使用實時時鐘IC DS1307制作精確時鐘的方法

如何使用實時時鐘 IC DS1307 制作準(zhǔn)確的時鐘。時間將顯示在液晶顯示屏上。

要求

運行 Arduino 1.6.5 的計算機(jī)

阿杜諾

跳線

面包板

零件清單中的零件

您可以用 ATMEL 的另一個 IC 替換 Arduino，但要確保它具有足夠數(shù)量的輸入和輸出引腳以及 I 2 C 功能。我正在使用 ATMega168A-PU。如果你這樣做，你將需要一個程序員。我有 AVR MKII ISP 編程器。

建議讀者熟悉面包板，在Arduino環(huán)境下編程，對C編程語言有一定的了解。下面的兩個程序不需要額外的解釋。

介紹

微控制器如何跟蹤時間和日期？普通的微控制器有一個定時器功能，上電時從0（零）開始，然后開始計數(shù)。在 Arduino 世界中，我們可以使用 millis（） 函數(shù)來重置自上電以來經(jīng)過的毫秒數(shù)。當(dāng)您斷開并重新連接電源時，它會重新開始。這在時鐘和日期方面不太方便。

這就是實時時鐘或 RTC 芯片派上用場的地方。該 IC 帶有 3v 紐扣電池或另一個 3v 電源，可跟蹤時間和日期。時鐘/日歷提供秒、分鐘、小時、星期、日期、月份和年份信息。IC 以 30/31 天和閏年校正月份。通過 I 2 C 總線進(jìn)行通信。I 2 C 總線將不在這里討論。

如果主電路的 Vcc 低于 Vbat，RTC 會自動切換到低功耗電池備份模式。備用電池通常是連接到 PIN 3 和 GND 的 3v 紐扣電池。通過這種方式，IC 仍會跟蹤時間和日期，當(dāng)主電路通電時，微控制器會獲取當(dāng)前時間和日期。

在這個項目中，我們使用的是DS1307。在該 IC 上，引腳 7 是 SQW/OUT 引腳。您可以使用此引腳來閃爍 LED，或為微控制器計時。我們將兩者都做。數(shù)據(jù)表中的下圖有助于我們了解 SQW/OUT。

此表可幫助您了解頻率：

頻率BIT7 & BIT6 & BIT5BIT4第 3 位和第 2 位BIT1位0

1赫茲 01 0 0 0

4.096Hz 01 0 0 1

8.192Hz 01 0 1 0

32.768Hz 01 0 1 1

如果將 LED 和電阻連接到 PIN 7，并希望它以 1Hz 頻率閃爍，則將 0b00010000 寫入控制寄存器內(nèi)存地址。如果你想要 4.096 Hz，你會寫 0b000100001?，F(xiàn)在您需要一臺示波器來查看脈沖，因為 LED 閃爍得如此之快，以至于看起來它一直亮著。我們使用的是 1Hz。

硬件

這是我們想要的框圖。

我們想要：

ISP（在系統(tǒng)編程中）對微控制器進(jìn)行編程

按鈕設(shè)置時間和日期

微控制器通過 I 2 C與 RTC 通信

在 LCD 上顯示時間和日期

示意圖：

點擊圖片為全尺寸。

零件清單

這是 Eagle 的截圖：

軟件

我們將在本指南中使用兩種不同的草圖：一種將時間和日期寫入 RTC，另一種從 RTC 讀取時間和日期。我已經(jīng)這樣做了，因此您將對正在發(fā)生的事情有更好的了解。我們將為這兩個程序使用與上述相同的電路。

首先，我們將時間和日期寫入 RTC，這就像在手表上設(shè)置時間一樣。

我們使用兩個開關(guān)。一種是增加小時、分鐘、日期、月、年和星期幾，另一種是在它們之間進(jìn)行選擇。該應(yīng)用程序不會從任何關(guān)鍵傳感器讀取值，因此我們使用中斷來檢查是否按下了開關(guān)并處理開關(guān)彈跳。有關(guān)開關(guān)彈跳的更多信息， 請閱讀此。

以下代碼將設(shè)置值并將它們寫入 RTC：

// Include header files
#include 
#include 

// LCD pin definitions
#define RS 9
#define E 10
#define D4 8
#define D5 7
#define D6 6
#define D7 5

LiquidCrystal lcd(RS, E, D4, D5, D6, D7);

// Interrupt 0 is hardware pin 4 (digital pin 2)
int btnSet = 0;

// Interrupt 1 is hardware pin 5 (digital pin 3)
int btnSel = 1;

// Interrupt state
int togBtnSet = false;
int togBtnSel = false;

// Time and date variables
int tmpHour = 0;
int tmpMinute = 0;
int tmpDate = 0;
int tmpMonth = 0;
int tmpYear = 0;
int tmpDay = 0;
int tmpSecond = 0;

int counterVal = 0;

// Variable to keep track of where we are in the "menu"
int myMenu[6]; // 0=Hour, 1=Minutes, 2=date, 3=MOnth, 4=Year, 5=DOW
int menuCounter = 0;

// A array of the weekday
char* days[] = { "NA", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fre", "Sat", "Sun" };

void setup() {
  // Interrupt declaration, execute increaseValue/nextItem function
  // when btnXXX is RISING
  attachInterrupt(btnSet, increaseValue, RISING);
  attachInterrupt(btnSel, nextItem, RISING);
  Wire.begin();
  lcd.begin(16,2);
  showWelcome();
}

// Interrupt function
void increaseValue()
{
  // Variables
  static unsigned long lastInterruptTime = 0;
  // Making a timestamp
  unsigned long interruptTime = millis();

  // If timestamp - lastInterruptTime is greater than 200
  if (interruptTime - lastInterruptTime > 200)
  {
    // Toggle the variable
    togBtnSet = !togBtnSet;
    // Increase the counterVal by 1
    counterVal++;
  }
  // Setting lastInterruptTime equal to the timestamp
  // so we know we moved on
  lastInterruptTime = interruptTime; 
}

// Next menuItem Interrupt function
void nextItem()
{
  static unsigned long lastInterruptTime = 0;
  unsigned long interruptTime = millis();

  if (interruptTime - lastInterruptTime > 200)
  {
    togBtnSel = !togBtnSel;
    // Increase the menu counter so we move to next item
    menuCounter++;   
    // Placing the counterVal in the menucounters array position
    myMenu[menuCounter] = counterVal;
    // Reset counterVal, now we start at 0 on the next menuItem
    counterVal = 0;
  }
  lastInterruptTime = interruptTime;
}

// Function that convert decimal numbers to binary
byte decToBCD(byte val)
{
  return ((val/10*16) + (val));
}

// Short welcome message, now we know everything is OK
void showWelcome()
{
  lcd.setCursor(2,0);
  lcd.print("Hello world.");
  lcd.setCursor(3,1);
  lcd.print("I'm alive.");
  delay(500);
  lcd.clear();
}

// Funcion to set the hour
void setHour()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set hour.       "); 
 // Checks if interrupt has occured = button pressed
 if (togBtnSet)
 {
  // Update array value with counterVal
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
  lcd.setCursor(7,1);
  // Print the new value
  lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
 }
 else
 {
  // Update array value with counterVal
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
  lcd.setCursor(7,1);
  // Print the new value
  lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
 }
}

// Function to set minutes
void setMinute()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set minute.     ");
  if (togBtnSet)
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
  else
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
}

// Function to set date
void setDate()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set date.       ");
  if (togBtnSet)
  {
    myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
  else
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }  
}

// Function to set month
void setMonth()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set month.      ");
  if (togBtnSet)
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
  else
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }  
}

// Function to set year
void setYear()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set year.       ");
  if (togBtnSet)
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
  else
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }  
}

// Function to set the day of week
void setDOW()
{
  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Set day (1=mon).");
  if (togBtnSet)
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }
  else
  {
  myMenu[menuCounter] = counterVal;
    lcd.setCursor(7,1);
    lcd.print(myMenu[menuCounter]); lcd.print("  ");
  }  
}

// Write the data to the RTC
void writeRTC()
{
  Wire.beginTransmission(0x68);
  Wire.write(0); // Start address
  Wire.write(0x00); // seconds
  Wire.write(decToBCD(myMenu[1])); // convert tmpMinutes to BCD and write them
  Wire.write(decToBCD(myMenu[0]));  // convert tmpHour to BCD and write them
  Wire.write(decToBCD(myMenu[5]));  // convert tmpDay to BCD and write them
  Wire.write(decToBCD(myMenu[2]));  // convert tmpDate to BCD and write them
  Wire.write(decToBCD(myMenu[3]));  // convert tmpMonth to BCD and write them
  Wire.write(decToBCD(myMenu[4]));  // convert tmpYear to BCD and write them
  Wire.write(0b00010000); // enable 1Hz Square wave on PIN7
  Wire.endTransmission(); // close the transmission  
}

// Show the time
// You need to use the other program to see the RTC is working
void showTime()
{
  lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("    ");
    lcd.print(myMenu[0]); lcd.print(":"); // hour
    lcd.print(myMenu[1]); lcd.print(":"); lcd.print("00       "); // minute
  lcd.setCursor(3,1);
    lcd.print(days[myMenu[5]]); lcd.print(" "); // DOW   
    lcd.print(myMenu[2]); lcd.print("."); // date
    lcd.print(myMenu[3]); lcd.print("."); // month
    lcd.print(myMenu[4]); lcd.print("   "); // year
// Call the writeRTC function
writeRTC();
}

void loop() 
{
  if (menuCounter == 0)
  {
    setHour();
  }
  if (menuCounter == 1)
  {
    setMinute();
  }
  if (menuCounter == 2)
  {
    setDate();
  }
  if (menuCounter == 3)
  {
    setMonth();
  }
  if (menuCounter == 4)
  {
    setYear();
  }
  if (menuCounter == 5)
  {
    setDOW();
  }
  if (menuCounter == 6)
  {
    showTime();
  }
}

該程序以簡短的歡迎信息開始。此消息告訴您已接通電源，LCD 正在工作，并且程序已開始運行。

要從 RTC 讀取并顯示時間和日期，您必須使用以下程序?qū)ξ⒖刂破鬟M(jìn)行編程。程序從 RTC 讀取時間和日期值并將它們顯示在 LCD 上。

// Include header files

#include 
#include 

// LCD pin definitions
#define RS 9
#define E 10
#define D4 8
#define D5 7
#define D6 6
#define D7 5

LiquidCrystal lcd(RS, E, D4, D5, D6, D7);

// Pin that will receive clock pulse from RTC
int clockPin = 0;

// Time and date vaiables
byte second;
byte minute;
byte hour;
byte day;
byte date;
byte month;
byte year;

// A array of the weekday
char* days[] = { "NA", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fre", "Sat", "Sun" };

// Function run once
void setup() {
  pinMode(clockPin, INPUT); pinMode(clockPin, LOW);
  Wire.begin();
  lcd.begin(16,2);
  showWelcome();
}

// Nice welcome message, then we know LCD is OK
void showWelcome()
{
  lcd.setCursor(2,0);
  lcd.print("Hello world.");
  lcd.setCursor(3,1);
  lcd.print("I'm alive.");
  delay(500);
  lcd.clear();
}

// Doing this forever
void loop() {
  // While clockPin is high
  while (digitalRead(clockPin))
  {
    // start the I2C transmission, at address 0x68
    Wire.beginTransmission(0x68);
    
    // Start at address 0
    Wire.write(0);

    // Close transmission
    Wire.endTransmission();
    
    // Start to read the 7 binary data from 0x68
    Wire.requestFrom(0x68, 7);
    second = Wire.read();
    minute = Wire.read();
    hour = Wire.read();
    day = Wire.read();
    date = Wire.read();
    month = Wire.read();
    year = Wire.read();
 
    // Formatting and displaying time
    lcd.setCursor(4,0);
      if (hour < 10) lcd.print("0");
        lcd.print(hour, HEX); lcd.print(":"); 
      if (minute < 10) lcd.print("0");
        lcd.print(minute, HEX); lcd.print(":"); 
      if (second < 10) lcd.print("0");
        lcd.print(second, HEX);
    lcd.setCursor(2,1);
  
    // Formatting and displaying date
    lcd.print(days[day]); lcd.print(" ");
      if (date < 10) lcd.print("0");
        lcd.print(date, HEX); lcd.print(".");
      if (month < 10) lcd.print("0");
        lcd.print(month, HEX); lcd.print(".");
        lcd.print(year, HEX);  
    } // end while     
}

結(jié)論

在本文中，我們研究了 Maxim Integrated 的小型 DS1307 RTC IC。我們制作了一個程序來設(shè)置時間和日期，我們制作了另一個程序來讀取時間和日期。為了檢查是否按下了開關(guān)，我們使用了中斷。中斷還負(fù)責(zé)開關(guān)彈跳。

圖片

點擊圖片為全尺寸。