены корректно:
Все. С этого момента и на протяжении ближайших нескольких лет настраивать DS1307 не придется.
Считывание показаний времени с DS1307
После настройки часов реального времени DS1307, может отправлять к ним запросы. Давайте рассмотрим часть скетча, в которой реализованы эти запросы.
DateTime now = RTC.now();
Serial.print(now.year(), DEC);
Serial.print("/");
Serial.print(now.month(), DEC);
Serial.print("/");
Serial.print(now.day(), DEC);
Serial.print(" ");
Serial.print(now.hour(), DEC);
Serial.print(":");
Serial.print(now.minute(), DEC);
Serial.print(":");
Serial.print(now.second(), DEC);
Serial.println();
По сути существует один вариант для получения времени с использованием часов реального времени. Для этого используется функция now(), которая возвращает объект DateTime. В этом объекте содержаться данные про год, месяц, день, час, минуту и секунду.
Есть ряд библиотек для часов реального времени, в которых предусмотрены функции вроде RTC.year() и RTC.hour(). Эти функции вытягивают отдельно год и час. Но их использование сопряжено с рядом проблем: если вы сделаете запрос на вывод минут в момент времени, например, 3:14:59, то есть, прямо перед тем как показания минут должны приравняться к "15" (3:15:00), полученные данные будут равны 3:14:00 - то есть, вы потеряете одну минуту.
В общем, использование отдельных функций для вызова часа или года обосновано только в том случае, когда точность контроля времени с разбросом в одну минуту/года для вашего проекта не критична (как правило, это в тех случаях, когда показания снимаются редко - раз в сутки, раз в неделю). В любом случае, если вы хотите избежать погрешностей в показаниях, используйте now(), а уже из полученных данных тяните необходимые вам показания (минуты, года и т.п.).
Есть еще один формат данных, которые мы можем подучить - количество секунд от полуночи, 1-го января 1970 года. Для этого используется функция unixtime ():
Serial.print(" since 1970 = ");
Serial.print(now.unixtime());
Serial.print("s = ");
Serial.print(now.unixtime() / 86400L);
Serial.println("d");
Так как в одном дне 60*60*24 = 86400 секунд, можно перевести полученное значение в дни и года. Очень удобный вариант, если вам надо отследить, сколько времени прошло с момента последнего запроса. Например, если прошло 5 минут с момента последнего последнего обращения Arduino к часам реального времени DS1307, значение, которое вернет функция unixtime() будет больше на 300.
Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!
