Perpustakaan Arduino untuk memeriksa tanggal dan suhu DS3231 terintegrasi melalui I2C
DIPERBARUI: Kunjungi juga yang baru perpustakaan untuk mengatur tanggal dan waktu dengan modul DS3231 RTC dan Arduino dengan perbaikan seperti waktu musiman.
Pengoperasian IC de jam waktu nyata (RTC) paling populer yang dikontrol menggunakan bus I2C Biasanya sangat mirip. Disamping Perpustakaan kawat de Arduino sangat menyederhanakan komunikasi dengan perangkat Antarmuka Serial dua kabel (TWI), I2C, spesifik.
Secara garis besar prosesnya terdiri dari
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Memulai komunikasi sebagai budak atau master (diatur secara default) dengan fungsi tersebut Wire.begin(alamat). Jika "alamat" dihilangkan, komunikasi dimulai dengan C guru dari bus I2C.
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Aktifkan komunikasi I2C dengan perangkat melalui alamat memori tempatnya berada, menggunakan perintah Wire.beginTransmission(alamat).
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Tulis pesanan di bus I2C untuk memberi tahu perangkat operasi yang ingin Anda lakukan, menggunakan Wire.write(perintah), di mana "order" adalah kode operasinya.
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Nonaktifkan komunikasi untuk melepaskan bus I2C dengan fungsi Wire.endTransmission ().
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Meminta perangkat untuk mengirimkan sejumlah data tertentu yang sesuai dengan operasi yang diminta (dalam hal ini, tanggal dan waktu) dengan fungsi tersebut Wire.requestFrom(alamat,jumlah).
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Tunggu hingga data yang diminta dengan fungsi tersebut tersedia untuk dibaca Wire.available (), yang mengembalikan jumlah data yang telah diterima dan dapat dibaca.
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Membaca data yang dikirim oleh perangkat ( jam waktu nyata, dalam hal ini) menggunakan fungsi tersebut Kawat.baca() sebanyak byte yang ditunjukkan Wire.available () yang tersedia.
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Biasanya data dikirim dalam format yang sangat kompak sehingga kemungkinan besar data yang diterima perlu diinterpretasikan sedemikian rupa sehingga sesuai dengan representasi data yang dibuat dalam program yang menggunakan perangkat tersebut.
Mengenai DS3231 (dan yang kompatibel dalam seri yang sama, seperti DS3232) dan interpretasi datanya, sesuai dengan spesifikasi yang terintegrasi, misalnya nilai berbagai digit yang mewakili waktu direpresentasikan dalam desimal berkode biner (BCD) yang akan lebih mudah dinyatakan sebagai nilai desimal (a byte) untuk digunakan di Arduino
Pada baris yang sama, suhu dinyatakan sebagai byte in pelengkap dua untuk bagian bilangan bulat dan dua bit untuk langkah, dengan resolusi seperempat derajat, bagian desimal. Aspek ini dan aspek lain dari representasi data pada jam telah dibahas secara mendalam dalam kode perpustakaan di bawah. DS3231
Untuk mengecek suhu dengan perpustakaan ini, cukup gunakan metode tersebut baca_suhu() Obyek DS3231 dipakai di awal. Untuk membaca tanggal dan waktu, pertama-tama mereka dimuat dan kemudian diminta dalam salah satu format (kompak, manusia...) yang tersedia untuk kegunaan berbeda, didokumentasikan dalam dokumen header pustaka kode di bawah.
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//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();
};
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//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);
}
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Berikut ini adalah contoh kode untuk menunjukkan cara menggunakan perpustakaan. Seperti disebutkan di atas, suhu hanya dibaca dengan fungsinya dari objek kelas tetapi, untuk mengabaikan kesalahan dalam pembacaan, digunakan dua konstanta yang masing-masing menyimpan suhu maksimum dan minimum perangkat menurut lembar data dan dibaca dengan fungsi yang sesuai.
Pembacaan suhu dilakukan dalam dua tahap: pertama nilai dimuat, sehingga penggunaan tanggal atau waktu yang berbeda akan konsisten (tidak akan menunjukkan nilai yang lebih tinggi dalam kasus yang tidak menguntungkan) dan kedua digunakan sesuai dengan format yang diperlukan. Program contoh (yang tidak terlalu praktis, meskipun menjelaskan semua kemungkinan) menunjukkan semua format yang tersedia
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Fungsi itu yang mengembalikan pointer ke array tangki (byte) berisi tujuh nilai numerik yang mewakili tanggal dan waktu pada jam DS3231 dikonversi ke desimal (mereka masuk BCD di perangkat)
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Menggunakan fungsi Diperoleh nilai yang sesuai dengan jumlah hari dalam seminggu yang dimulai pada hari Minggu. Untuk menampilkannya sebagai teks, digunakan array dan dikurangi satu mulai dari indeks nol, Minggu.
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Untuk melihat tanggal dalam format "lokal" (Spanyol), gunakan fungsi tersebut , yang mengembalikan pointer ke string yang tanggalnya diwakili dalam format DD/MM/YYYY, dengan DD adalah hari yang diwakili dengan 2 digit, MM adalah bulan dengan 2 digit dan YYYY adalah tahun dengan 4 digit.
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Fungsi itu mengembalikan waktu dalam format jj:mm:ss, dengan hh sebagai jam (dalam format 24) diwakili dengan 2 digit, mm sebagai menit dengan 2 digit dan ss sebagai detik dengan 2 digit.
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Untuk dengan mudah menggunakan tanggal dan waktu file log fungsinya telah diprogram , yang memberikan nilai tanggal dan waktu dalam format YYMMDDhhmmss dengan AA sebagai tahun yang diwakili dengan 2 digit terakhir, MM bulan dengan 2 digit, DD hari dengan 2 digit, hh jam (dalam format 24) dengan 2 digit, mm menit dengan 2 digit dan ss detik dengan 2 digit. Format ini, meskipun berbentuk teks, hanya memakan sedikit ruang dan memungkinkan pengurutan berdasarkan abjad dengan sangat sederhana.
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Fungsi itu berfungsi untuk menyajikan tanggal dan waktu dalam format yang digunakan oleh pengelola database MySQL (atau yang baru dan lebih bebas MariaDB) YYYY-MM-DD jj:mm:ss, dimana YYYY adalah tahun yang diwakili dengan 4 digit, MM adalah bulan dengan 2 digit, DD adalah hari dengan 2 digit, hh adalah jam (dalam format 24) dengan 2 digit , mm adalah menit dengan 2 digit dan detik dengan 2 digit.
Meskipun ada banyak format untuk merepresentasikan tanggal dan waktu, format yang Anda perlukan mungkin tidak ada, namun tentunya berdasarkan salah satu format yang sudah ada dan menggunakannya sebagai contoh, akan mudah untuk menambahkan metode baru sesuai dengan spesifikasi lainnya. Tolong, jika Anda menambahkan fungsi baru, bagikan kodenya (lepaskan!) dan jelaskan kepada kami cara kerjanya, sehingga kami dapat membuat perpustakaan menjadi lebih baik sedikit demi sedikit. Terima kasih!
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#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”);
}
}
}
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Output dari contoh program di atas bisa seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut: daftar 7 nilai (detik, menit, jam, hari dalam seminggu, hari dalam bulan, bulan dan tahun) tanggal dan waktu yang dinyatakan dalam cara "manusia" (menurut gaya Spanyol) waktu sebagai bilangan bulat dalam format jam empat digit, tanggal dan waktu dalam format database MySQL, tanggal dan waktu dalam format ringkas (untuk log) dan suhu internal DS3231.
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