Gerçek zamanlı saat tasarımı (RTC Tasarımı), güç kapalıyken bile doğru tarih ve saati sağlayan bir yongadır. Bu, IoT cihazları, endüstriyel otomasyon ve doğru zamanlamanın hayati önem taşıdığı diğer uygulamalar için vazgeçilmez bir bileşendir. Standart CMOS teknolojisiyle kendi RTC’nizi tasarlamak zordur, çünkü gerekli tüm mantık devreleri standart hücre kütüphanelerinin derinliklerinde gizlidir.
Üçüncü taraf satıcılar hazır çözümler satsa bile, özellikle kısıtlı bir bütçeyle çalışıyorsanız ve harici bileşen sayısını en aza indirmek istiyorsanız, özel ihtiyaçlarınıza uygun tasarımlar bulmak zordur. Ancak bu zorlukların önünüze engel olmasına izin vermeyin! Bu makale, yalnızca yaygın bileşenleri ve bazı temel kodlama becerilerini kullanarak basit ama etkili bir RTC'nin nasıl oluşturulacağını anlatacaktır.
Gerçek Zamanlı Saatin Temelleri
Gerçek zamanlı saat (RTC), cihazın gücü kapalıyken bile tarih ve saati doğru bir şekilde takip eden bir sistemdir. RTC, tarih, saat ve diğer ilgili verileri depolamak için yerleşik bir osilatör ve birkaç bellek kaydı içeren basit bir yongadır. Bu yonga, güç kapalıyken bile saati tutacak şekilde programlanabilir. Nesnelerin İnterneti cihazları, endüstriyel otomasyon ve doğru zaman tutmanın hayati önem taşıdığı diğer uygulamalar için vazgeçilmez bir bileşendir.
RTC'ler yeni bir şey değildir; insanlar 1970'lerden beri bilgisayarlarında bunları kullanmaktadır. Ancak modern bilgi işlem talepleri sayesinde bugün de hala geçerliliğini korumaktadır. Her bilgisayar sisteminde, komutların tam sırası, tamamlanan komut sayısı ve geçen süre gibi farklı şeyleri takip eden birkaç saat bulunur.
Gerekli Malzemeler
– Mikrodenetleyici – Bu tasarımda basit bir 8 bitlik mikrodenetleyici kullanacağız, ancak 32 bitlik bir işlemci de kullanabilirsiniz. 10 ile 20 kHz arasında hassas bir osilatöre sahip bir mikrodenetleyiciye ihtiyacınız olacak.
– Bir kristal osilatör – Bu cihaz, mikrodenetleyici için ana saat olarak kullanılabilecek çok hassas ve doğru bir saat oluşturur.
– Bir RTC IC – Yerleşik takvim (gerçek zamanlı saat) ve alarm işlevi sunan, çok yaygın bir model seçeceğiz.
– Bir kondansatör – Kondansatör, RTC'ye sağlanan gücü düzeltmeye yardımcı olmak için kullanılır.
– Bir direnç – Direnç, RTC'ye giden akımı sınırlamak için kullanılır.
Bir RTC yongası seçimi
Bir gerçek zaman saati oluşturmak için, projenizin gereksinimlerine uygun bir RTC yongası bulmanız gerekir. Bunu yapmanın en iyi yolu, çeşitli RTC’lerin teknik özellik belgelerinden alınan tüm ilgili bilgileri içeren bir tablo hazırlamaktır. Aşağıdaki özelliklere sahip bir RTC aramalısınız:
– Düşük besleme gerilimi – RTC, mikrodenetleyicinizi çalıştıran gerilimle (3V veya 5V) beslenecektir. Besleme gerilimi 2 ile 5 volt arasında olmalıdır.
– Düşük besleme akımı – RTC, mikrodenetleyiciden mümkün olduğunca az akım çekmelidir. Bu, pille çalışan cihazlarda pil ömrünü uzatmaya yardımcı olacaktır. İdeal olarak, akım çekimi 10 mikroamperden az olmalıdır.
– Dahili takvim – Bu, projeniz için kod oluştururken zaman kazanmanızı sağlayacaktır.
Kodda RTC'nin Tasarımı
Yeni bir RTC projesi oluşturuyorsanız, donanımı başlatacak ve RTC'yi kuracak bir kod yazmanız gerekecektir. Mevcut bir projeyi geliştiriyor olsanız bile, RTC'yi okuyup saati gösteren kodu eklemeniz gerekecektir.
– Donanımla başlayın: Kristali, kondansatörü ve RTC'yi mikrodenetleyiciye bağlayın. Ayrıca, doğru kesme pinini RTC'ye bağlayın.
– Kesme işleyicisini kurun: Kesme işleyicisi, RTC mikrodenetleyiciye bir sinyal gönderdiğinde çalışan koddur.
– RTC'yi kurun: RTC'yi doğru saat ve tarihle programlamanız gerekir. RTC bu bilgileri takip eder ve bu verileri saniyede bir kez mikrodenetleyiciye gönderir.
Gerçek Zamanlı Saat Ekranının Eklenmesi
Cihazınızda saati göstermenin en kolay yolu, birkaç LED eklemek ve bunları yanıp sönmelerini sağlayacak bir kod yazmaktır. Bunu bir veya iki LED ekleyerek yapabilirsiniz. LED'lerin parlaklığı, kullandığınız mikrodenetleyiciye ve ekranın ne kadar parlak olmasını istediğinize bağlı olacaktır.
Bu RTC Tasarımındaki Sınırlayıcı Faktörler
Bu tasarımın bazı sınırlamaları bulunmaktadır. Aşağıda, göz önünde bulundurmanız gereken başlıca sınırlamalar yer almaktadır:
– RTC, ilk açıldığında biraz yanlış olabilir. Bu normaldir ve ilk gün içinde kademeli olarak doğru hale gelecektir. RTC içeren bir proje oluştururken, kullanıcının cihazın saatini ve tarihini ayarlayabilmesi için bir seçenek sunmak isteyebilirsiniz.
– RTC, yalnızca cihaz açıkken saati tutar. Bu normaldir ve beklenen bir durumdur.
– RTC, tarihi doğru bir şekilde takip etmek için tasarlanmamıştır. Tarihi birkaç gün boyunca takip edebilir, ancak bundan sonra tarih yanlış olacaktır.
Sonuç
Artık RTC tasarımının temellerini öğrendiğinize göre, kendi tasarımınızı oluşturmaya başlayabilirsiniz. Hem yapımı kolay hem de doğru sonuçlar veren bir RTC tasarımı oluşturmak için en iyi uygulamaları özetledik. Kendi RTC'nizi tasarlamak zor gibi görünse de, imkansız olmadığını unutmayın! Doğru IC'yi bulun, uygun bileşenleri seçin, devre şemasını çizin ve biraz kod yazın; böylece kendi RTC tasarımınızı oluşturma yolunda ilerlemeye başlayacaksınız.
