Часы Arduino на базе модуля DS3231: подключение, настройка и программирование

alexxlabРазное
Как подключить модуль часов реального времени DS3231 к Arduino. Как настроить и запрограммировать часы на Arduino с DS3231. Какие функции можно реализовать с помощью модуля DS3231 и Arduino.

Содержание

Что такое модуль часов реального времени DS3231

DS3231 — это высокоточный модуль часов реального времени (RTC) с интегрированным температурно-компенсированным кварцевым генератором (TCXO) и кристаллом. Он обеспечивает точность хода часов ±2 ppm в диапазоне температур от -40°C до +85°C.

Основные характеристики модуля DS3231:

  • Точность хода: ±2 ppm при температуре от -40°C до +85°C
  • Автоматическая температурная компенсация
  • Интерфейс I2C для связи с микроконтроллером
  • Отсчет секунд, минут, часов, дней недели, даты, месяца и года до 2100 года
  • Два программируемых будильника
  • Выход прямоугольного сигнала программируемой частоты (1 Гц, 1.024 кГц, 4.096 кГц или 8.192 кГц)
  • Автоматическое переключение на резервное питание при отключении основного
  • Потребление тока в режиме резервного питания: 3 мкА при 3В

Схема подключения DS3231 к Arduino

Для подключения модуля DS3231 к Arduino используется интерфейс I2C. Схема подключения выглядит следующим образом:


  • VCC модуля DS3231 подключается к выводу 5V Arduino
  • GND модуля DS3231 подключается к выводу GND Arduino
  • SDA модуля DS3231 подключается к выводу A4 Arduino
  • SCL модуля DS3231 подключается к выводу A5 Arduino

Дополнительно можно подключить вывод SQW модуля DS3231 к любому цифровому пину Arduino для использования прямоугольного сигнала.

Установка библиотеки для работы с DS3231

Для удобной работы с модулем DS3231 рекомендуется использовать специализированную библиотеку. Одна из популярных библиотек — RTClib от Adafruit.

Установить библиотеку RTClib можно через менеджер библиотек Arduino IDE:

  1. Откройте Arduino IDE
  2. Перейдите в меню Скетч -> Подключить библиотеку -> Управлять библиотеками
  3. В строке поиска введите «RTClib»
  4. Найдите библиотеку RTClib от Adafruit и нажмите кнопку «Установить»

Базовый пример работы с DS3231 на Arduino

Вот простой пример, демонстрирующий базовую работу с модулем DS3231 на Arduino:

«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; void setup() { Serial.begin(9600); if (!rtc.begin()) { Serial.println(«Не удалось найти RTC»); while (1); } if (rtc.lostPower()) { Serial.println(«RTC потерял питание, установим время»); rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); } } void loop() { 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(); delay(1000); } «`

Этот код инициализирует модуль DS3231, проверяет его наличие и работоспособность, а затем в бесконечном цикле выводит текущее время и дату в монитор порта.


Установка времени на DS3231

Для установки времени на модуле DS3231 можно использовать метод adjust() объекта RTC. Вот пример установки времени:

«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; void setup() { Serial.begin(9600); if (!rtc.begin()) { Serial.println(«Не удалось найти RTC»); while (1); } // Установка времени: 2023 год, 9 сентября, 12:30:00 rtc.adjust(DateTime(2023, 9, 21, 12, 30, 0)); Serial.println(«Время установлено»); } void loop() { 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(); delay(1000); } «`

В этом примере мы устанавливаем время на модуле DS3231 при запуске Arduino. После установки времени код будет выводить текущее время каждую секунду.


Использование будильников DS3231

Модуль DS3231 имеет два программируемых будильника. Вот пример использования первого будильника:

«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; const int alarmPin = 2; // Пин для сигнала будильника void setup() { Serial.begin(9600); if (!rtc.begin()) { Serial.println(«Не удалось найти RTC»); while (1); } // Установка текущего времени rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Установка будильника на каждую минуту (00 секунд) rtc.setAlarm1(DateTime(0, 0, 0, 0, 0, 0), DS3231_A1_Second); // Включение прерывания будильника rtc.enableAlarm(1); // Настройка пина прерывания pinMode(alarmPin, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(alarmPin), alarmFunction, FALLING); Serial.println(«Будильник установлен»); } void loop() { 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(); delay(1000); } void alarmFunction() { Serial.println(«Сработал будильник!»); rtc.clearAlarm(1); } «`

В этом примере мы устанавливаем будильник на каждую минуту (00 секунд) и используем прерывание для обработки срабатывания будильника. Когда будильник срабатывает, выводится сообщение «Сработал будильник!».


Измерение температуры с помощью DS3231

Модуль DS3231 также имеет встроенный датчик температуры. Вот пример, как можно получить значение температуры:

«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; void setup() { Serial.begin(9600); if (!rtc.begin()) { Serial.println(«Не удалось найти RTC»); while (1); } } void loop() { 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.print(» — Температура: «); Serial.print(rtc.getTemperature()); Serial.println(» C»); delay(1000); } «`

Этот код выводит текущее время и температуру каждую секунду. Обратите внимание, что встроенный датчик температуры DS3231 не очень точный и может иметь погрешность в несколько градусов.

Использование прямоугольного сигнала DS3231

DS3231 может генерировать прямоугольный сигнал заданной частоты на выводе SQW. Вот пример установки частоты 1 Гц:


«`cpp #include #include RTC_DS3231 rtc; void setup() { Serial.begin(9600); if (!rtc.begin()) { Serial.println(«Не удалось найти RTC»); while (1); } // Установка частоты прямоугольного сигнала 1 Гц rtc.writeSqwPinMode(DS3231_SquareWave1Hz); Serial.println(«Прямоугольный сигнал 1 Гц установлен на выводе SQW»); } void loop() { // Ничего не делаем в основном цикле delay(1000); } «`

После выполнения этого кода на выводе SQW модуля DS3231 будет генерироваться прямоугольный сигнал с частотой 1 Гц. Этот сигнал можно использовать, например, для точного отсчета времени или синхронизации других устройств.

Заключение

Модуль часов реального времени DS3231 в сочетании с Arduino предоставляет широкие возможности для создания точных часов, будильников, датчиков температуры и других устройств, требующих точного отсчета времени. Благодаря высокой точности, температурной компенсации и низкому энергопотреблению, DS3231 является отличным выбором для множества проектов.


При работе с DS3231 важно помнить о необходимости резервного питания для сохранения настроек времени при отключении основного питания. Также следует учитывать, что встроенный датчик температуры имеет ограниченную точность и может потребовать калибровки для более точных измерений.

Экспериментируя с различными функциями DS3231, вы сможете создавать сложные и интересные проекты, от простых часов до многофункциональных устройств с точным отсчетом времени и температуры.


Петербургские студенты создали Arduino-часы для обучения робототехнике и программированию

Петербургские студенты создали Arduino-часы для обучения робототехнике и программированию

Участники Кружкового движения НТИ, студенты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработали компактное устройство для обучения робототехнике и программированию в сфере носимой электроники. С помощью Arduino совместимой платформы ATWatch, реализованной в виде часов, школьники и студенты могут изучить основы создания носимых устройств и самостоятельно запрограммировать свои smart-часы.

Как рассказал автор идеи, участник Кружкового движения НТИ Артем Квашнин, ATWatch позволяет самостоятельно разработать прошивку для часов, пользоваться ими, при необходимости изменять настройки и добавлять функции. Платформа предназначена для учащихся с 15 лет, знакомых с основами программирования на языке C++.

ATWatch включает широкий спектр различных датчиков и модулей, работать с которыми можно научиться по методическим материалам.

Подключив часы через Micro USB к компьютеру, школьник или студент шаг за шагом учится настраивать функции кнопок, создавать меню в текстовом виде и переводить его в графику на OLED-дисплей, управлять звуковыми уведомлениями, писать программы для вывода информации на экран.

Изучив датчики и модули платформы, ученик может запрограммировать часы как портативную метеостанцию с компасом, которая будет измерять температуру воздуха, давление и влажность, настроить пульсометр с выводом на экран графика сердечного ритма в реальном времени, добавить акселерометр для подсчета шагов, календарь, часы, таймер, будильник, текущий заряд аккумулятора, любые уведомления.

«ATWatch — это платформа для разработки, которая всегда на вашей руке. В одном маленьком корпусе нам удалось собрать обширный функционал, чтобы каждый желающий мог создать персональное и удобное устройство. А благодаря увеличенному размеру памяти можно написать программу и использовать весь функционал устройства одновременно

, — пояснил Артем Квашнин. — Встроенный модуль NRF24L01+ также позволяет управлять ATWatch дистанционно и связать несколько устройств в единую сеть».

Также среди преимуществ ATWatch — повышенная автономность. В устройстве реализована система сверхнизкого энергопотребления аккумулятора, который способен питать часы продолжительное время. Заряжать ATWatch и обновлять прошивку в можно с помощью встроенного Micro USB.

«Когда человек не пользуется часами, работает только микроконтроллер, который ждет, пока нажмут на кнопку, и затем включает все остальное. Это позволяет продлить работу часов до одного месяца в режиме обычного использования», — объяснил Артем Квашнин.

Вместе с Артемом Квашниным над проектом работает его одногруппник Артем Земляк. По мнению студентов, их устройство можно использовать для работы в технологических кружках, кванториумах, ЦМИТах, вузовских фаблабах, на хакатонах и других соревнованиях, в личных проектах. К примеру, полученные во время работы с ATWatch знания и навыки пригодятся школьникам на Олимпиаде НТИ по профилям «Технологии беспроводной связи», «Умный город», «Интеллектуальные робототехнические системы», а также в других конкурсах и проектах Кружкового движения НТИ и не только. Сам Артем Квашнин в 2017 году стал финалистом Олимпиады НТИ по профилю «Умный дом».

Как отмечают авторы проекта, на данный момент существуют только зарубежные аналоги, но часы ATWatch обладают улучшенными характеристиками: по объему памяти, автономности, уровню защиты от механических повреждений. Готовность устройства оценивается в 95%, сейчас разработчики заняты составлением обучающих материалов. Финальный прототип ATWatch команда Artem Technologies (АТ) представит на IV Летней школе инженерных проектов «Инжевика» в Новосибирске в августе 2019 года, одним из партнеров которой выступает Кружковое движение НТИ.

Счастливый юбилейный концерт «Несчастного случая»: группе 40 лет

Сложно поверить, но группе «Несчастный случай» исполняется 40 лет. Эту круглую дату команда отмечает большим концертом в Израиле. Уже 20-го января самая интеллектуальная группа выступит в тель-авивском зале Reading-3. В преддверии концерта лидер «Несчастного случая» Алексей Кортнев рассказал о группе, и о том, что она готовит для израильской публики.

«Удивительное совпадение, но именно в Тель-Авиве мы сыграли с «Несчастным случаем» последний концерт перед локдауном, пандемией и прочим. То есть мы улетели, и у нас за спиной закрылась граница на долгое время. Это был 2020 год. И это был наш последний гастрольный концерт перед двумя годами невозможности выступать. Мы очень рады, что мы возвращаемся, чтобы сыграть большой полноценный юбилейный концерт именно в Тель-Авиве. Играть будем буквально все, что только можем – программу из 25-27 песен. Мы очень постараемся и сыграем то, что люди точно хотят услышать. Но и редкое тоже сыграем.

Обычно мы делаем как? Берем 10-12 хитов, которые все знают, к ним добавляем десяток песен, которые люди где-то слышали, но которые не крутились сильно на радио и телевидении, и добавляем несколько песен, которые никто скорее всего не слышал, потому что они или только что написаны, или были написаны 30 лет назад. Это как хорошая приправа – немного чесночку к мясу и гарниру. Но какие мы именно выберем экзоты, я пока не знаю.

Я давно уже убедился, что на «Несчастный случай» во всем мире ходят похожие люди. Что в Иркутске, что в Нью-Йорке, что в Тель-Авиве, наша аудитория практически совпадает. Более того, сейчас в вашей прекрасной стране живет народу из Москвы, Петербурга и других городов гораздо больше, чем может поместиться в один зал. Это люди, которые ходили на наши концерты в России, а теперь будут ходить и в Израиле.

Собирались мы долго, медленно, последовательно, потому что никогда не были продюсерским проектом. К нам люди приходили постепенно, по одному человеку.  Получилось так, что наша группа в первую очередь – это группа друзей. И человеческие качества для нас всегда были важнее исполнительского мастерства. Потому что мастерство придет, этому можно научиться, а вот хорошим человеком из плохого не станешь.

Смотришь, вот хороший человек, но он пока занят и играет в другой команде. А потом – бац, смотришь, освободился, и ты ему: а ну-ка, иди сюда, дорогой. Вот таким образом у нас появились и Митя Чувелев, наш гитарист и басист, и Паша Тимофеев. Мы умеем находить компромиссы, договариваться. В группе нет никакого тоталитаризма. Я не имею, например, какого-то решающего голоса. Потому что в музыкальном смысле я меньше оснащен, чем коллеги – они профессиональные музыканты с огромным опытом.

Так мы расширялись и доросли до нынешнего коллектива, хотя в Израиль сейчас «Несчастный случай» приедет в таком составе: Павел Тимофеев, джазовый барабанщик, который играет с нами уже 15 лет, Митя Чувелев, который на этот раз будет играть на бас-гитаре, Сережа Чекрыжов на клавишах и аккордеоне, и я с гитарой в руках. Вот такой квартет.

Друзья, приходите 20-го января, следите за афишами, чтобы не опоздать и прийти вовремя и в правильное место. Ждем вас в Тель-Авиве, будем готовы, будем настроены на общение, музицирование, может быть, даже на совместное хоровое пение, как обычно это и происходит на наших концертах».

20 января в 20:00, зал Reading-3, Тель-Авив. 

Билеты по ссылке: biletru.co.il

*Публикуется на правах рекламы. Текст и фото предоставлены заказчиком. 

Напоминаем: Публикации не являются рекомендацией к действию. Все опубликованные на сайте НЭП тексты, информационные и/или консультационные, а также фотографии, видеоматериалы и графические элементы не являются рекомендацией по совершению финансовых сделок, медицинских процедур или совершению пользователем любых иных действий. Сайт НЭП не несет ответственности за действия пользователя вне зависимости от их мотивов.

Метки:

    Читайте также

    Цифровой будильник

    с использованием Arduino от Pavanteja Penumati :: SSRN

    Скачать эту статью

    Открыть PDF в браузере

    Добавить бумагу в мою библиотеку

    Делиться: