Ceas în timp real DS1307

Microcontrolerul atmega328 de pe placa de dezvoltare Arduino are un cronometru încorporat denumit millis(), care cu ajutorul unui soft aferen poate fi folosit pe post de ceas. În cazul acesta probabil vă puneţi următoarea întrebare, „Pentru ce mai avem nevoie de un ceas suplimentar?”. Răspunsul este foarte simplu. Folosind un program care să calculeze timpul bazat pe  timer-ul millis() ar însemna ca de fiecare dată când Arduino este resetat sau reprogramat să fim nevoiţi să reintroducem data şi ora curentă. Problema este dată de faptul ca millis() reţine numărul de milisecunde de la pornirea plăcii de dezvoltare, ceea ce înseamnă că la fiecare repornire/reprogramare timerul va fi resetat. Pentru proiecte simple, în care acest lucru nu este un inconvenient, se poate merge pe ideea de a crea un ceas software, dar în cazul în care realizăm un „dataloger”, un ceas cu alarma etc. avem nevoie de o metoda coerentă de a înregistra timpul. În acest caz kitul DS1307 ne vine în ajutor deoarece integratul DS1307 reţine secunda/minut/ora/ziua/luna/anul, ţine cont de anii bisecţi, nu îşi pierde informaţia în momentul în care Arduino rămâne fără alimentare sau este reprogramat.

Necesar
-plăcuţă de dezvoltare Arduino
-bread board
-fire pentru conexiuni
-shield DS1307
-(opţional)shield LCD

Schema electrică
Acest schemă poate fi realizată în două moduri. În cazul în care deţineţi un kit ROROID LCD ceasul şi data va fi afişata şi pe display. În caz contrar pentru a citi ora şi data curentă va trebui să folosiți monitorul serial. În ambele cazuri programarea va fi făcută cu ajutorul meniului din monitorul serial. Schema de mai jos explică modul de legare al modulelor de Arduino:

Programare

S sau s – setarea datei
Pentru a seta data în monitorul serial se scrie o comanda de forma S(ora)(minut)(secunda)(zi săptămâna)(zi lună)(luna)(anul) cu următoarea structură S(00-23)(00-59)(00-59)(1-7)(01-31)(01-12)(00-99). Astfel dacă vrem să setăm data de 18/08/2012 21:41:00 iar ziua acestei date este sâmbătă comanda va fi următoarea: S2141006180812
C sau c -citirea datei pe serial
Data este afișată pe LCD, dar în cazul în care dorim să citim data pe serial sau nu avem un LCD această comandă este foarte utilă

//Se incarca libraria Wire
#include "Wire.h"
//Se defineste adresa ceasului DS1307 pe bus I2C
#define ADRESA_RTC 0x68

//Se incarca libraria NewCrystalLCD
#include <LiquidCrystal_SR_LCD3.h>

//Se definesc pini de comunicare
const int PIN_LCD_STROBE = 9;//pinul 9 de pe placa Arduino
const int PIN_LCD_DATA = 8;//pinul 8 de pe placa Arduino
const int PIN_LCD_CLOCK = 7;//pinul 7 de pe placa Arduino

//Initializare librarie
LiquidCrystal_SR_LCD3 lcd(PIN_LCD_DATA, PIN_LCD_CLOCK, PIN_LCD_STROBE);

//variabila care retine mesajul afisat pe LCD
String mesaj;

//variabila care retine comanda primita pe serial
int comanda;

//variabila necesara pentru a sti cand afisam data pe serial
int ser=0;

byte secunda, minutul, ora, ziS, ziL, luna, anul;
byte zero;
char *zi[] = {"","Lun","Mar","Mie","Joi","Vin","Sam","Dum",};

byte bcdToDec(byte val) {
// Functia converteste un nr binar in zecimal
return ( (val/16*10) + (val%16) );
}

byte decToBcd(byte val)
{
// inversul functiei bcdToDec
return ( (val/10*16) + (val%10) );
}

void setup(){
//Initializeaza libraria Wire
Wire.begin();
//Initializeaza portul serial
Serial.begin(9600);

lcd.begin(16, 2);//Definim tipul de display folosit
//in cazul nostru 16X2

lcd.print(F("Bine ati venit")); //Tiparim textul

lcd.setCursor (0, 1);//sarim pe linia urmatoare
lcd.print(F("pe www.roroid.ro"));//tiparim textul
zero = 0x00;
}

void loop(){

if (Serial.available()) { // daca se detecteaza
comanda = Serial.read();
if (comanda == 83 || comanda == 115) { //Ex. de comanda folosita pentru setare este
setare_data(); //S1742306180812 - unde 17 este ora;42 este minutul;30 sunt secundele
//6 este ziua din saptamana;18 este ziua din luna;08 este luna;12 este anul
//Daca va grabiti eliminati randurile de mai jos
lcd.clear();
lcd.print("Initializare...");
Serial.println("Initializare...");
delay(1000);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Noua data a fost");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("inregistrata!");
Serial.println("Noua data a fost");
Serial.print("inregistrata!");
delay(2000);
Serial.println(" ");

}
else if (comanda == 67 || comanda == 99) { //cu C sau c se afiseaza data pe portul serial
ser=1;
citeste_data();
Serial.println(" ");
ser=0;
}
}

citeste_data();
delay(1000);
}

//Functia realizeaza citirea datei din DS1307
void citeste_data(){

// Reset the register pointer
Wire.beginTransmission(ADRESA_RTC);

Wire.write(zero);
Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(ADRESA_RTC, 7);

secunda = bcdToDec(Wire.read()&0x7f);
minutul = bcdToDec(Wire.read());
ora = bcdToDec(Wire.read() & 0x3f); //mod 24 ore
ziS = bcdToDec(Wire.read()); //1-7 -> luni - duminica
ziL = bcdToDec(Wire.read());
luna = bcdToDec(Wire.read());
anul = bcdToDec(Wire.read());

mesaj="";
if (ora<10)
{
mesaj=mesaj+"0";
}
mesaj=mesaj+ora;
mesaj=mesaj+":";
if (minutul<10)
{
mesaj=mesaj+"0";
}
mesaj=mesaj+minutul;
mesaj=mesaj+":";
if (secunda<10)
{
mesaj=mesaj+"0";
}
mesaj=mesaj+secunda;
lcd.clear();
lcd.print(mesaj);
if (ser==1){
Serial.println(mesaj);
}
lcd.setCursor (0, 1);//sarim pe linia urmatoare
mesaj="";
mesaj=zi[ziS];
mesaj=mesaj+" ";
if (ziL<10)
{
mesaj=mesaj+"0";
}
mesaj=mesaj+ziL;
mesaj=mesaj+"/";
if (luna<10)
{
mesaj=mesaj+"0";
}
mesaj=mesaj+luna;
mesaj=mesaj+"/20";
mesaj=mesaj+anul;
lcd.print(mesaj);
if (ser==1){
Serial.println(mesaj);
}
}

void setare_data()
{
//se calculeaza valoarile receptionate pe portul serial
ora = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
minutul = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
secunda = (byte) ((Serial.read() - 48) * 10 + (Serial.read() - 48));
ziS = (byte) (Serial.read() - 48);
ziL = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
luna = (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));
anul= (byte) ((Serial.read() - 48) *10 + (Serial.read() - 48));

//se trimit noile valori pe I2C
Wire.beginTransmission(ADRESA_RTC);
Wire.write(zero);
Wire.write(decToBcd(secunda) & 0x7f);
Wire.write(decToBcd(minutul));
Wire.write(decToBcd(ora));

Wire.write(decToBcd(ziS));
Wire.write(decToBcd(ziL));
Wire.write(decToBcd(luna));
Wire.write(decToBcd(anul));
Wire.endTransmission();
}

Iar la final, rezultatul aplicaţiei:

Programul de mai jos este un exemplu de realizare a unei alarme cu ajutorul modulului DS1307.

#include "Wire.h"
//in codul nostru vom folosi timer
#include <Metro.h>

//Se defineste adresa ceasului DS1307 pe bus I2C
#define ADRESA_RTC 0x68
Metro background0 = Metro(5000);

byte secunda, minutul, ora, ziS, ziL, luna, anul;
byte zero;

byte bcdToDec(byte val_n) {
// Functia converteste un nr binar in zecimal
return ( (val_n/16*10) + (val_n%16) );
}

byte decToBcd(byte val_n)
{
// inversul functiei bcdToDec
return ( (val_n/10*16) + (val_n%10) );
}
//Functia realizeaza citirea datei din DS1307
void verifica_ora(){

// Reset the register pointer
Wire.beginTransmission(ADRESA_RTC);

Wire.write(zero);
Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(ADRESA_RTC, 7);

//citeste ceasul
secunda = bcdToDec(Wire.read()&0x7f);
minutul = bcdToDec(Wire.read());
ora = bcdToDec(Wire.read() & 0x3f); //mod 24 ore
ziS = bcdToDec(Wire.read()); //1-7 -> luni - duminica
ziL = bcdToDec(Wire.read());
luna = bcdToDec(Wire.read());
anul = bcdToDec(Wire.read());
//Serial.print(ora); Serial.print(minutul); Serial.println(secunda);
if(ora==21 && minutul==0 && secunda>=0)
{
//alarma de la ora 21
}

else if(ora==7 && minutul==0 && secunda>=0)
{
//alarma de la ora 7
}
//reseteaza timer-ul
background0.reset();
}

void setup()
{
//Initializeaza libraria Wire
Wire.begin();
Serial.begin(9600);
zero = 0x00;
}
void loop()
{
if (background0.check() == 1)
{ // se verifica ora din 5 in 5 secunde. Timpul de verificare poate fi setat si mai mic
verifica_ora();
}

}

Spor la treaba!