O design do relógio em tempo real (RTC Design) é um chip que fornece a data e a hora corretas mesmo quando a energia está desligada. É um componente essencial para dispositivos IoT, automação industrial e outras aplicações onde a precisão do tempo é essencial. Com a tecnologia CMOS padrão, é difícil projetar seu próprio RTC porque toda a lógica necessária está profundamente enterrada nas bibliotecas de células padrão.
Mesmo com fornecedores terceirizados vendendo soluções pré-construídas, é difícil encontrar projetos adequados às suas necessidades específicas, especialmente se você estiver trabalhando com um orçamento apertado e quiser minimizar o número de componentes externos. Mas não deixe que esses desafios atrapalhem seu caminho! Este artigo ensinará como construir um RTC simples, mas eficaz, usando apenas componentes comuns e alguns conhecimentos básicos de programação.
Noções básicas sobre relógios em tempo real
Um relógio em tempo real é um sistema que controla a data e a hora com precisão, mesmo quando o dispositivo está desligado. O RTC é um chip simples que possui um oscilador integrado e alguns registros de memória para armazenar data, hora e outros dados relacionados. O chip pode ser programado para manter a hora mesmo quando a energia está desligada. É um componente essencial para dispositivos da Internet das Coisas, automação industrial e outras aplicações onde a precisão na medição do tempo é essencial.
Os RTCs não são novidade — as pessoas os utilizam em computadores desde a década de 1970. Mas eles ainda são relevantes hoje em dia, graças às demandas da computação moderna. Todo sistema de computador possui vários relógios que registram diferentes informações, como a sequência exata de instruções, o número de instruções concluídas e a passagem do tempo.
O que você vai precisar
– Um microcontrolador – Para este projeto, usaremos um microcontrolador simples de 8 bits, mas você também pode usar um processador de 32 bits. Você precisará de um com um oscilador preciso entre 10 e 20 kHz.
– Um oscilador de cristal – Este dispositivo cria um relógio muito preciso e exato que pode ser usado como relógio mestre para o microcontrolador.
– Um IC RTC – Escolheremos um muito comum que fornece um calendário integrado (relógio em tempo real) e uma função de alarme.
– Um capacitor – Um capacitor é usado para ajudar a suavizar a energia fornecida ao RTC.
– Um resistor – Um resistor é usado para limitar a corrente para o RTC.
Escolhendo um IC RTC
Para criar um relógio em tempo real, você precisará encontrar um IC RTC que atenda aos requisitos do seu projeto. A melhor maneira de fazer isso é elaborar uma tabela com todas as informações relevantes das fichas técnicas de vários RTCs. Você deve procurar um RTC que tenha as seguintes características:
– Baixa tensão de alimentação – O RTC será alimentado pela mesma tensão (3 V ou 5 V) que alimenta o microcontrolador. A tensão de alimentação deve estar entre 2 e 5 volts.
– Baixa corrente de alimentação – O RTC deve consumir o mínimo possível de corrente do microcontrolador. Isso ajudará a prolongar a vida útil da bateria em dispositivos alimentados por bateria. O ideal é que o consumo de corrente seja inferior a 10 microamperes.
– Calendário integrado – Isso economizará seu tempo ao criar o código para o seu projeto.
Projetando o RTC em código
Se você estiver criando um novo projeto RTC, precisará escrever algum código que inicialize o hardware e configure o RTC. Mesmo se estiver trabalhando em um projeto existente, você precisará adicionar o código que lê o RTC e exibe a hora.
– Comece com o hardware: conecte o cristal, o capacitor e o RTC ao microcontrolador. Além disso, conecte o pino de interrupção correto ao RTC.
– Configure o manipulador de interrupção: o manipulador de interrupção é o código que é executado quando o RTC envia um sinal para o microcontrolador.
– Configure o RTC: você precisará programar o RTC com a hora e a data corretas. O RTC manterá o controle dessas informações e enviará esses dados ao microcontrolador uma vez por segundo.
Adicionando o visor do relógio em tempo real
A maneira mais fácil de exibir a hora no seu dispositivo é adicionar alguns LEDs de exibição e um código para fazê-los piscar. Você pode fazer isso adicionando um ou dois LEDs. O brilho dos LEDs dependerá do microcontrolador que você estiver usando e do brilho que você deseja para a exibição.
Fatores limitantes neste projeto RTC
Este design tem algumas limitações. Aqui estão as principais que você deve ter em mente:
– O RTC pode ser um pouco impreciso quando ligado pela primeira vez. Isso é normal e ele se tornará gradualmente mais preciso durante o primeiro dia. Ao criar um projeto com um RTC, você pode querer fornecer uma opção para o usuário definir a hora e a data do dispositivo.
– O RTC só manterá a hora quando o dispositivo estiver ligado. Isso é normal e esperado.
– O RTC não foi projetado para manter o registro preciso da data. Ele pode manter o registro da data por alguns dias, mas depois disso a data ficará incorreta.
Conclusão
Agora que você conhece os fundamentos do projeto RTC, pode começar a projetar o seu próprio. Descrevemos as melhores práticas para criar um projeto RTC que seja fácil de construir e preciso. Lembre-se de que, embora projetar seu próprio RTC possa parecer desafiador, não é impossível! Encontre o IC certo, escolha os componentes corretos, elabore um diagrama de circuito e escreva algum código, e você estará no caminho certo para criar seu próprio projeto RTC.
