Módulo DS3231 RTC

Índice

DS3231 RTC Module

DS3231 é um RTC I²C com oscilador de cristal compensado por temperatura (TCXO), alimentação de backup, dois alarmes e saída de onda quadrada programável. O endereço I²C fixo é 0x68. O CI oferece ±2 ppm de 0 a +40 °C e ±3,5 ppm de −40 a +85 °C; EEPROM, LED, regulador ou carregador de uma placa módulo não fazem parte do DS3231.

O que é o módulo RTC DS3231?

O módulo DS3231 RTC é um módulo de relógio em tempo real (RTC) popular, comumente usado em projetos eletrônicos. É um dispositivo pequeno e de baixo custo que fornece funções precisas de relógio e calendário. O módulo DS3231 RTC é baseado no chip DS3231, que é um RTC extremamente preciso com um oscilador de cristal integrado com compensação de temperatura. Ele é capaz de fornecer informações de hora e data com uma precisão de até ±2 ppm.

O Módulo RTC DS3231 é amplamente utilizado em aplicações como registro de dados, marcação de tempo e sistemas de alarme. Também é comumente usado em dispositivos eletrônicos que requerem medição precisa do tempo, como câmeras, gravadores de áudio e controladores industriais. O módulo é fácil de usar e pode ser conectado a microcontroladores como Arduino e Raspberry Pi.

No geral, o módulo DS3231 RTC é um módulo de relógio confiável e preciso, amplamente utilizado em vários projetos eletrônicos.

Parâmetros do módulo RTC DS3231

Item do CI DS3231Valor do datasheet
Alimentação principal2,3–5,5 V
Entrada de backup2,3–5,5 V
Endereço RTC0x68 fixo
Velocidade I²Caté 400 kHz
Precisão±2 ppm (0 a +40 °C); ±3,5 ppm (−40 a +85 °C)
Saída de temperatura±3 °C
Funçõesdois alarmes; onda quadrada; ano bissexto até 2100
Adições específicas do módulodimensões, AT24C32, LED, regulador e carregador variam

Estrutura do chip de relógio DS3231

O chip de relógio DS3231 consiste em oito módulos, divididos em quatro grupos funcionais: TCXO, controle de energia, botão de reinicialização e RTC.

DS3231 RTC Chip Schematic Diagram
Esquema do chip RTC DS3231

DS3231 TCXO

O TCXO inclui um sensor de temperatura, um oscilador e uma lógica de controle. O controlador lê a saída do sensor de temperatura no chip, usa uma tabela de consulta para determinar a capacitância necessária, adiciona a correção de envelhecimento do registro AGE e, em seguida, define o registro de seleção de capacitância. Novos valores, incluindo alterações no registro AGE, só são carregados quando a temperatura muda ou quando a conversão de temperatura iniciada pelo usuário é concluída. O valor da temperatura é lido na inicialização do VCC e, em seguida, a cada 64 segundos.

Controle de energia DS3231

Uma referência e um comparador monitoram VCC. Abaixo do limiar de falha, o acesso é inibido, a cronometragem passa para VBAT e RST vai a nível baixo. Na primeira aplicação apenas de VBAT, o oscilador espera VCC ou a escrita de um endereço I²C válido; verifique o Oscillator Stop Flag após eventos de alimentação.

Botão de reinicialização DS3231

O DS3231 possui uma função de botão ligada ao pino de saída RST. Se o DS3231 não estiver em um ciclo de reinicialização, ele monitora continuamente a borda descendente do sinal RST. Se uma transição de borda for detectada, o DS3231 completa o rebote do botão puxando o RST para baixo. Após o tempo limite do temporizador interno, o DS3231 continua a monitorar o sinal RST. Se o sinal permanecer em um nível baixo, o DS3231 continua a monitorar a linha de sinal para detectar uma borda ascendente. Assim que o botão é solto, o DS3231 força o RST para um nível baixo e mantém o tRST. O RST também pode ser usado para indicar alarmes de falha de energia. Quando o VCC é inferior ao VPF, um sinal interno de alarme de falha de energia é gerado e o RST é puxado para baixo. Se o oscilador não funcionar quando o VCC é carregado, o tREC é ignorado e o RST imediatamente fica alto.

DS3231 Relógio e Calendário RTC

As informações do relógio e do calendário podem ser obtidas através da leitura dos bytes de registro apropriados. Os dados do relógio e do calendário podem ser definidos ou inicializados através da gravação dos bytes de registro apropriados. O conteúdo dos registros do relógio e do calendário está no formato decimal codificado em binário (BCD). O DS3231 funciona no modo de 12 ou 24 horas. O sexto bit do registro de horas define a seleção do modo de 12 ou 24 horas. Quando este bit está alto, o modo de 12 horas é selecionado. No modo de 12 horas, o quinto bit é o bit indicador AM/PM, que é lógico alto para PM.

Registros internos e funções do DS3231

Os endereços de registro do DS3231 são 00h~12h, que são usados para armazenar segundos, minutos, horas, semanas, datas e informações de configuração do alarme, respectivamente. Durante o acesso multibyte, se o endereço atingir 12h no final do espaço da RAM, ocorrerá um enrolamento. Nesse momento, localize a posição inicial, que é a unidade 00h.

As informações de hora e calendário do DS3231 são definidas e inicializadas pela leitura dos registros correspondentes. O buffer auxiliar do usuário é usado para evitar possíveis erros quando os registros internos são atualizados. Ao ler os registros de hora e calendário, o buffer do usuário está sob qualquer condição START. Ou sincronize com o registro interno quando o ponteiro do registro retornar a zero.

As informações de hora são lidas desses registros auxiliares, e o relógio continua a funcionar neste momento, de modo que a releitura dos registros pode ser evitada quando a atualização do registro principal ocorre durante a operação de leitura. Tomando o registro de controle (endereço 0EH) como exemplo, ele pode controlar o relógio em tempo real, o despertador e a saída de onda quadrada.

Diagrama dos pinos do DS3231

DS3231 Pin Diagram
Diagrama de pinagem do DS3231
Nome do pinoFunção
32 kHzSaída de frequência de 32 kHz
VCCUsado para o pino CC da fonte de alimentação principal
/INT/SQWInterrupção ativa em nível baixo ou saída de onda quadrada
RSTPino de reinicialização (Reset)
N.C.Indica sem conexão; a parte externa deve ser aterrada
GNDTerra (GND)
VBATEntrada de alimentação de backup
SDAEntrada e saída de dados em série
SCLEntrada de clock em série

Diagrama de blocos do DS3231

DS3231 Block Diagram
Diagrama de blocos do DS3231

Programa DS3231 Módulo RTC com Arduino Uno

Ferramentas necessárias:

  • Arduino Uno x1
  • Módulo RTC DS3231 x1
  • Jumper (linha DuPont)

Instruções para transferência bancária

Connect DS3231 RTC Module with Arduino Uno
Pino no módulo RTC DS3231Pino no Arduino Uno
SCLA5
SDAA4
VCC5V
GNDGND

Instalando a biblioteca RTClib

A biblioteca utilizada neste exemplo é a RTClib, escrita pela Adafruit. Instale primeiro esta biblioteca.

Projeto – Carregar bibliotecas – Gerenciar bibliotecas – Digite "RTClib" na caixa de pesquisa

Programação do DS3231

Primeiro, você precisa carregar a biblioteca RTClib que acabou de instalar.

				
					#include "RTClib.h"
				
			

Depois disso, você pode criar uma instância DS3231 chamada rtc e chamar a função RTC_DS3231.

				
					RTC_DS3231 rtc;
				
			

As funções utilizadas para definir a hora são rtc.adjust, por exemplo:

				
					rtc.adjust(DateTime(to_year, to_month, to_day, to_hours, to_minute, to_second));
				
			

É usado para rtc.now() obter a hora do DS3231, e os dados retornados são do tipo DateTime, que contém os dados do ano, mês, dia, hora, minuto e segundo, por exemplo:

				
					DateTime now = rtc.now();

  // Display the current time of DS3231 through the serial port output
  Serial.print(now.year(), DEC); // display the year in decimal
  Serial. print('/');
  Serial.print(now.month(), DEC);// Display the month in decimal
  Serial. print('/');
  Serial.print(now.day(), DEC);// Display the day in decimal
  Serial. print(" (");
  Serial.print(daysOfTheWeek[now.dayOfTheWeek()]);
  Serial. print(") ");
  Serial.print(now.hour(), DEC);// display in decimal
  Serial. print(':');
  Serial.print(now.minute(), DEC);// Display minutes in decimal
  Serial. print(':');
  Serial.print(now.second(), DEC);// Display seconds in decimal
  Serial. println();
				
			

Código completo do programa

				
					// by lingshunlab.com

// Load the library of DS3231
#include "RTClib.h"

// create rtc instance
RTC_DS3231 rtc;

String input_string; // Declare the variable input_string to store the data input by the serial port

// Declare a two-dimensional array variable daysOfTheWeek, which is used to match the corresponding week name through the index (index) of the array
char daysOfTheWeek[7][12] = {"Sunday",
                              "Monday",
                              "Tuesday",
                              "Wednesday",
                              "Thursday",
                              "Friday",
                              "Saturday"};

// get serial port data function
void GetSerialStuff(String& input_string) {
   String temp_string = ""; // Declare the variable temp_string to temporarily store the data input by the serial port
   while(Serial.available()) { // When the serial port has data, loop execution
     temp_string += (char)Serial.read(); // Combine the read serial data into the inStr variable one by one
     delay(2);
   }
   input_string = temp_string; // Assign the reference pointer variable to tempStr
}

void setup() {
   Serial.begin(9600);

   // Initialize rtc,
   if (! rtc.begin()) { // If initialization fails, then
     Serial.println("Couldn't find RTC");
     Serial. flush();
     abort(); // program stops
   }
}

void loop() {

   GetSerialStuff(input_string); // Get the data of the serial port
   if(input_string != "") { // If the serial port is not empty, then
     int to_year = input_string.substring(0, 4).toInt(); // Intercept year data from string and convert to int data type
     int to_month = input_string.substring(5, 7).toInt(); // Intercept the month data from the string and convert it to int data type
     int to_day = input_string.substring(8, 10).toInt(); // Intercept the day data from the string and convert it to int data type
     int to_hours = input_string.substring(11, 13).toInt(); // Intercept the hour data from the string and convert it to int data type
     int to_minute = input_string.substring(14, 16).toInt(); // Intercept minute data from the string and convert it to int data type
     int to_second = input_string.substring(17, 19).toInt(); // Intercept the second data from the string and convert it to int data type

     // Reset the time of the DS3231 module
     rtc.adjust(DateTime(to_year, to_month, to_day, to_hours, to_minute, to_second));
     delay(100);
   }

   // Get the time of DS3231
   DateTime now = rtc.now();

   // Display the current time of DS3231 through the serial port output
   Serial.print(now.year(), DEC); // display the year in decimal
   Serial. print('/');
   Serial.print(now.month(), DEC);// Display the month in decimal
   Serial. print('/');
   Serial.print(now.day(), DEC);// Display the day in decimal
   Serial. print(" (");
   Serial.print(daysOfTheWeek[now.dayOfTheWeek()]);
   Serial. print(") ");
   Serial.print(now.hour(), DEC);// display in decimal
   Serial. print(':');
   Serial.print(now.minute(), DEC);// Display minutes in decimal
   Serial. print(':');
   Serial.print(now.second(), DEC);// Display seconds in decimal
   Serial. println();

   // Display the temperature sensor data of DS3231 through the serial port output
   Serial. print("Temperature: ");
   Serial.print(rtc.getTemperature());
   Serial. println("C");

   delay(1000);
}
				
			

DS3231 Aplicação

  • Sistemas de aquisição de dados
  • Sistemas de controle industrial
  • Bateria de reserva
  • Monitoramento de temperatura
  • Sistemas de controle de acesso
  • Dispositivos médicos

Notas Praticas: notas de integração incorporadas para o módulo DS3231 RTC

Verificações do Módulo:Confirme o Esquema, Pull-ups I²C, Tensão Lógica, Química da Bateria e Presenta de Carregador. AT24C32, Dimensões, LED e Carregador Varam por placa e Não Pertencem ao Ci DS3231. Use 0x68 para o rtc e procure separadodamente uma eeprom adicional. Fontes:Dispositivos analógicos DS3231,Folha de dados Rev. 10eGuia da Adafruit.

Sobre o autor

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Aidan Taylor

Sou Aidan Taylor e tenho mais de 10 anos de experiência na área de engenharia reversa de PCB, design de PCB e desbloqueio de IC.

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