آموزش ساخت ساعت با ماژول ساعت Ds3231 و نمایشگر OLED آردوینو

آی سی DS2331 آی سی تکمیل شده و پیشرفته ترDS1307 بوده که علاوه بر امکانات DS1307 از دقت بالاتر، در نظرگرفتن پین ریست و نیز قابل برنامه ریزی ۲ زمان مختلف به منظور تنظیم آلارم است. ولتاژ کاری ماژول ۳٫۳ الی ۵٫۵ ولت بوده و از باتری بک آپ و جریان مصرفی بسیار پایین استفاده می کند. در واقع این ماژول ساعت زمان واقعی real time clock(RTC) بوده که از پروتکل سریال I2C پشتیبانی می کند. کارکرد این ماژول براساس کدهای binary coded decimal که اصطلاحا کد BCD نامیده می شود، است.باتری بک آپ قرار گرفته بر روی این ماژول زمانیکه برق در دسترس نیست باعث جلوگیری از عقب افتادن زمان خواهد شد. منبع کلاک این آی سی از یک کریستال ساعت به فرکانس ۳۲٫۷۶۸KHZ استفاده می کند. این آی سی قابل کارکرد در دو حالت ۲۴ ساعته و ۱۲ ساعته AM/PM را دارد همچنین علاوه بر ساعت بصورت ثانیه، دقیقه، ساعت امکان ذخیره تاریخ بصورت روز، هفته، ماه، سال را نیز دارد. در ضمن اطلاعات نوشته شده بر روی این آی سی تا سال ۲۱۰۰ برنامه ریزی شده است. از دیگر امکانات این ماژول می‌توان به اندازه‌گیری دما اشاره نمود. در ادامه آموزش با مرجع تخصصی آردوینو ، دیجی اسپارک همراه باشید.

آی سی ساعت DS3231

IC ساعت DS3231 یک مدار یکپارچه (Integrated Circuit) است که به عنوان یک ساعت و تقویم دقیق در سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. DS3231 یک ساعت سیستم واقعی (RTC) است که می‌تواند زمان را به صورت دقیق نگهداری کند، حتی در صورت قطع برق.این آی سی با استفاده از کریستال خارق‌العاده دقیقی به عنوان منبع ساعت و تقویم مورد استفاده قرار می‌گیرد. DS3231 همچنین از قابلیت‌هایی مانند قابلیت ردیابی دما و انتشار هشدار برای زمان‌های خاص بهره می‌برد.DS3231 برای استفاده در محصولات الکترونیکی مختلفی مانند ساعت‌های دیجیتال، دستگاه‌های اتوماسیون خانگی، دستگاه‌های پزشکی و سیستم‌های صنعتی استفاده می‌شود. این آی سی از ارتباط I2C برای ارتباط با میکروکنترلر یا سایر دستگاه‌ها استفاده می‌کند و با استفاده از دستورات ساده، می‌توان زمان و تقویم را تنظیم و دریافت کرد.با توجه به دقت و قابلیت‌های DS3231، این آی سی به عنوان یکی از انتخاب‌های محبوب برای سیستم‌های ساعت و تقویم در پروژه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• دقت زمانی: دقت زمانی DS3231 برابر با یک دقیقه در سال است.
• ولتاژ عملیاتی: آی سی DS3231 با ولتاژ عملیاتی ۲٫۳ ولت تا ۵٫۵ ولت کار می‌کند.
• رابط ارتباطی: DS3231 از رابط ارتباطی I2C (Inter-Integrated Circuit) برای ارتباط با میکروکنترلر یا سایر دستگاه‌ها استفاده می‌کند.
• حافظه: این آی سی دارای حافظه EEPROM داخلی با ظرفیت ۲۳۶ بایت است. این حافظه برای ذخیره‌سازی تنظیمات و مقادیر مرتبط با ساعت و تقویم استفاده می‌شود.
• انتشار هشدار: DS3231 قابلیت تنظیم و انتشار هشدارهای زمانی برای زمان‌های خاص را دارد. می‌توانید تنظیم کنید که در زمان‌های مشخص، خروجی انتشار هشدار را فعال کند و میکروکنترلر یا سایر اجزای سیستم را در جریان قرار دهد.
• ردیابی دما: DS3231 قادر به ردیابی دمای محیطی است و می‌تواند دمای فعلی را با دقت بالا اندازه‌گیری کند.
• پشتیبانی از باتری: این آی سی دارای پشتیبانی از باتری خارجی است که در صورت قطع برق، به آن امکان می‌دهد تا زمان را حفظ کرده و از از دست رفتن زمان جلوگیری کند.
• دمای عملکرد: دمای عملکرد DS3231 در محدوده دمایی -۴۰ درجه سانتیگراد تا +۸۵ درجه سانتیگراد قرار دارد.
• بسته‌بندی: DS3231 در بسته‌بندی SOP (Small Outline Package) قابل استفاده است.

ماژول ساعت DS3231

ماژول ساعت DS3231 عبارت است از یک ماژول الکترونیکی که شامل آی سی ساعت DS3231 می‌شود. این ماژول دارای برد کوچکی است که می‌توان آن را به سیستم‌های الکترونیکی مختلف متصل کرد. ماژول ساعت DS3231 امکانات و قابلیت‌های زیر را دارد:

• نگهداری دقیق زمان: با استفاده از آی سی DS3231، ماژول قادر به نگهداری دقیق زمان در سیستم شما است. این به معنای این است که حتی در صورت قطع برق، زمان محاسبه شده توسط DS3231 حفظ می‌شود.
• تقویم دقیق: ماژول DS3231 قابلیت نگهداری و مدیریت تقویم را دارد. می‌توانید تاریخ، روز هفته و سال را از طریق این ماژول دریافت کنید.
• هشدارهای زمانی: DS3231 می‌تواند هشدارهای زمانی را تنظیم کند و در زمان‌های مشخص، سیگنال هشدار را فعال کند. این امکان می‌دهد تا سیستم شما در زمان‌های خاص وقایع مختلف را اعلام کند.
• ردیابی دما: ماژول DS3231 قادر به اندازه‌گیری و نمایش دمای محیطی است. این اطلاعات می‌توانند در برنامه‌ها و کنترل‌هایی که نیاز به نظارت بر دما دارند، استفاده شوند.
• رابط ارتباطی: ماژول DS3231 دارای رابط I2C است که امکان ارتباط با میکروکنترلرها و سایر اجزای سیستم را فراهم می‌کند.
• پشتیبانی از باتری: ماژول DS3231 قابلیت اتصال به باتری خارجی را دارد. در صورت قطع برق، باتری به ماژول امکان می‌دهد

پروژه ساعت دیجیتال با DS3231

در این پروژه  ساعت به همراه تاریخ و دما برو روی OLED  نمایش داده می‌شود همچنین یک عدد تاج سوئیچ به آردوینو متصل شده است که با فشردن آن هر کدام از مقادیر ساعت ، تاریخ و دما جداگانه برو روی نمایشگر OLED نمایش داده می‌شود.در ابتدا  کتابخانه ماژول ساعت ds3231 را از لینک زیر دانلود نموده و سپس آن را به کتابخانه نرم افزار آردوینو متصل کنید. دانلود کتابخانه ds3231 مختص آردوینودر این آموزش از نمایشگر OLED و هچنین عملیات دیبانسینگ کلید استفاده شده است که برای آموزش آن‌ها می‌توانید به لینک‌های زیر مراجعه نمایید.

آموزش ماژول OLED در آردوینو

آموزش دیبانسینگ کلید در آردوینو

کد آردوینو ماژول ساعت DS3231

کد‌های زیر را بر روی آردوینو آپلود کنید.

#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 ("");


  }


//ابع 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 () );
  }

توابع آردوینو ماژول ساعت DS3231

در ابندا توجه داشته باشید که حتما کتابخانه Wire.h را در برنامه فراخوانی کرده باشید در غیر اینصورت برنامه نتیجه درستی را ارائه نمی‌دهد.

RTCDateTime dt;

برای اینکه بتوانیم به مقادیر داخل ساعت دسترسی داشته باشیم باید از استراکت موجود در داخل کتابخانه ساعت یک آبجمت بسازیم.

clock.begin ();

توسط تابع فوق ماژول ساعت  ds3231 فعال می‌شود.

clock.setDateTime (__DATE__, __TIME__);

توسط تابع clock.setDateTime  می‌توان ساعت و تاریخ ماژولمان را تنظیم کنیم. که ما با  دادن دو آرگمان __DATE__ و __TIME__  برنامه را جوری تنظیم می‌کنیم که هنگام آپلود شدن کد بر روی آردوینو به طور خودکار ساعت ماژول با ساعت کامپیوتر تنظیم می‌شود و نیازی به تنظیم دستی آن نمی‌باشد.در صورتی که سیستم شما بر روی سال شمسی تنظیم شده باشد ، ماژول نیز ساعت شمسی را در یافت می‌کند.

clock.getDateTime ();

توسط این تابع زمان و تاریخ را از ماژول دریافت می‌کنیم ، سپس باید آن را درون یک استراکت از جنس RTCDateTime بریزیم پس همانند کد زیر عمل می‌کنیم:

dt = clock.getDateTime ();

سپس برای دسترسی به تک تک مقادیر ساعت ، دقیقه و ثانیه باید از دستورات زیر استفاده کنیم:

dt.hour;//ساعت
  dt.minute;//دقیقه
  dt.second; //ثانیه
  dt.day;		//روز
  dt.month;	 //ماه
  dt.year;	 //سال

clock.readTemperature ()

به وسیله این تابع نیز می‌توانیم مقدار دمای اندازه‌گیری شده توسط این ماژول را دریافت کنید.

وسایل مورد نیاز

ماژول ساعت دقیق Ds3231

ماژول نمایشگر OLED I2C

آردوینو MEGA256 ( از آردوینو‌های مدل دیگر نیز می‌توان استفاده نمود)

یک عدد تاچ سوئیچ

برد برد

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.