RTC モジュール:簡単なプロジェクトの絶対ガイド

正確な計時が必要な電子機器をお持ちですか?それとも、あなたのプロジェクトでは、秒、分、時間、さらには月を数える必要がありますか?

方法がわからない場合でも、心配しないでください。あなたは正しい場所にいます。電源がない場合でも、計時を伴うプロジェクトは難しい場合があります。ありがたいことに、私たちはあなたをカバーしました.

必要なのは、リアルタイムクロック (RTC) モジュールだけです。そのため、この記事では、RTC モジュールに関するすべてを見て、RTC モジュール回路を使用して簡単なプロジェクトを作成する方法を示します。

準備はできたか？それでは始めましょう!

RTC モジュールとは?

RTC モジュール

リアルタイムクロック (RTC) は、通常、最新のコンピューター、サーバー、または組み込みシステムに見られる集積回路クロックモジュールです。また、RTC モジュールには 1 つの目的があります。計時。

この装置は、秒、分、時間、年を数えることができます。さらに、さまざまな計時アプリケーションを正確に処理できます。

RTC モジュールの仕組み

RTC はこのような重要な役割を担っているため、システムの電源がオフになっていても時間を刻んでいます。このため、RTC は、目覚まし時計やモバイルデバイスのスケジュールされた電源などのイベントでシステムをオンにするトリガーとして機能します。

RTC はどのようにこれを達成しますか?さて、この集積回路は、システムに電力を供給している電源とは別の電源で動作します。したがって、RTC は低電力状況または電源障害でも継続的に動作できます。さらに、RTC を実行するために必要な電流はごくわずかです。

また、古いRTCモジュールは代替電源としてリチウム電池を備えていましたが、新しいバージョンはスーパーキャパシタまたは補助電池を使用しています.現在、2 つの RTC IC には違いがあります。

スーパーキャパシタを備えたリアルタイムクロックモジュールには充電機能があり、回路にはんだ付けできます。一方、補助バッテリーを備えた RTC は、ほとんどのコンシューマーグレードのマザーボードに搭載されているため、より一般的です。この場合、RTC は 1 つのバッテリーから電力を得ます。したがって、このバッテリーを取り外すと、RTC がリセットされ、開始点に戻されます。

さらに、リアルタイムクロックモジュールは水晶発振器を利用して時間を調整します。したがって、クロック信号を必要としないため、通常のハードウェアクロックとは異なります。

DS3231 RTC モジュールの機能と仕様

DS3231 モジュールの機能と仕様は次のとおりです。

機能

DS3231 RTC モジュールは、秒、分、時間、日、月、年をカウントできます
動作に大きな電力は必要ありません
バックアップ電源として CR2032 バッテリーを使用しています。バッテリーは最大 3 年間使用できます。
小さいサイズです
DS3231 RTC モジュールをエージングトリムのレジスタとして使用できます
このモジュールの方形波出力をプログラムできます
さらに 3°C の精度を持つデジタル温度センサーが付属しています
RTC モジュールは 400Khz I2C インターフェースを使用します
2 つの時刻アラームも備えています
この RTC モジュールの精度:-40°C ～ +85°C では +3.5ppm ～ -3.5ppm、0°C ～ +40°C では +2ppm ～ -2pmm
停電が発生すると、バッテリー電源に自動的に切り替わります

仕様

DS3231 RTC モジュールは次の電圧で動作します:2.3v – 5.5v
このRTCモジュールは低電圧で使用できます
バッテリー電源の場合、わずか 500mA しか消費しません
SDA および SCL の最大電圧は VCC =0.3V です
-45°C から +80°C の動作温度

アプリケーション

DS3231 のアプリケーションを理解する際に考慮すべきいくつかのケースを次に示します。

回路の電力消費の問題が心配な場合、DS3231 は実行に大量の電力を必要としません。したがって、このモジュールはモバイルシステムアプリケーションやコンピュータ周辺機器で使用できます。
数多くの RTC モジュールが市場に出回っているにもかかわらず、DS3231 は最高の精度で知られています。そのため、プロジェクトの正確な時刻と日付を探している場合、DSC3231 は必要なものを備えています。 DS3231 は、他の RTC モジュールよりも時刻を更新し続けることができます。
高速通信が必要な場合、DS3231 RTC モジュールは任意の高速 TWI インターフェイスと通信できるため、ロボット工学、ゲーム、サーバーアプリケーションなどのアプリケーションに最適です。
また、DS3231 を 12 時間および 24 時間の方法で使用して、アプリケーション (特に GPS アプリケーション) を見つけることができます。
いくつかの目覚まし時計の属性と温度センサーがあり、商用電力計アプリケーションなどの他のいくつかのアプリケーションでより便利になります。

DS3231 RTC ピン構成

DS3231 RTC ピン構成

DS321 には 6 つの端子があります。ただし、これらのピンのうち 2 つを使用することは必須ではありません。したがって、主に4つの端子またはピンがあります。そして、モジュールの追加側でそれらを見ることができます。 DS3231 RTC モジュールのピン構成は次のとおりです。

DS3231 RTC モジュールの使用方法

DS3231 RTC モジュールとは、I2C インターフェースを介してのみ通信できます。 I2C インターフェースは、DS3221 から送受信されるデータを処理します。したがって、I2C を介して時刻と日付の情報を取得できます。

DS3231 と I2C

さらに、モジュールと I2C の間の伝送は複雑です。さらに、通信はバイト形式で行われます。したがって、DS3231 に関して特別に作成されたライブラリを使用するのが最善です。なんで？ライブラリを使用すると、コミュニケーションが改善されます。そのため、DS3231 ライブラリをダウンロードし、プログラムを使用してそれらを呼び出すことができます。

したがって、ヘッダーファイルを含めると、コントローラーは通信を開始し、時刻と日付を表示します。さらに、これらのライブラリを使用して、アラームを簡単に制御および設定できます。

さらに、電力が少ないかまったくない場合、RTC モジュールは代わりにバッテリーから自動的に電力を取得し、チップが正確な時間とデータを継続的に提供できるようにします。システムが再起動すると、コントローラとモジュール間の通信はエラーなしで続行できます。

プロジェクト:Arduino カレンダークロック

このセクションでは、Arduino でリアルタイムクロックを使用する方法と、Arduino カレンダークロックプロジェクトを作成する方法を学習します。

回路設計

これは、DS3231 RTC モジュールを使用した単純な Arduino カレンダークロックの設計です。 IC2 のおかげで、すべてのデバイスを 4 本のワイヤのみで構成される共通バスに接続しました:

Arduinoカレンダークロックの回路図

必要なコンポーネント

このプロジェクトに必要な資料は次のとおりです。

(1) Arduino Uno
(1) ブレッドボード
(1) 16×2 I2C 文字 LCD
ジャンパー線
(1) DS3232 リアルタイムクロックモジュール

コード

ここでは、ライブラリを使用してカスタム関数を作成し、コードの作成をより簡単かつ読みやすくします。したがって、このプロジェクトでは次のライブラリを使用します:

ワイヤー。 I2C インターフェイス用の h ライブラリ
I2C 16×2 LCD モジュール用の LiquidCrystal_I2C.h ライブラリ (Frank de Brabander 作)
DS3231 RTC モジュール用の RTClib.h ライブラリ (Adafruit による)

これらのライブラリをダウンロードしたら、 #include を使用してコードに追加しますキーワード。というわけで、これで2つのオブジェクトを設定します。 1 つは lcd() で、もう 1 つは rtc です。これら 2 つのオブジェクトは、LCD および DS3231 モジュールとの通信に役立ちます。

LCD() と rtc のコード

次に、コードを簡単に管理できるように、2 つのカスタム関数を作成します。 updateRTC() は、コーディングする最初の関数です。これは、ユーザーに現在の日付と時刻を尋ね、その入力で RTC の内部時計を更新する機能です。

updateRTC() のコード

次に作成する関数は updateLCD() 関数です。 LCD が表示するテキストの更新を担当します。

updateLCD() 2 のコード

コードを作成する最後のステップは、Arduino の通常の関数である setup() と loop() を追加することです。 2 つの関数のコードは次のとおりです。

コード setup()

コード ループ()

最後に、コードをアップロードすると、Arduino Uno が LCD に日付と時刻を表示し始めるはずです。

切り上げ

RTC モジュールは、時間管理機能を回路に追加する安価で簡単な方法です。私たちがあなたに示したのは、表面の単なる引っかき傷です。もっといじってみると、このモジュールの楽しい使い方が他にもたくさん見つかります。

市場で DS3231 が見つからない場合は、DS12C997 と DS1307 が価値のある同等品であることに言及する価値があります。また、上記の Arduino プロジェクトでは、シリアルモニターを使用してプロジェクトの日付と時刻を変更できます。あなたがしなければならないのは、文字「U」を入力し、プロンプトに従うだけです.以上で、この記事を終わります。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いさせていただきます。

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