راه‌اندازی ماژول ساعت DS3231 با آردوینو (آموزش+کدنویسی) ‌

ماژول ساعت DS3231دارای حافظه 32 بایتی(24C32 EEPROM) است که توسط شرکت Atmel ساخته شده و توانایی خواندن و نوشتن نامحدودی دارد. از این حافظه می‌توان برای ذخیره کردن تنظیمات و هر اطلاعات دیگری استفاده کرد.
این حافظه برای تبادل اطلاعات از واسط c12 استفاده می‌کند و باس این حافظه همان باس راه اندازی ماژول ساعت DS3231است. برای تغییر آدرس واسط c12 در حافظه این ماژول باید3 جامپر لحیم شده A0,A1,A2 در پشت برد استفاده کنید، هر یک از پدهای پشت برد حافظه برای تغییر آدرس استفاده می‌شوند و با استفاده از لحیم پایه کوتاه می‌توان آن‌ها را ثابت کرد.
این سه بیت در انتهای آدرس c12 و در 7 بیت آخر قرار می‌گیرند، هر یک از این سه ورودی دو حالت می‌گیرد و به راحتی می‌توانید برای 8 آدرس مختلف از آن استفاده کنید.

بکاپ باتری

ماژول ساعت DS3231 دارای یک ورودی باطری است و زمانی که تغذیه اصلی مدار قطع شود می‌تواند ساعت را دقیق نگه‌دارد. مداری در تغذیه داخلی وجود دارد که وضعیت vcc را دائما بررسی می‌کند و زمانی که تغذیه اصلی به هر دلیلی قطع شود به طور اتوماتیک تغذیه پشتیبان را وارد مدار می‌کند و مانع عقب ماندن ساعت می‌شود، به همین دلیل نیازی نیست نگران قطعی برق باشید.

در قسمت پایین برد یک نگهدارنده باطری وجود دارد که دارای باطری دکمه‌ای لیتیم 22V – 3V میلی‌متری بوده و برای باطری‌های CR2032  بسیار مناسب است.

پایه‌ها 

هر ماژول ساعت DS3231 دارای 6 پایه است:

• پایه SCL که پایه کلاک سریال برای ارتباط c12 است.

• پایه VCC که به عنوان تغذیه ماژول شناخته می‌شود و دارای ولتاژ 3.3 ولت تا 5.5 ولت است.

• پایه GND که با عنوان پایه زمین مدار شناخته می‌شود.

• پایه SDA که با نام پایه سریال برای ارتباط C12 است.

• پایه SQW که با عنوان پایه موج مربعی شناخته می‌شود و قابلیت برنامه‌ریزی دارد و دارای فرکانس‌های 1، 4، 8 و 32 هرتز است.

• پایه 33K یک خروجی مرجع، دقیق و پایدار است.

راه اندازی ماژول DS3231 با آردوینو

برای راه اندازی ماژول ساعت DS3231 با آردوینو ابتدا باید قطعات مورد نیاز را بشناسید:

قطعه‌های مورد نیاز

• ماژول ساعت DS3231

• ماژول ساعت DS1307

• ماژول آردوینو UNO

• کابل USB نری نوع A به نری نوع B

• مینی برد بورد 400 سوراخ

• سیم جامپر نری به نری

شما می‌توانید تمام قطعات ذکرشده را از فروشگاه جم ترونیک خریداری کنید.

اتصال پایه‌ها

برای راه اندازی ماژول ساعت DS3231با آردوینو باید پایه VCC را به خروجیV5 آردوینو وصل کنید و پایه GND را به زمین متصل کنید. هر برد آردوینو پایه‌های I2C متفاوتی دارد و در زمان نصب و راه اندازی آن باید به این پایه‌ها دقت کنید. چرا که یک اشتباه کوچک می‌تواند خسارت بسیاری به همراه داشته باشد.
روی بردهای آردوینو پایه‌های SDA و SCL ماژول ساعت DS3231درست روی پین هدر نزدیک پایه AREF قرار گرفته است. البته این پایه‌ها مربوط به آردوینو R3 است و برای برد آردوینو Mega این پایه‌ها کمی متفاوت است، در این آردوینو باید از پایه‌های دیجیتال SDA20 و SCL 21 استفاده می‌کنند.

کدنویسی

کدهای زیر نشان دهنده نحوه تنظیم و خواندن ساعت و تاریخ توسط این ماژول است:

#include <Wire.h>

#include "RTClib.h"




RTC_DS3231 rtc;




char daysOfTheWeek[7][12] = {"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday", "Saturday"};




void setup () 

{

  Serial.begin(9600);

  delay(3000); // wait for console opening




  if (! rtc.begin()) {

    Serial.println("Couldn't find RTC");

    while (1);

  }




  if (rtc.lostPower()) {

    Serial.println("RTC lost power, lets set the time!");

     

    // Comment out below lines once you set the date & time.

    // Following line sets the RTC to the date & time this sketch was compiled

    rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));

     

    // Following line sets the RTC with an explicit date & time

    // for example to set January 27 2017 at 12:56 you would call:

    // rtc.adjust(DateTime(2017, 1, 27, 12, 56, 0));

  }

}




void loop () 

{

    DateTime now = rtc.now();

     

    Serial.println("Current Date & Time: ");

    Serial.print(now.year(), DEC);

    Serial.print('/');

    Serial.print(now.month(), DEC);

    Serial.print('/');

    Serial.print(now.day(), DEC);

    Serial.print(" (");

    Serial.print(daysOfTheWeek[now.dayOfTheWeek()]);

    Serial.print(") ");

    Serial.print(now.hour(), DEC);

    Serial.print(':');

    Serial.print(now.minute(), DEC);

    Serial.print(':');

    Serial.print(now.second(), DEC);

    Serial.println();

     

    Serial.println("Unix Time: ");

    Serial.print("elapsed ");

    Serial.print(now.unixtime());

    Serial.print(" seconds/");

    Serial.print(now.unixtime() / 86400L);

    Serial.println(" days since 1/1/1970");

     

    // calculate a date which is 7 days & 30 seconds into the future

    DateTime future (now + TimeSpan(7,0,0,30));

     

    Serial.println("Future Date & Time (Now + 7days & 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();

    delay(1000);

}

توضیح کد

توابعی که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم در بخش‌های Setup و  Loop  برای ارتباط با ماژول استفاده می‌شوند:

begin : وظیفه اطمینان از اتصال RTC به عهده این تابع است.

LostPower: این تابع وظیفه خواندن رجیسترهای داخلی I2C ماژول را به عهده دارد و باید از این موضوع مطمئن شود که آیا تراشه، زمان را دنبال می‌کند یا خیر؟

Adjust: تنظیم ساعت و تاریخ به عهده تابع Adjust است، روش‌های فراخوانی این تابع به شکل زیر است:

Now: این تابع توانایی آن را دارد تا تاریخ و زمان جاری را برمی‌گرداند.

Year:  این تابع سال جاری را برمی‌گرداند.

Month: این تابع ماه جاری را برمی‌گرداند.

Day:  این تابع روز جاری را برمی‌گرداند.

DayOfTheWeek: این تابع روز جاری در هفته را برمی‌گرداند و اطلاعات روزها را ذخیره می‌کند.

 Hour: این تابع ساعت جاری را برمی‌گرداند.

 Minute: این تابع دقیقه‌های جاری را برمی‌گرداند.

Second: این تابع ثانیه‌های جاری را برمی‌گرداند.

TimeSpan: از این تابع برای اضافه کردن زمان به زمان جاری یا کم کردن زمان از زمان جاری استفاده می‌شود.

استفاده از OLED برای نمایش زمان با ماژول ساعت DS3231 

ماژول ساعت DS3231  بسیار پیشرفته‌تر از DS1307 است، این ماژول علاوه بر امکانات پیشرفته‌ای که دارد دارای دقت بالاتری است. برای استفاده از این ماژول باید ابتدا با توابع آن آشنا شوید:

توابع مورد نیاز برای نمایش زمان

توابع مورد نیاز برای نمایش زمان در ماژول ساعت DS3231عبارتنداز:

• RTCDateTime: از این تابع برای دسترسی به مقادیر داخل ساعت استفاده می‌کنیم.

• clock.begin: این تابع فقط به وسیله‌ی تابع فوق ماژول ساعتds3231 فعال می‌شود.

• clock.setDateTime (__DATE__, __TIME__): با کمک این تابع ساعت و تاریخ ماژول را تنظیم می‌شود و برنامه را طوری تنظیم می‌کند که روی آردوینو به طور خودکار ساعت ماژول با ساعت کامپیوتر تنظیم خواهد شد و دیگر نیازی به تنظیم دستی نیست. 

• clock.getDateTime: زمان و تاریخ را به کمک این تابع از ماژول دریافت می‌کنند.

• clock.readTemperature: مقدار دمای اندازه‌گیری شده توسط ماژول با این تابع نمایش داده می‌شود.

کدنویسی ‎ 

#include <Wire.h>

#include <DS3231.h>

#include <U8glib.h>

#include <Bounce2.h>

//ایجاد یک آبجکت از کتابخانه U8Glib

U8GLIB_SH1106_128X64 u8g (U8G_I2C_OPT_NONE);

//ایجاد میکنیمBounceیک آبجکت از کتابخانه

Bounce debouncer = Bounce ();

//ds3231ایجاد یک آبجکت از کلاس

DS3231 clock;

//ds3231موجود در کتابخانه Structایجاد یک آبجکت از

RTCDateTime dt;

#define BUTTON_PIN 2

char date[36];

char time[15];

char readtemp[10];

char temp[20];

int i = 0;

void setup ()

  {

  u8g.setFont (u8g_font_timB10);

  u8g.setColorIndex (1);

  Serial.begin (9600);




  // Initialize DS3231

  Serial.println ("Initialize DS3231");;

  clock.begin ();

  // تنظیم ماژول ساعت با ساعت کامپیوتر

  clock.setDateTime (__DATE__, __TIME__);

  // تنظیم پین متصل به کلید به عنوان پول آپ خارجی

  pinMode (BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);

  // After setting up the button, setup the Bounce instance :

  debouncer.attach (BUTTON_PIN);

  debouncer.interval (100);

  }

void loop ()

  {

  //

  dt = clock.getDateTime ();

  debouncer.update ();

  if ( debouncer.fell () )

    {

    i++;

    }

  if ( i == 4 )

    {

    i = 0;

    }

  if ( i == 0 )

    {

    drawAll ();

    }

  else if ( i == 1 )

    {

    drawTime ();

    }

  else if ( i == 2 )

    {

    drawDate ();

    }

  else if ( i == 3 )

    {

    drawTemperature ();

    }

  Serial.print ("Raw data: ");

  Serial.print (dt.year);   Serial.print ("-");

  Serial.print (dt.month);  Serial.print ("-");

  Serial.print (dt.day);    Serial.print (" ");

  Serial.print (dt.hour);   Serial.print (":");

  Serial.print (dt.minute); Serial.print (":");

  Serial.print (dt.second); Serial.println ("");

  }

تاابع نمایش تمام مقادیر ساعت تاریخ و دما

void drawAll ()

  {

  u8g.firstPage ();

  do {

    u8g.setFont (u8g_font_7x14);

    sprintf (date, "%d / %d / %d ", dt.year, dt.month, dt.day, dt.hour, dt.month, dt.second);

    u8g.setPrintPos (5, 22);

    u8g.print (date);




    sprintf (time, "%d : %d : %d", dt.hour, dt.minute, dt.second);

    u8g.setPrintPos (5, 40);

    u8g.print (time);

    u8g.setPrintPos (5, 62);

    dtostrf (clock.readTemperature (), 4, 2, readtemp);

    sprintf (temp, "Temperature:%s", readtemp);

    Serial.println (temp);

    u8g.print (temp);

    } while ( u8g.nextPage () );

  }

تابع نمایش زمان به صورت تکی بر روی صفحه نمایش

void drawTime ()

  {

  u8g.firstPage ();

  do {

    u8g.setFont (u8g_font_fur20r);

    sprintf (time, "%d:%d:%d", dt.hour, dt.minute, dt.second);

    u8g.drawStr (25, 20, "Time");

    u8g.setPrintPos (10, 50);

    u8g.print (time);

    } while ( u8g.nextPage () );

  }

//تابع نمایش  تاریخ به صورت تکی بر روی صفحه نمایش

void drawDate ()

  {

  u8g.firstPage ();

  do {

    u8g.setFont (u8g_font_fur20r);

    u8g.drawStr (25, 20, "Date");

    u8g.setFont (u8g_font_courR10r);

    sprintf (date, "%d/%d/%d ", dt.year, dt.month, dt.day);

    u8g.setPrintPos (15, 50);

    u8g.print (date);

    } while ( u8g.nextPage () );

  }

//تابع نمایش دما به صورت تکی بر روی صفحه نمایش

void drawTemperature ()

  {

  u8g.firstPage ();

  do {

    u8g.setFont (u8g_font_10x20);

    u8g.drawStr (2, 20, " Temperature");

    u8g.setFont (u8g_font_courB18r);

    u8g.setPrintPos (28, 60);

    dtostrf (clock.readTemperature (), 4, 2, readtemp);

    sprintf (temp, "%s", readtemp);

    Serial.println (temp);

    u8g.print (temp);

    } while ( u8g.nextPage () );

  }

جمع‌بندی

زمان یکی از مهم‌ترین مواردی در دنیای دیجیتال و الکترونیک است. برای اجرای درست پروژه‌های الکترونیک زمان بسیار مهم است و باید به درستی تنظیم شود، معمولا تنظیم ساعت در کامپیوتر و گوشی به عهده ماژول است که با توجه به عملکرد و ویژگی‌هایشان، انواع مختلفی دارند. در این بلاگ به این موضوع پرداختیم که راه اندازی ماژول ساعت DS3231 چگونه است و برای انجام این کار به چه قطعاتی نیاز دارید. ما همواره سعی می‌کنیم کامل‌ترین و بهترین آموزش‌ها را برایتان فراهم کنید. پیشنهاد می‌کنیم برای مطالعه مقاله‌های بیشتر به مجله جم ترونیک سر بزنید. همچنین برای تهیه و خرید قطعات الکترونیکی کلیک کنید.

نویز برق یکی از مشکلات رایج در مدارهای الکترونیکی است که می‌تواند به شکل صدای اضافی در سیستم‌های صوتی، اختلال در عملکرد سنسورها، نوسان سیگنال، خطا در تجهیزات دیجیتال یا حتی عملکرد نامنظم یک…