Arduino raamatukogu integreeritud DS3231 kuupäeva ja temperatuuri kontrollimiseks I2C kaudu
VÄRSKENDATUD: külastage ka uut teek, et hallata kuupäeva ja kellaaega mooduli DS3231 RTC ja Arduino abil täiustustega, nagu hooajaline aeg.
Operatsioon IC de reaalajas kellad (RTC) kõige populaarsemad, mida juhitakse kasutades buss I2C Tavaliselt on see väga sarnane. Pealegi, Juhtmete raamatukogu de Arduino lihtsustab oluliselt seadmetega suhtlemist Kahejuhtmeline jadaliides (TWI), I2C, konkreetne.
Laias laastus koosneb protsess sellest
-
Alustage sidet funktsiooniga alam- või ülemana (vaikimisi määratud). Wire.begin(aadress). Kui "aadress" on välja jäetud, algab suhtlus tähega μC aasta õpetaja buss I2C.
-
Aktiveerige suhtlus I2C seadmega mäluaadressi kaudu, kus see asub, kasutades käsku Wire.beginTransmission(aadress).
-
Kirjutage tellimus sisse buss I2C et anda seadmele teada toimingust, mida soovite, kasutades Wire.write(käsk), milles "järjestus" on operatsioonikood.
-
Keelake side vabastamiseks buss I2C funktsiooniga Wire.endTransmission().
-
Paluge seadmel saata teatud hulk andmeid, mis vastavad funktsiooniga taotletud toimingule (antud juhul kuupäevale ja kellaajale). Wire.requestFrom(aadress,summa).
-
Oodake, kuni funktsiooniga nõutud andmed on lugemiseks saadaval Wire.available(), mis tagastab juba vastuvõetud ja loetavate andmete arvu.
-
Lugege seadme saadetud andmeid ( reaalajas kell, antud juhul), kasutades funktsiooni Wire.read() nii palju kordi, kui baitidel näidatud Wire.available() mis on saadaval.
-
Tavaliselt saadetakse andmed väga kompaktses vormingus, mistõttu on väga tõenäoline, et saadud andmeid tuleb tõlgendada viisil, mis vastab seadet kasutavas programmis tehtud andmete esitusviisile.
Seoses DS3231-ga (ja sama seeria ühilduvatega, näiteks DS3232) ja andmete tõlgendamine, vastavalt integreeritud spetsifikatsioonidele, näiteks erinevate numbrite väärtused, mis tähistavad aega, on esitatud kahendkoodiga kümnendkoht (BCD) mida on mugavam väljendada kümnendväärtusena (a bait) kasutamiseks Arduino
Samal real väljendatakse temperatuuri baitidena kahe täiend täisarvulise osa jaoks ja kaks bitti kümnendosa astme jaoks veerandkraadi eraldusvõimega. Neid ja teisi kellas andmete esitamise aspekte on ammendavalt käsitletud allolevas raamatukogu koodis. DS3231
Temperatuuri kontrollimiseks selle teegiga kasutage lihtsalt meetodit loe_temperatuur() objekti DS3231 instantseeritud alguses. Kuupäeva ja kellaaja lugemiseks laaditakse need esmalt alla ja seejärel taotletakse ühes vormingus (kompaktne, inimlik...), mis on saadaval erinevateks kasutusteks, mis on dokumenteeritud alloleva kooditeegi päisdokumendis.
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
|
//DS3231.h
#if defined(ARDUINO) && ARDUINO>=100
#include “Arduino.h”
#else
#include “WProgram.h”
#endif
#include <Wire.h>
#define TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231 85.0 // Máxima temperatura que se puede medir con un DS3231 (70 grados en la versión comercial / no-industrial)
#define TEMPERATURA_MINIMA_DS3231 -40.0 // Mínima temperatura que se puede medir con un DS3231 (0 grados en la versión comercial / no-industrial)
#define DIRECCION_DS3231 B1101000 // Según datasheet
#define TIMEOUT_I2C_DS3231 200 // Máximo tiempo de espera del bus I2C del DS3231
#define NUMERO_ELEMENTOS_FECHA 7 // Número de elementos (un byte por elemento) que tiene la matriz con los datos de la fecha
#define NUMERO_BYTES_TEMPERATURA 2 // Número de bytes con los que se representa la temperatura (uno para la parte entera y el signo y otro para la parte decimal representada con una resolución de 0.25 grados)
#define RESOLUCION_DECIMALES_DS3231 0.25 // Grados de cada paso de la parte decimal
#define ROTACION_DECIMALES 6 // Rotación necesaria hasta llegar a los bits que contienen la parte que representa los decimales de la temperatura (rotar 6 corresponde a atender a los bits 7 y 8)
#define MASCARA_DECIMALES B11000000 // Máscara para eliminar con una operación and la parte no significativa. En el caso el DS3231 no hace nada ya que al rotar queda sólo la parte relevante.
class DS3231
{
private:
char valor_fecha_hora_DS3231[7]; // Matriz de valores numéricos (7 char) de la fecha y la hora. El índice 0 representa los segundos, el 1 los minutos, el 2 las horas (en formato de 24), el 3 el día de la semana empezando en el domingo que es 1, el 4 el día del mes, el 5 el número del mes y el 6 los dos últimos dígitos del año
char hora_humana_DS3231[11]; // Hora en el formato hh:mm:ss siendo hh la hora (en formato de 24) representada con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char fecha_humana_DS3231[11]; // Fecha en formato DD/MM/AAAA siendo DD el día representado con 2 dígitos, MM el mes con 2 dígitos y AAAA el año con 4 dígitos
char fecha_hora_MySQL_DS3231[20]; // Fecha en formato AAAA-MM-DD hh:mm:ss (estilo MySQL) siendo AAAA el año representado con 4 dígitos, MM el mes con 2 dígitos, DD el día con 2 dígitos, hh la hora (en formato de 24) con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char fecha_hora_compacta_DS3231[13]; // Fecha en formato compacto (como la anterior pero sin adornos y dos dígitos para el año) para escribir en log y en bases de datos
char bcd_a_decimal(char bcd); // Convertir de BCD a decimal
char decimal_a_bcd(char decimal); // Convertir de decimal a BCD
protected:
public:
DS3231();
~DS3231();
void cargar_fecha_hora();
void grabar_fecha_hora(char *fecha);
char *valor_fecha_hora();
char *hora_humana(); // Hora en el formato hh:mm:ss siendo hh la hora (en formato de 24) representada con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
unsigned int reloj_4_digitos_7_segmentos(); // La hora tal como la esperan la mayoría de relojes de cuatro dígitos LED de 7 segmentos
char *fecha_humana(); // Fecha en formato DD/MM/AAAA siendo DD el día representado con 2 dígitos, MM el mes con 2 dígitos y AAAA el año con 4 dígitos
char numero_dia_semana(); // Eso y empezando en domingo que es el 1
char *fecha_hora_MySQL(); // Fecha en formato AAAA-MM-DD hh:mm:ss (estilo MySQL) siendo AAAA el año representado con 4 dígitos, MM el mes con 2 dígitos, DD el día con 2 dígitos, hh la hora (en formato de 24) con 2 dígitos, mm los minutos con 2 dígitos y ss los segundos con 2 dígitos
char *fecha_hora_compacta(); // Fecha en formato compacto (como la anterior pero sin adornos y dos dígitos para el año) para escribir en log y en bases de datos
double leer_temperatura();
double temperatura_minima();
double temperatura_maxima();
};
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
|
//DS3231.cpp
#include “DS3231.h”
DS3231::DS3231()
{
//Wire.begin(); // Dependiendo de la versión del IDE puede ser maestro por defecto o no y habrá que activar en la librería o en la aplicación que la use (en el ejemplo se activa desde la aplicación, lo que permite un uso más genérico)
}
DS3231::~DS3231()
{
}
void DS3231::cargar_fecha_hora()
{
unsigned long timeout_i2c;
byte contador;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Comunicar con el DS3231 en la dirección correspondiente
Wire.write(0x00); // pedir registros desde la primera dirección
Wire.endTransmission(); // Liberar el bus I2C
Wire.requestFrom(DIRECCION_DS3231,NUMERO_ELEMENTOS_FECHA); // esperar NUMERO_ELEMENTOS_FECHA bytes
timeout_i2c=millis()+TIMEOUT_I2C_DS3231;
while(Wire.available()<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA&&millis()<timeout_i2c){} // Esperar a que lleguen los datos o a que pase el tiempo mínimo de espera // Para usar sin espera: if(Wire.available())
for(contador=0;contador<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA;contador++)
{
valor_fecha_hora_DS3231[contador]= Wire.read(); // Leer todos los datos sin discriminar aunque luego tendrán distinto tratamiento
}
valor_fecha_hora_DS3231[0]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[0]); // segundos en BCD
valor_fecha_hora_DS3231[1]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[1]); // minutos en BCD
valor_fecha_hora_DS3231[2]=((valor_fecha_hora_DS3231[2]&B00110000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[2]&B00001111); // BCD en modo de 24 horas
valor_fecha_hora_DS3231[3]=valor_fecha_hora_DS3231[3]&B00000111; // Número de día de la semana empezando en 1 que es domingo
valor_fecha_hora_DS3231[4]=((valor_fecha_hora_DS3231[4]&B00110000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[4]&B00001111); // Número del día del mes
valor_fecha_hora_DS3231[5]=((valor_fecha_hora_DS3231[5]&B00010000)>>4)*10+(valor_fecha_hora_DS3231[5]&B00001111); // Número de mes (sin MSB)
valor_fecha_hora_DS3231[6]=bcd_a_decimal(valor_fecha_hora_DS3231[6]); // Año en BCD (dos últimos dígitos)
}
char *DS3231::valor_fecha_hora()
{
//cargar_fecha_hora();
return valor_fecha_hora_DS3231;
}
char *DS3231::hora_humana()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
hora_humana_DS3231,
“%02d:%02d:%02d”,
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return hora_humana_DS3231;
}
unsigned int DS3231::reloj_4_digitos_7_segmentos()
{
//cargar_fecha_hora();
return (int)valor_fecha_hora_DS3231[2]*100+(int)valor_fecha_hora_DS3231[1];
}
char *DS3231::fecha_humana()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_humana_DS3231,
“%02d/%02d/20%02d”, // Formato de fecha y hora estilo español ¡Olé!
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[6]
);
return fecha_humana_DS3231;
}
char DS3231::numero_dia_semana()
{
//cargar_fecha_hora();
return valor_fecha_hora_DS3231[3];
}
char *DS3231::fecha_hora_compacta()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_hora_compacta_DS3231,
“%02d%02d%02d%02d%02d%02d”, // Formato de fecha y hora compacta para log y base de datos
valor_fecha_hora_DS3231[6],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return fecha_hora_compacta_DS3231;
}
char *DS3231::fecha_hora_MySQL()
{
//cargar_fecha_hora();
sprintf
(
fecha_hora_MySQL_DS3231,
“20%02d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d”, // Formato de fecha y hora estilo MySQL
valor_fecha_hora_DS3231[6],
valor_fecha_hora_DS3231[5],
valor_fecha_hora_DS3231[4],
valor_fecha_hora_DS3231[2],
valor_fecha_hora_DS3231[1],
valor_fecha_hora_DS3231[0]
);
return fecha_hora_MySQL_DS3231;
}
void DS3231::grabar_fecha_hora(char *fecha)
{
byte contador;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Comunicar con el DS3231 en la dirección correspondiente
Wire.write(0x00); // Empezar el envío en la primera dirección
for(contador=0;contador<NUMERO_ELEMENTOS_FECHA;contador++)
{
Wire.write(decimal_a_bcd(fecha[contador])); // Escribir cada valor expresándolo en BCD
}
Wire.endTransmission(); // Liberar el bus I2C
}
double DS3231::leer_temperatura()
{
byte msb; // El byte más significativo contiene la parte entera de la temperatura (en complemento a 2 para poder representar temperaturas bajo cero)
byte lsb; // El byte menos significatico contiene la parte decimal con una resolución de un cuarto de grado
float temperatura=TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231+1.0; // Un número mayor que el máximo como aviso de que algo va mal
boolean negativo=false; // Inicialmente se considera postivo
unsigned long timeout_i2c;
Wire.beginTransmission(DIRECCION_DS3231); // Preparar el dispositivo
Wire.write(0x11); // Solicitar temperatura (empieza en 11h y termina en 12h)
Wire.endTransmission();
Wire.requestFrom(DIRECCION_DS3231,NUMERO_BYTES_TEMPERATURA); // Esperar temperatura: pedir dos bytes en la dirección del integrado
timeout_i2c=millis()+TIMEOUT_I2C_DS3231;
while(Wire.available()<NUMERO_BYTES_TEMPERATURA&&millis()<timeout_i2c){}// Esperar a que lleguen los datos o pase el tiempo de espera máximo // Para usar sin espera: if(Wire.available())
msb=Wire.read(); // parte entera con signo en complemento a dos
lsb=Wire.read(); // parte fraccional con resolución de 0.25 grados
negativo=msb>B01111111; // Es negativo si el primer dígito es uno
temperatura=msb&B01111111; // revertir complemento a dos
temperatura+=((lsb&MASCARA_DECIMALES)>>ROTACION_DECIMALES)*RESOLUCION_DECIMALES_DS3231; // atender sólo a los bits que contienen la parte decimal (7 y 8), multiplicar por el paso de la resolución y sumar a la parte entera de la temperatura
if(negativo)
{
temperatura*=–1; // Cambiar el signo
}
return temperatura;
}
double DS3231::temperatura_minima()
{
return TEMPERATURA_MINIMA_DS3231;
}
double DS3231::temperatura_maxima()
{
return TEMPERATURA_MAXIMA_DS3231;
}
char DS3231::bcd_a_decimal(char bcd) // Convertir de BCD a decimal
{
return ((bcd&B11110000)>>4)*10+(bcd&B00001111);
}
char DS3231::decimal_a_bcd(char decimal) // Convertir de decimal a BCD
{
return decimal/10*16+(decimal%10);
}
|
Järgmine on teegi kasutamise näidiskood. Nagu eespool mainitud, loetakse temperatuuri lihtsalt funktsiooniga klassi objektist kuid lugemisvigade ignoreerimiseks kasutatakse kahte konstanti, mis salvestavad vastavalt andmelehele vastavalt seadme maksimaalse ja minimaalse temperatuuri ning mida loetakse koos vastavate funktsioonidega.
Temperatuuri lugemine toimub kahes etapis: esiteks laaditakse väärtus, nii et kuupäeva või kellaaja erinevad kasutusviisid oleksid järjepidevad (ebasoodsamatel juhtudel ei näita suuremat väärtust) ja teiseks kasutatakse seda vastavalt vormingule, on vaja. Näidisprogramm (mis pole kuigi praktiline, kuigi selgitab kõiki võimalusi) näitab kõiki saadaolevaid vorminguid
-
Funktsioon mis tagastab osuti massiivile sõjavanker (baiti), mis sisaldavad seitset numbrilist väärtust, mis tähistavad kella kuupäeva ja kellaaega DS3231 teisendatakse kümnendkohaks (need on in BCD seadmes)
-
Funktsiooni kasutamine Saadakse väärtus, mis vastab pühapäevast algava nädalapäeva numbrile. Selle tekstina kuvamiseks kasutatakse massiivi ja üks lahutatakse, et alustada indeksist nullist, pühapäevast.
-
Kuupäeva vaatamiseks "kohalikus" (hispaania) vormingus kasutage funktsiooni , mis tagastab kursori stringile, milles kuupäev on esitatud vormingus PP/MM/YYYY, kus DD on 2 numbriga tähistatud päev, KK on 2 numbriga kuu ja AAAA on 4 numbriga aasta.
-
Funktsioon tagastab kellaaja vormingus hh:mm:ss, kus hh on tund (24-vormingus), mis on esitatud kahekohalise numbriga, mm on 2-kohalised minutid ja ss on kahekohalised sekundid.
-
Kuupäeva ja kellaaja hõlpsaks kasutamiseks logifailid funktsioon on programmeeritud , mis esitab kuupäeva ja kellaaja väärtuse vormingus YYMMDDhhmmss, kus AA on aasta, mis on esitatud kahe viimase numbriga, MM kuu 2 numbriga, DD päev 2 numbriga, hh tund (2-vormingus) 24-ga. numbrid, mm minutid 2 numbriga ja ss sekundid 2 numbriga. See formaat, kuigi tegemist on tekstiga, võtab vähe ruumi ja võimaldab väga lihtsat tähestikulist järjestust.
-
Funktsioon kasutatakse kuupäeva ja kellaaja esitamiseks andmebaasihalduri kasutatavas vormingus MySQL (või uus ja vabam MariaDB) YYYY-MM-DD hh:mm:ss, kus YYYY on aasta, mis on esitatud 4 numbriga, MM on kuu 2 numbriga, DD on päev 2 numbriga, hh on tund (24-vormingus) 2 numbriga , mm on 2-kohalised minutid ja 2-kohalised sekundid.
Kuigi kuupäeva ja kellaaja esitamiseks on palju vorminguid, ei pruugi vajalikku seal olla, kuid kindlasti on mõne olemasoleva põhjal ja seda näitena kasutades lihtne lisada uus meetod vastavalt muud spetsifikatsioonid. Palun, kui lisate uusi funktsioone, jagage koodi (vabastage see!) ja selgitage meile, kuidas see töötab, et saaksime teeki vähehaaval paremaks muuta. Aitäh!
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
|
#define INTERVALO_MEDICION 100000 // Medir temperatura cada 100 segundos (se renueva internamente en el DS3231 cada 64 segundos)
#define ESPERA_ERROR 1000 // Tiempo de espera antes de volver a medir si se ha producido un error
#define ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA 7
#include “DS3231.h”
#include <Wire.h>
char buffer_fecha[ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA];
char *puntero_fecha;
float temperatura;
unsigned long cronometro;
byte contador;
String dia_semana[]={“lunes”,“martes”,“miércoles”,“jueves”,“viernes”,“sábado”,“domingo”};
DS3231 reloj;
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Wire.begin(); // Inicializar Wire sólo si no se hace dentro del constructor (de la librería) Este método, hacerlo en la aplicación, supone que se usa Wire para comunicar con otros dispositivos, no sólo con el DS3231
cronometro=0; // para que empiece inmediatamente
}
void loop()
{
if(millis()>cronometro)
{
temperatura=reloj.leer_temperatura();
if(temperatura>reloj.temperatura_maxima()||temperatura<reloj.temperatura_minima())
{
cronometro=millis()+ESPERA_ERROR;
}
else
{
cronometro=millis()+INTERVALO_MEDICION;
reloj.cargar_fecha_hora();
puntero_fecha=reloj.valor_fecha_hora();
for(contador=0;contador<ELEMENTOS_MATRIZ_FECHA;contador++)
{
buffer_fecha[contador]=*(puntero_fecha+contador);
Serial.println(“Contenido de la posición “+String(contador,DEC)+” del buffer de la fecha -> “+String(int(buffer_fecha[contador]),DEC));
}
Serial.print(“El día “);
Serial.print(reloj.fecha_humana());
Serial.print(“, “);
Serial.print(dia_semana[reloj.numero_dia_semana()–1]);
Serial.print(“, a las “);
Serial.println(reloj.hora_humana());
Serial.print(“(“);
Serial.print(reloj.reloj_4_digitos_7_segmentos());
Serial.print(” en un reloj de 4 dígitos y “);
Serial.print(reloj.fecha_hora_MySQL());
Serial.print(” según MySQL o “);
Serial.print(reloj.fecha_hora_compacta());
Serial.println(” abreviadamente)”);
Serial.print(“la temperatura era de “);
Serial.print(temperatura); // Mostrar la temperatura
Serial.println(” grados centígrados”);
}
}
}
|
Ülaltoodud näidisprogrammi väljund võib olla midagi sellist, nagu on näidatud järgmisel pildil: 7 väärtuse loend (sekundid, minutid, tund, nädalapäev, kuupäev, kuu ja aasta), kuupäev ja "inimlikult" väljendatud aeg (vastavalt hispaania stiilile) kellaaeg täisarvuna neljakohalise kella formaadis, kuupäev ja kellaaeg andmebaasi formaadis MySQL, kuupäev ja kellaaeg kompaktsel kujul (ehk logisid) ja sisetemperatuur DS3231.
Postita kommentaar