Часы реального времени - модуль, который хранит текущую дату и не сбрасывает её при отключении питания благодаря встроенной батарейке. Вы могли слышать о часах на основе чипа DS1307. Этот чип отличается крайне низкой точностью хода часов. Отставание на один час в сутки - это слишком. Рекомендую использовать модуль на основе высокоточного чипа DS3231, который снабжён термометром для корректирования хода часов в зависимости от температуры. Точность хода часов этого чипа находится на уровне хороших наручных часов и составляет 2ppm при температуре окружающей среды 0°-40°. При этом, модуль совместим со всеми библиотеками, написанными для модуля на основе чипа DS1307. Статья рассказывает о подключении модуля к Arduino и взаимодействии с ними с помощью библиотеки Time. Купить такой модуль у проверенного мной продавца вы можете .

Подключение часов реального времени

Часы подключаются по протоколу I2C всего двумя проводами. Необходимо дополнительно подтянуть выводы, к которым подключаются часы к рельсе питания с помощью резисторов 2 КОм. Выводы часов выглядят так:

Выводы 32К и SQW можно игнорировать. Их назначение не рассматривается в этой статье. SCL и SDA - это выводы интерфейса I2C. Их и нужно подключать к контроллеру. VCC и GND - +5 В и земля соответственно.

SCL и SDA на разных платах расположены на разных выводах:

Uno, Nano	A4 (SDA), A5 (SCL)
Mega2560	20 (SDA), 21 (SCL)
Leonardo	2 (SDA), 3 (SCL)

Вывод SDA часов подключается к выводу SDA контроллера. SDL часов, соответственно, к SDL контроллера. После подключения проводов, должна получиться такая картина:

Работать с модулем часов реального времени удобней всего с помощью библиотеки. Наиболее удобная в этом плане, так и называется: Time (англ. время ).
Библиотека является «обёрткой» для другой популярной библиотеки для работы с модулем часов: DS1307RTC. Несмотря на то, что библиотека разработана для чипа DS1307, она прекрасно работает и с DS3231, так как протоколы взаимодействия совместимы.

Скачайте обе библиотеки.

После скачивания, поместите содержимое архивов в папку libraries, которая находится в папке со средой разработки Arduino. Запустите среду Arduino IDE и откройте стандартный пример библиотеки: Примеры->Time->TimeRTC
Или просто скопируйте этот код:

#include #include #include void setup() { Serial.begin(9600); while (!Serial) ; // wait until Arduino Serial Monitor opens setSyncProvider(RTC.get); // the function to get the time from the RTC if(timeStatus()!= timeSet) Serial.println("Unable to sync with the RTC"); else Serial.println("RTC has set the system time"); } void loop() { if (timeStatus() == timeSet) { digitalClockDisplay(); } else { Serial.println("The time has not been set. Please run the Time"); Serial.println("TimeRTCSet example, or DS1307RTC SetTime example."); Serial.println(); delay(4000); } delay(1000); } void digitalClockDisplay(){ // digital clock display of the time Serial.print(hour()); printDigits(minute()); printDigits(second()); Serial.print(" "); Serial.print(day()); Serial.print(" "); Serial.print(month()); Serial.print(" "); Serial.print(year()); Serial.println(); } void printDigits(int digits){ // utility function for digital clock display: prints preceding colon and leading 0 Serial.print(":"); if(digits < 10) Serial.print("0"); Serial.print(digits); }

#include #include #include void setup () { Serial . begin (9600 ) ; while (! Serial ) ; // wait until Arduino Serial Monitor opens setSyncProvider (RTC . get ) ; // the function to get the time from the RTC if (timeStatus () != timeSet ) Serial . println ("Unable to sync with the RTC" ) ; else Serial . println ("RTC has set the system time" ) ; void loop () if (timeStatus () == timeSet ) { digitalClockDisplay () ; } else { Serial . println ("The time has not been set. Please run the Time" ) ; Serial . println ("TimeRTCSet example, or DS1307RTC SetTime example." ) ; Serial . println () ; delay (4000 ) ; delay (1000 ) ; void digitalClockDisplay () { // digital clock display of the time Serial . print (hour () ) ; printDigits (minute () ) ; printDigits (second () ) ; Serial . print (" " ) ; Serial . print (day () ) ; Serial . print (" " ) ; Serial . print (month () ) ; Serial . print (" " ) ; Serial . print (year () ) ; Serial . println () ; void printDigits (int digits ) { // utility function for digital clock display: prints preceding colon and leading 0 Serial . print (":" ) ; if (digits < 10 ) Serial . print ("0" ) ; Serial . print (digits ) ;

После загрузки скетча в плату запустите монитор порта (Сервис->монитор порта). Вы увидите сообщения от библиотеки. Отображаемое время будет неверным, либо библиотека вовсе пожалуется на не настроенные часы. Для настройки часов загрузите в плату пример из библиотеки DS1307RTC «SetTime» (Примеры->DS1307RTC->SetTime). Загрузите этот пример в плату. После загрузки часы окажутся настроенными на время компиляции скетча . Задержка между компиляцией и полной загрузкой составит совсем немного, чего окажется достаточно для точно настроенных часов. Но если вы отключите и заново подключите питание платы, даже через несколько часов, время в часах всё равно будет заново установлено на время компиляции и окажется неверным. Поэтому, используйте этот пример только для настройки, после настройки отключите часы или загрузите в плату другой скетч.

После создания множества прототипов Arduino на макетной плате, я решил сделать что-то полезное, то, что можно использовать дома. А что может быть полезнее, чем светящиеся часы, которые почему-то с 2010 года перестали выпускаться? Начал я сборку цифровых часов с поиска необходимых деталей. Одним из критериев, который помог быстрее насобирать необходимые компоненты, стала доступность деталей в местных магазинах и от производителей из Китая, Малайзии.

Arduino часы реального времени (RTC) на 7-сегментных индикаторах

При сборке часов, появилось несколько вариантов настройки на них точного времени. Первый: устанавливать время на Arduino , держа его все время под питанием. Но такой метод не очень целесообразный, так как каждый раз, когда понадобиться установить время, надо будет пустить питание на Arduino.

Вторым вариантом была идея подключения 7-сегментных LED -индикаторов к GPS модулю . Поскольку GPS сигнал дает очень точное время, этот вариант должен был решить проблему, и не пришлось бы настраивать часы каждый раз при их включении. Я взял свой карманный навигатор Garmin GPS 60 C, подключил его в последовательный разъем к Arduino и загрузил несколько библиотек GPS, получив таким образом сигнал очень точного времени.

Проблема GPS метода оказалась в том, что, поскольку я живу центре города, то каменные джунгли непроглядными высотками окружают мой дом, и понадобилось бы поставить внешнюю GPS антенну снаружи окна, чтобы получить GPS сигнал с чистого неба. Без спутникового покрытия, никакое устройство GPS не в состоянии получить сигнал с синхронизацией по времени. Или часы должны быть на окне, либо надо было вынести GPS-антенну и проложить 7-метровый кабель до них.

Третий способ настройки часов оказался наилучшим. Заключается он в работе Arduino совместно с DS1307 часами реального времени (RTC). Питание на них идет от таблеточной 3-вольтовой батарейки, которая сохраняет настройки, когда устройство выключено и во время отсоединения микроконтроллера.

Я пошел в местный «электронный рай», расположенный в центре города, чтобы испытать свою удачу в поиске необходимых компонентов. К моему удивлению, там я нашел все необходимые детали для сборки цифровых часов.

Необходимыми деталями являются:

1. плата Arduino для макетирования и загрузки скетча в микроконтроллер;
2. микроконтроллер ATmega328P для работы часов;
3. четыре красных 7-сегментных LED-индикатора (или другие, более холодного цвета, которые найдете на местном рынке);
4. часы реального времени DS1307;
5. кварцевый резонатор на 32,768 кГц;
6. держатель для батарейки таблеточного размера CR2025 или CR2032;
7. четыре микросхемы 74HC595 сдвигающего регистра для управления 7-сегментными LED-индикаторами;
8. резисторы 220 Ом по 0.25 Вт;
9. однорядные штыревые разъёмы;
10. гнезда для интегральных микросхем (IC);
11. соединительные провода.

Если нет навыков в изготовлении печатных плат, то рекомендую использовать паечную макетную плату (текстолитовая пластинка с множеством отверстий для закрепления на ней пайкой компонентов, которую ошибочно называют монтажной платой ) и припаять на неё все IC гнезда микросхем и штыревые разъёмы. Благодаря таким быстроразъемным контактам все 7-сегментные LED-индикаторы и интегральные микросхемы могут быть легко заменены при необходимости.

Поскольку размер макетной платы весьма ограничен, то удалось разместить на ней только 35-миллиметровые LED-индикаторы, ведь должно было ещё остаться место для держателя таблеточной батарейки. Хотелось бы поставить гораздо большие 7-сегментные индикаторы, но более крупным из них надо повышенное напряжение, свыше 5 В, и уже потребовалось таки усложнить схему двойными цепями питания. Иметь дело со стабилизатором на два выходных напряжения не хочется, лучше сосредоточиться на более простой версии цифровых часов.

Разделительные керамические конденсаторы 100 нФ на ножке питания Vcc каждого регистра 74HC595 добавлены, чтобы предотвратить любые проблемы с низкочастотными помехами.

Собираемые цифровые часы используют только 5 пинов Arduino:

• 3 цифровых выхода для сдвигающих регистров 74HC595;
• 2 аналоговых выхода для часов реального времени, подключенных с использованием соединения I2C.

Преимущество собираемых цифровых часов на Arduino в сравнении с заводскими в том, что к ним можно легко добавить любые функции, какие только могут стать полезны.

Вот некоторые идеи доработки часов:

1. Чередование отображения на индикаторах часов/минут и минут/секунд;
2. Проигрывание мелодии каждый час;
3. Установка датчика LM35, и использование часов в качестве термометра;
4. Функция утреннего будильника;
5. Даже управление другими электрическими приборами с помощью электромеханического реле, включающегося в соответствии с определёнными по времени событиями или показаниями подключенных датчиков.

Так как четыре индикатора довольно большие и яркие, их можно использовать также для отображения буквенной информации.

После того, как я припаял первую цифру 7 сегментного LED-индикатора с общим катодом к сдвигающему регистру 74HC595, открылась первая проблема. Я использовал только один резистор 220 Ом, соединенный с общим катодом LED-индикатора, чтобы сберечь резисторы, и обнаружил, что когда включается число 8, то все сегменты загораются очень тускло. Это нормально для прототипа, но не годится для действующих цифровых часов. Было бы очень неприятно иметь часы с по-разному светящимися цифрами. Так что пришлось разорвать отдельные провода и раздобыть побольше резисторов на 220 Ом, чтобы подключить их к каждому из семи сегментов LED-индикатора.

Вторая проблема была в том, что я забыл выделить место для двух светодиодов диаметром 5 мм, в качестве мигающего двоеточия индикатора секунд. А индикатор третьей цифры уже был припаян.

Поскольку слишком много труда уходит на пайку одного индикатора, вместе с присоединением всех резисторов к проводам, я решил сделать выносную платку с двумя светодиодами в качестве индикаторов секунд. Я найду способ установки двух точек между часовыми и минутными цифрами! На фотографии внизу, я просто снимаю по светодиоду на 13 выводе мигания с интервалом в 500 мс.

• Есть коды .
• Окончательный скетч

Вот несколько фотографий собранного, работающего устройства. Теперь мне всего лишь нужно что-то вроде акрила, чтобы закрепить макетную плату и скрыть часы Arduino в общем корпусе.

Эти часы запитаны от выносной платы Arduino в версии с FTDI кабелем и гнездом DC постоянного тока.

Сборка Arduino часов завершена после установки DHT11 датчика влажности и температуры.

Самодельный датчик температуры и влажности DHT11 и DHT22 – подключение к Arduino GPS часы на Arduino

Итак, после небольшого технического перерыва, продолжаем наше знакомство с семейством МК ARDUINO. В этом уроке мы попробуем сделать часы работающие от внутреннего генератора МК (с внешним генератором будет один из следующих уроков) и выводящего информацию на ЖК индикатор типа 1602 (что означает 16 символов в 2 строки, есть еще тип 1604- 16 символов в 4 строки, вы уже поняли что первые 2 цифры указывают на количество символов индикатора а вторые- на количество строк). Не будем затягивать вступление, переходим к работе.

Для проекта нам понадобится:

1. Arduino Uno
2. ЖК индикатор 1602
3. Макетная плата
4. Провода
5. Подстроечный резистор на 10 кОм

Для особо ленивых советую опустится в низ страницы и скачать готовый скетч, для тех кто хочет научится делать скетчи самостоятельно опишу более подробно все шаги проекта. Для правильной и быстрой работы над проектом необходим алгоритм работы. Практически любой проект лучше накидать на бумаге и потом следовать по алгоритму шаг за шагом. Мы поступим абсолютно так же. Итак составляем алгоритм. У нас есть несколько условий, выпишем их в порядке возрастания:

1. Секунды, работают в пределе от 0 до 59 по циклу с секундным интервалом (это понятно).
2. Минуты, работают в пределе от 0 до 59 по циклу, переключение происходит при достижении значения секундами значения 0.
3. Часы, работают в пределе от 0 до 24 (здесь вы можете выбрать отображение как в зарубежном стиле от 0 до 12 со значениями AM и PM, это как вам больше нравится) по циклу, переключение происходит по достижении значения минутами 0.
4. Вывести всю необходимую информацию на дисплей (например вы можете решить не выводить секунды а сделать просто мигающую точку между часами и минутами)

Собираем наши часы по вот такой схеме:

Подключение ЖК индикатора 1602 к ARDUINO

Советы по сборке. Индикатор 1602 обычно приходит из Китая в «голом» виде, т.е. никаких выводов не подпаяно, советую для этих целей использовать двухрядные компьютерные гнезда от материнских плат, один вывод гнезда вставляется в 1602, второй вывод оказывается за краем платы, запаиваете оба вывода на один контакт- так повышается механическая и электрическая прочность. На данной схеме не указана схема подключения подсветки, это следующие 2 вывода справа от D7. Вы можете их подключить к питанию 3,3В на ARDUINO, можете сделать плавное загорание/затухание если подключите плюсовой вывод (он подписан как А- анод) к выходу ARDUINO и будете управлять питание через этот вывод, это уже второстепенная задача, пока просто подключите вывод А на 1602 к 3,3V на ARDUINO, а вывод К 1602 к GND ARDUINO.

Теперь приступаем собственно к разработке часов. Запускаем оболочку ARDUINO на компьютере. Попробуем поиграться с 1602 для проверки правильности соединений схемы. Заходим Файл-Примеры-LiqidCrystal и выбираем любой из файлов. Заливаем скетч в ARDUINO и наблюдаем что происходит. Если вместо символов вы видите черные квадратики- подкрутите подстроечный резистор, это регулятор контрастности (так же поступите если вообще ничего не отображается). Информация должна отображаться корректно и никаких «кракозябров» быть просто не должно. Если они появились- проверьте схему соединений, где то собрали неправильно. Можете сразу посмотреть в скетчах как обращаться к ЖК- индикатору и поразится простоте работы с ним! Если все у вас заработало правильно переходим непосредственно к программированию.

Определимся что таймер у нас будет работать без оператора delay как написано . Поэтому вводим такой код:

#include

// Variables will change:

void setup () {
lcd.begin(16, 2);

void loop ()
{

if (currentMillis — previousMillis >= interval) {

Данный код уже будет работать но ничего отображать не будет. К переменной s каждую секунду будет добавляться 1. Т.е. мы уже получили точный интервал в 1 секунду! Теперь, следуя алгоритму, нам необходим предел переменной между 0 и 59. Делаем.

if (s>
{


}

Добавляем этот код к программе. По описанию все понятно- если значение s больше 59 то присваиваем ей 0 и прибавляем 1 минуту в переменной m. На данный момент имеем полностью работающий секундный таймер и бесконечный (до 32768- максимальное значение типа integer) счетчик минут. Теперь нужно таким же образом рассчитать минуты. Пишем следующее:

if (m>59) // если значения m больше 59
{


}

Добавляем строки к программе. Она уже должна выглядеть так:

int h,m,s; // переменные для часов, минут, секунд
boolean z; // переменная для отображения точки
// подключаем библиотеку индикатора
#include

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// Variables will change:
int ledState = LOW; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis = 0; // will store last time LED was updated
const long interval = 1000; // interval at which to blink (milliseconds)

void setup () {
lcd.begin(16, 2);

void loop ()
{

Unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis — previousMillis >= interval) {
// save the last time you blinked the LED
previousMillis = currentMillis;
s++; // добавляем единицу, равносильно записи s=s+1;

// секция подсчета секунд

if (s>59) // если значение s больше 59
{
s=0; // присваиваем значение 0 переменной s
m++; // добавляем 1 к переменной m отвечающей за минуты
}

// секция подсчета минут

if (m>
{
m=0; // присваиваем значение 0 переменной m
h++; // добавляем 1 к переменной h отвечающей за часы
}

В принципе все понятно. Осталось сделать обработку часов. Делаем. Дописываем после секции подсчета минут:

if (h>
{

}

Все, часы готовы! Заливаем скетч и часы будут ходить как надо! Хочу обратить ваше внимание что считать они будут в 24- часовом формате. Попробуйте сами сделать 12- часовой формат. Осталось вывести информацию на ЖК- индикатор. Существует 2 пути по написания кода на вывод информации.

1. Посчитать одни данные и сразу вывести
2. Посчитать все данные и вывести все сразу.

Тут уж вы сами определитесь по какому пути вы пойдете. Если пойдете по первому пути то писать отображение информации надо сразу в секциях подсчета, если по второму- пишется блок после всех вычислений. Давайте пойдем по второму пути т.к. он более предпочтителен и более логичен (хотя, если честно сказать, мой тестовый скетч написан по первому пути). Итак, для передачи данных на индикатор 1602 применяются всего 2 команды:

lcd.setCursor (3, 0); // устанавливает курсор на 3 символ 0 строки (счет строк и символов идет от 0)
lcd.print (0); // печатаем (print- печать, учите аглицкий) 0

Есть еще команда lcd.clear ; означающая очистку экрана но здесь мы ее можем не использовать.

Начинаем выводить информацию. Начнем с секунд (можете начать с любого значения, делайте как вам будет удобно). Устанавливаем курсор на 0 строку в 6 позицию и выводим значение секунд. Почему в 6 позицию спросите вы? Давайте представим следующее: формат отображения часов- 2 символа(часы), разделитель (допустим:), 2 символа (минуты), разделитель (:) и, наконец, секунды. Считаем с нулевой позиции: 0+2+1+2+1=6. Так как счет начинается с 0 то вычитаем из данных единицу (ноль тоже является числом), выходит 6-1=5. Столько занимает отображение часов и минут с разделителями, следующая позиция- секундная и она равна 5+1=6. Немного запутано но напишу следующее hh:mm:ss и посчитаем координаты сначала начиная от 0. Вот так и высчитываются координаты на индикаторах семейства 16хх. При данных условиях часы будут отображаться в верхнем левом углу, вы можете сменить расположение как вам удобно, можете даже ввести переменную и подбирая её подбирать нужное вам положение индикации. Ладно, пишем такие строки:

lcd.setCursor (6, 0); // устанавливает курсор на 6 символ 0 строки (счет строк идет от 0)

Программа будет выглядеть так:

int h,m,s; // переменные для часов, минут, секунд
boolean z; // переменная для отображения точки
// подключаем библиотеку индикатора
#include

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// Variables will change:
int ledState = LOW; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis = 0; // will store last time LED was updated
const long interval = 1000; // interval at which to blink (milliseconds)

void setup () {
lcd.begin(16, 2);

void loop ()
{

Unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis — previousMillis >= interval) {
// save the last time you blinked the LED
previousMillis = currentMillis;
s++; // добавляем единицу, равносильно записи s=s+1;

// секция подсчета секунд

if (s>59) // если значение s больше 59
{
s=0; // присваиваем значение 0 переменной s
m++; // добавляем 1 к переменной m отвечающей за минуты
}

// секция подсчета минут

if (m>59) // если значение m больше 59
{
m=0; // присваиваем значение 0 переменной m
h++; // добавляем 1 к переменной h отвечающей за часы
}

// секция подсчета часов

if (h>23) // если значение h больше 23
{
h=0; // присваиваем значение 0 переменной h
}

// секция вывода информации

lcd.setCursor (6, 0);
lcd.print (s); // печатаем данные из переменной s

Заливаем скетч и…. секунды начали отображаться!!! Только обратите внимание, при счете от 0 до 59- все нормально, но как только начинается следующая минута- начинают меняться десятки секунд вместо единиц секунд, т.е. время отображается некорректно. Давайте разберемся с этим. Мы указали программе жестко позицию 6,0 , и она выводит данные точно в этой позиции не затирая то что находится после этой позиции. Выхода 2. Применить lcd.clear или описать отображение корректно, тем более при первом варианте будет довольно трудно привыкнуть к прыгающим разрядам секунд (далее минут и часов). Напишем обработчик корректного отображения. Какие условия будут в этой обработке? Давайте подумаем. Если секунд меньше 10 то пишем их значение в 7 позиции (6+1=7) и в 6 позиции пишем 0, если больше или равно 10- пишем в 6 позиции. Все довольно просто. Условие будет иметь следующий вид:

if (s<10) //если секунд меньше 10
{

lcd.print (0); //печатаем 0


}
else
{


}

Вставляем данный код вместо

lcd.setCursor (6, 0); // устанавливает курсор на 7 символ 0 строки (счет строк идет от 0)
lcd.print (s); // печатаем данные из переменной s

и радуемся уже полученному результату! Все отображается корректно! Кроме того перед секундами появился разделитель «:»! Таким же образом пишем обработчик для минут и часов с соответствующими координатами курсора. Это может выглядеть так для минут:

If (m<10)
{
lcd.setCursor (3, 0);
lcd.print (0);
lcd.setCursor (4, 0);
lcd.print (m);
}
else
{
lcd.setCursor (3, 0);
lcd.print (m);
}

и так для часов:

If (h<10)
{
lcd.setCursor (0, 0);
lcd.print (0);
lcd.setCursor (1, 0);
lcd.print (h);
}
else
{
lcd.setCursor (0, 0);
lcd.print (h);
}

Наша программа примет следующий вид:

int h,m,s; // переменные для часов, минут, секунд
boolean z; // переменная для отображения точки
// подключаем библиотеку индикатора
#include

// initialize the library with the numbers of the interface pins
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// Variables will change:
int ledState = LOW; // ledState used to set the LED
unsigned long previousMillis = 0; // will store last time LED was updated
const long interval = 1000; // interval at which to blink (milliseconds)

void setup () {
lcd.begin(16, 2);

void loop ()
{

Unsigned long currentMillis = millis();

if (currentMillis — previousMillis >= interval) {
// save the last time you blinked the LED
previousMillis = currentMillis;
s++; // добавляем единицу, равносильно записи s=s+1;

// секция подсчета секунд

if (s>59) // если значение s больше 59
{
s=0; // присваиваем значение 0 переменной s
m++; // добавляем 1 к переменной m отвечающей за минуты
}

// секция подсчета минут

if (m>59) // если значение m больше 59
{
m=0; // присваиваем значение 0 переменной m
h++; // добавляем 1 к переменной h отвечающей за часы
}

// секция подсчета часов

if (h>23) // если значение h больше 23
{
h=0; // присваиваем значение 0 переменной h
}

// секция вывода информации

// вывод секунд

if (s<10) //если секунд меньше 10
{
lcd.setCursor (6, 0); // курсор в 6 позицию 0 строки
lcd.print (0); //печатаем 0
lcd.setCursor (7, 0); //курсор в 7 позицию 0 строки
lcd.print (s); //печатаем значение переменной s
}
else
{
lcd.setCursor (6, 0); //иначе курсор в 6 позицию 0 строки
lcd.print (s); // печатаем значение переменной s
}
lcd.setCursor (5, 0); // курсор в 5 позицию 0 строки
lcd.print (‘:’); // печатаем разделитель между секундами и минутами

// вывод минут

if (m<10)
{
lcd.setCursor (3, 0);
lcd.print (0);
lcd.setCursor (4, 0);
lcd.print (m);
}
else
{
lcd.setCursor (3, 0);
lcd.print (m);
}
lcd.setCursor (2, 0); // курсор в 2 позицию 0 строки
lcd.print (‘:’); // печатаем разделитель между минутами и часами

// вывод часов

if (h<10)
{
lcd.setCursor (0, 0);
lcd.print (0);
lcd.setCursor (1, 0);
lcd.print (h);
}
else
{
lcd.setCursor (0, 0);
lcd.print (h);
}

Весь код уместился в каких то 3 с небольшим килоБайта! Из них бОльшую часть съела библиотека для ЖК индикатора. Сразу хочу заметить что этот код- только тело программы, нужно еще дописать функцию установки времени. Кроме того можно добавить фоторезистор и яркостью подсветки дисплея. Можно дописать функцию ввода будильника и работать со звуком. Так же можно выводить температуру в помещении, дату и т.д… Вобщем данный индикатор с соответствующими датчиками может превратить данные часы в уникальное устройство! Единственный минус данного аппарата- при отключении электричества настраивать часы придется заново. Поэтому в ближайшее время опишу работу с модулем RTC, при работе с ним, даже если электричество отключится, при подаче напряжения часы будут работать как будто ничего и не произошло. Для более дешевой версии часов можно использовать arduino pro mini, это такой же контроллер только не имеет USB разъема но стоит в несколько раз дешевле и имеет очень маленькие размеры. Можно также применить и arduino nano, тот же про но с USB разъемом. До следующего урока. Всем спасибо за внимание.

PS*. Кстати процедуру отображения значений можно написать в виде отдельной функции и передавать необходимые значения в нее. Попробуйте так сделать и сравните объем занимаемой памяти. Всегда стремитесь к наименьшему объему.

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

Детали модуля часов реального времени DS1307 от компании Adafruit

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

Сборка часов реального времени DS1307 компании Adafruit

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!

Добрый день, сегодня я поделюсь инструкцией по изготовлению часов с комнатным термометром(Часы на ардуино своими руками ). Часы работают на Arduino UNO, для отображения времени и температуры служит графический экран WG12864B. В качестве датчика температуры - ds18b20. В отличие от большинства других часов я не буду использовать RTS (Real Time Clock), а попробую обойтись без этого дополнительного модуля.

Схемы на ардуино отличаются своей простотой, и может начать изучать ардуино-каждый. О том как подключать библиотеки и прошивать ардуино можно почитать в нашей статье .

Приступим.

Для создания данных часов нам понадобится:

Arduino UNO (Или любая другая Arduino совместимая плата)
- Графический экран WG12864B
- Датчик температуры ds18b20
- Резистор 4.7 Ком 0.25 Вт
- Резистор 100 ом 0.25 Вт
- Батарейный отсек для 4 батареек типа АА «пальчиковых»
- Подходящая коробка
- Мелкий напильник
- Лак для ногтей (черный или под цвет корпуса)
- Немного тонкого пластика или картона
- Изолента
- Соединительные провода
- Монтажная плата
- Кнопки
- Паяльник
- Припой, канифоль
- Двусторонний скотч

Подготовка графического экрана.
С подключение экрана, на первый взгляд, возникает много проблем и сложностей. Но если вначале разобраться с их видами, станет намного легче и понятнее. Существует много разновидностей и типов экранов на контролере ks0107/ks0108. Все экраны принято делить на 4 типа:
Вариант A: HDM64GS12L-4, Crystalfontz CFAG12864B, Sparkfun LCD-00710CM, NKC Electronics LCD-0022, WinStar WG12864B-TML-T
Вариант B: HDM64GS12L-5, Lumex LCM-S12864GSF, Futurlec BLUE128X64LCD, AZ Displays AGM1264F, Displaytech 64128A BC, Adafruit GLCD, DataVision DG12864-88, Topway LM12864LDW, Digitron SG12864J4, QY-12864F, TM12864L-2, 12864J-1
Вариант C: Shenzhen Jinghua Displays Co Ltd. JM12864
Вариант D: Wintek- Cascades WD-G1906G, Wintek - GEN/WD-G1906G/KS0108B, Wintek/WD-G1906G/S6B0108A, TECDIS/Y19061/HD61202, Varitronix/MGLS19264/HD61202

Список не полный, их очень много. Самый распространённый и, на мой взгляд, удобный WG12864B3 V2.0. Дисплей можно подключить к Arduino по последовательному или параллельному порту. При использовании с Arduino UNO лучше выбрать подключение по последовательному порту – тогда нам потребуется всего 3 выхода микроконтроллера, вместо минимум 13 линий при подключении по параллельному порту. Подключается все довольно просто. Есть еще один нюанс, в продаже можно встретить два варианта дисплеев, со встроенным потенциометром (для регулировки контраста) и без него. Я выбрал, и советую тоже сделать вам, со встроенным.

Это уменьшает количество деталей и время пайки. Также стоит поставить токоограничительный резистор номиналом 100 Ом для подсветки. Подключая напрямую 5 вольт, существует риск сжечь подсветку.
WG12864B – Arduino UNO
1 (GND) - GND
2 (VCC) - +5V
4 (RS) – 10
5 (R/W) – 11
6 (E) – 13
15 (PSB) – GND
19 (BLA) – через резистор - +5V
20 (BLK) – GND

Удобнее всего это все собрать сзади экрана и вывести от него 5 проводов подключения к Arduino UNO. В итоге должно получится примерно так:

Для тех кто все-таки выберет параллельное подключение приведу таблицу подключения.

И схема для экранов варианта B:

На одну линию связи может быть включено несколько датчиков. Для наших часов достаточно одного. Подключаем провод от контакта «DQ» ds18b20 к «pin 5» Arduino UNO.

Подготовка платы с кнопками.
Для установки времени и даты на часах будем использовать три кнопки. Для удобства спаиваем три кнопки на монтажной плате и выводим провода.

Подключаем следующим образом: общий для всех трех кнопок провод подключаем к «GND» Arduino. Первую кнопку, она служит для входа в режим установки времени и переключения по времени и дате, подключаем к «Pin 2». Вторая, кнопка увеличения значения, - к «Pin 3», а третья, кнопка уменьшения значения, - к «Pin 4».

Сборка всего воедино.
Чтобы избежать короткого замыкания, следует заизолировать экран. По кругу обматываем изолентой, а на заднюю часть крепим на двусторонний скотч, вырезанную по размеру, планку из изолирующего материала. Подойдет плотный картон или тонкий пластик. Я воспользовался пластиком от планшета для бумаги. Получилось следующее:

Спереди экрана по краю клеим двусторонний скотч на вспененной основе, желательно черный.

Подключаем экран к Arduino:

Плюс от батарейного отсека подключаем к «VIN» Arduino, минус к «GND». Размещаем его сзади Arduino. Перед установкой в корпус, не забудьте подключить датчик температуры и плату с кнопками.

Подготовка и заливка скетча.
Для датчика температуры нужна библиотека OneWire.

Вывод на экран осуществляется через библиотеку U8glib:

Для редактирования и заливки скетча надо установите эти две библиотеки. Сделать это можно двумя способами. Просто распаковать эти архивы и поместить распакованные файлы в папку «libraries», находящуюся в папке с установленной Arduino IDE. Или второй вариант установить библиотеки прямо в среде программирования. Не распаковывая скачанные архивы, в среде Arduino IDE выберите меню Скетч – Подключить библиотеку. В самом верху выпадающего списка выберите пункт «Добавить.Zip библиотеку». В появившемся диалоговом окне выберете библиотеку, которую вы хотите добавить. Снова откройте меню Скетч – Подключить библиотеку. В самом низу выпадающего списка вы должны увидеть новую библиотеку. Теперь библиотеку можно использовать в программах. Не забудьте после всего этого перезагрузить Arduino IDE.

Датчик температуры работает по протоколу One Wire и имеет уникальный адрес для каждого устройства - 64-разрядный код. Каждый раз искать этот код нецелесообразно. Поэтому необходимо вначале подключить датчик к Arduino, залить в нее скетч находящийся в меню Файл – Примеры – Dallas Temperature – OneWireSearch. Далее запускаем Инструменты - Монитор порта. Arduino должна найти наш датчик, написать его адрес и текущие показания температуры. Копируем или просто записываем адрес нашего датчика. Открываем скетч Arduino_WG12864B_Term, ищем строку:

Byte addr={0x28, 0xFF, 0xDD, 0x14, 0xB4, 0x16, 0x5, 0x97};//адрес моего датчика

Записываем адрес вашего датчика между фигурными скобками, заменяя адрес моего датчика.

Стока:

//u8g.setPrintPos(44, 64); u8g.print(sek); // Выводим секунды для контроля правильности хода

Служит для вывода секунд рядом с надписью «Data». Это необходимо для точной установки хода времени.
Если часы спешат или отстаю следует поменять значение в строке:

If (micros() - prevmicros >494000) { // поменять на другое для корректировки было 500000

Я опытным путем определил число, при котором часы идут достаточно точно. Если ваши часы спешат следует увеличить это число, если отстаю – уменьшить. Для определения точности хода и нужен вывод секунд. После точной калибровки числа, секунды можно закомментировать и таким образом убрать с экрана.