La conception d'horloge temps réel (RTC Design) est une puce qui fournit la date et l'heure correctes même lorsque l'alimentation est coupée. Il s'agit d'un composant essentiel pour les appareils IoT, l'automatisation industrielle et d'autres applications où une mesure précise du temps est indispensable. Avec la technologie CMOS standard, il est difficile de concevoir votre propre RTC, car toute la logique requise est profondément enfouie dans les bibliothèques de cellules standard.
Même si des fournisseurs tiers proposent des solutions prêtes à l'emploi, il est difficile de trouver des conceptions adaptées à vos besoins spécifiques, en particulier si vous disposez d'un budget limité et souhaitez réduire au minimum le nombre de composants externes. Mais ne laissez pas ces difficultés vous freiner ! Cet article vous apprendra à construire une RTC simple mais efficace en utilisant uniquement des composants courants et quelques compétences de base en codage.
Les bases d'une horloge en temps réel
Une horloge temps réel est un système qui enregistre la date et l'heure avec précision, même lorsque l'appareil est éteint. La RTC est une puce simple qui intègre un oscillateur et quelques registres mémoire pour stocker la date, l'heure et d'autres données connexes. La puce peut être programmée pour conserver l'heure même lorsque l'alimentation est coupée. Il s'agit d'un composant essentiel pour les appareils connectés à l'Internet des objets, l'automatisation industrielle et d'autres applications où la précision de l'heure est essentielle.
Les RTC ne sont pas une nouveauté : elles sont utilisées dans les ordinateurs depuis les années 1970. Mais elles sont toujours d'actualité, grâce aux exigences de l'informatique moderne. Chaque système informatique dispose de plusieurs horloges qui enregistrent différentes informations, telles que la séquence exacte des instructions, le nombre d'instructions exécutées et le temps écoulé.
Ce dont vous aurez besoin
– Un microcontrôleur – Pour cette conception, nous utiliserons un simple microcontrôleur 8 bits, mais vous pouvez également utiliser un processeur 32 bits. Vous aurez besoin d'un oscillateur précis entre 10 et 20 kHz.
– Un oscillateur à quartz – Ce dispositif crée une horloge très précise qui peut être utilisée comme horloge maître pour le microcontrôleur.
– Un circuit intégré RTC – Nous choisirons un circuit très courant qui intègre un calendrier (horloge en temps réel) et une fonction d'alarme.
– Un condensateur – Un condensateur est utilisé pour aider à stabiliser l'alimentation électrique fournie au RTC.
– Une résistance – Une résistance est utilisée pour limiter le courant vers le RTC.
Choisir un circuit intégré RTC
Pour créer une horloge en temps réel, vous devrez trouver un circuit intégré RTC qui réponde aux exigences de votre projet. La meilleure façon de procéder est de dresser un tableau contenant toutes les informations pertinentes issues des fiches techniques de plusieurs RTC. Vous devrez rechercher un RTC présentant les caractéristiques suivantes :
– Tension d'alimentation faible – Le circuit intégré RTC sera alimenté par la même tension (3 V ou 5 V) que celle qui alimente votre microcontrôleur. La tension d'alimentation doit être comprise entre 2 et 5 volts.
– Faible courant d'alimentation – Le RTC doit consommer le moins de courant possible du microcontrôleur. Cela permettra de prolonger la durée de vie de la batterie dans les appareils alimentés par batterie. Idéalement, la consommation de courant doit être inférieure à 10 microampères.
– Calendrier intégré – Cela vous fera gagner du temps lors de la création du code pour votre projet.
Conception du RTC dans le code
Si vous créez un nouveau projet RTC, vous devrez écrire du code pour initialiser le matériel et configurer le RTC. Même si vous vous basez sur un projet existant, vous devrez ajouter le code qui lit le RTC et affiche l'heure.
Commencez par le matériel : connectez le cristal, le condensateur et le RTC au microcontrôleur. Connectez également la broche d'interruption appropriée au RTC.
– Configurez le gestionnaire d'interruption : le gestionnaire d'interruption est le code qui s'exécute lorsque le RTC envoie un signal au microcontrôleur.
– Configurez le RTC : vous devrez programmer le RTC avec l'heure et la date correctes. Le RTC gardera trace de ces informations et enverra ces données au microcontrôleur une fois par seconde.
Ajout de l'affichage de l'horloge en temps réel
La manière la plus simple d'afficher l'heure sur votre appareil consiste à ajouter quelques LED d'affichage et du code pour les faire clignoter. Vous pouvez le faire en ajoutant une ou deux LED. La luminosité des LED dépendra du microcontrôleur que vous utilisez et de la luminosité que vous souhaitez obtenir pour l'affichage.
Facteurs limitants dans cette conception RTC
Cette conception présente certaines limites. Voici les principales à garder à l'esprit :
– Le RTC peut être légèrement imprécis lors de la première mise sous tension. Ceci est normal et s'améliorera progressivement au cours de la première journée. Lorsque vous créez un projet avec un RTC, vous pouvez proposer à l'utilisateur une option lui permettant de régler l'heure et la date de l'appareil.
– Le RTC ne conserve l'heure que lorsque l'appareil est sous tension. Ceci est normal et prévisible.
– Le RTC n'est pas conçu pour suivre la date avec précision. Il peut suivre la date pendant quelques jours, mais après cela, la date deviendra incorrecte.
Conclusion
Maintenant que vous connaissez les bases de la conception RTC, vous pouvez commencer à concevoir votre propre système. Nous avons décrit les meilleures pratiques pour créer une conception RTC à la fois facile à construire et précise. Gardez à l'esprit que, même si la conception de votre propre RTC peut sembler difficile, ce n'est pas impossible ! Trouvez le bon circuit intégré, choisissez les composants appropriés, dessinez un schéma de circuit et écrivez du code, et vous serez sur la bonne voie pour créer votre propre conception RTC.
