Модуль часов PCF8563

Модуль часов реального времени с независимым питанием. Контроллеры Arduino/Genuino не имеют встроенных часов реального времени. Для работы со временем есть функция millis(). Однако, для проектов где требуется время и дата, возможностей данной функции недостаточно и на помощь приходят часы реального времени.

Модуль PCF8563 - это недорогие, точные, с работой по протоколу I2C часы-календарь реального времени. В отличии от других модулей часов - имеют низкое энергопотребление, поддерживают функцию таймера, имеют встроенный календарь. Устройство содержит разъём для батареи типа CR1220 (за счёт чего модуль имеет очень маленькие размеры) и поддерживает точный отсчет времени когда питание устройства прерывается. Часы поддерживают информацию о секундах, минутах, часах, дне, дне недели, месяце и годе. Дата на конец месяца автоматически корректируется, для месяцев, содержащих менее чем 31 день, включая коррекцию по високосному году. Имеют программируемый будильник.

Основные характеристики часов:

• Часы реального времени с подсчетом секунд, минут, часов, дня, месяца и года (с корректировкой дат в т.ч. по високосному году до 2100 года)
• Погрешность хода: ±2 минуты в год
• Программируемый будильник
• Поддержка функции таймера
• Флаг века
• Низкое энергопотребление (от 0,25 мА при питании от 3В и температуры 25°С)
• Работа по шине I2C

• Рабочая температура: -40°С - +85°С
• Температура хранения данных: -65°С - +150°С
• Напряжение питания: 3,3 - 5 В
• Максимальное потребление тока:

• Модуль (Д х Ш х В): 30 х 20 х 7 мм

• Высокая точность хода часов
• Наличие будильника с функцией прерывания
• Широкий диапазон рабочей температуры
• Функция календаря
• Функция таймера

• Дороже некоторых аналогов

• Даташит на часы PCF8563
• Библиотека для работы с часами

В примере иллюстрируется первоначальная настройка модуля - установка времени и даты.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

#include <Wire.h>  //библиотека для работы с I2C
#include <Rtc_Pcf8563.h> //библиотека для работы с часами

Rtc_Pcf8563 rtc; //инициализация часов

void setup()
{
  //очистка регистров часов
  rtc.initClock();
  //Установка даты:
  //день месяца, день недели, месяц, век(1=1900, 0=2000), год(0-99)
  //установим дату 30 - (суббота) - ноября - 0 века - 2025 года
  rtc.setDate(30, 6, 11, 0, 25);
  //Установка времени
  //часы, минуты, секунды
  //установим время 15 часов 45 минут 0 секунд
  rtc.setTime(15, 45, 0);
}

void loop()
{

}

В примере демонстрируется подключение часов и дисплея к Расширителю I2C. Далее происходит вывод времени, дня недели и даты на дисплей.

Схема подключения:

Подключение расширителя и устройств к нему происходит напрямую, для этого удобно использовать 4-ёх проводной шлейф. Если на устройстве выводы расположены в другом порядке, подключите к расширителю с помощью обычных проводов мама-мама (или тех, которые подходят к Вашему устройству.

Скетч для загрузки:

#include <LiquidCrystal_I2C.h> //подключение библиотеки для работы с дисплеем
#include <Wire.h>  //библиотека для работы с I2C
#include <Rtc_Pcf8563.h> //библиотека для работы с часами

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); //создание объекта дисплея с адресом и количеством символов/строк
Rtc_Pcf8563 rtc; //создание объекта для работы с часами

void setup() {
  lcd.init(); //инициализация дисплея
}

void loop() {
  lcd.home(); //установка курсора в верхний левый угол
  lcd.print(rtc.formatTime()); //вывод текущего времени на дисплее
  lcd.setCursor(0, 1); //установка курсора на вторую строку
  lcd.print(rtc.getWeekday()); //вывод текущего дня недели
  lcd.setCursor(2, 1); //установка курсора на третью ячейку
  lcd.print(rtc.formatDate()); //вывод даты
}

В данном примере формируется минипроект - часы с будильником. Часы показывают время на черырёхразрядном индикаторе. У устройства имеется кнопка - которая переводит контроллер в режим сна до следующей минуты, устанавливая на часах будильник на следующую за текущей минуту. Индикацией установки будильника служит появление на индикаторе надписи «ALAR» - от английского alarm (будильник). Для демонстрации того, что устройство находится в режиме сна, на дисплей выводится информация в виде четырёх тире (- - - -). По пробуждению, дисплей снова отображает время.

Библиотеки

Помимо библиотеки для работы с часами, понадобятся библиотеки для режимов сна и модуля индикатора. Их можно загрузить со страниц в Базе Знаний: Режимы сна и энергосбережение и Модуль 4 - разрядного индикатора

Схема подключения:

Скетч для загрузки

#include "SevenSegmentTM1637.h" //подключение библиотеки для работы с дисплеем
#include "SevenSegmentExtended.h" //подключение расширенных функций дисплея
#include <Wire.h>  //библиотека для работы с I2C
#include <Rtc_Pcf8563.h> //библиотека для работы с часами
#include <Sleep_n0m1.h> //подключение библиотеки для режимов сна

const int wakeUpPin = 3; //вывод прерывания
const int button = 6; //вывод подключения кнопки

Rtc_Pcf8563 rtc; //инициализация часов
SevenSegmentExtended display(13, 12); //создание объекта дисплея
Sleep sleep; //объект для ввода контроллера в сон

void setup() {
  display.begin(); //инициализация дисплея
  display.setBacklight(100); //установка яркости в 100%
  display.print("INIT"); //отображение надписи INIT (инициализация) на дисплее
  delay(1000); //задержка в 1 секунду
  pinMode(button, INPUT); //режим вывода кнопки

}

void loop() {

  rtc.getTime(); //получение времени с часов
  byte hour = rtc.getHour(); //запись в переменную количество часов
  byte minute = rtc.getMinute(); //запись в переменную количество минут
  display.printTime(hour, minute, false); //вывод времени

  if (digitalRead(button)) { //была нажата кнопка

    set_alarm(minute); //установить будильник

    display.print("----"); //вывести четыре тире, означающие что контроллер спит

    sleep.pwrDownMode(); //установка режима сна PWR_DOWN

    //сон будет продолжаться пока на выводе wakeUpPin не поменяется уровень сигнала
    //в данном случае с "HIGH" на "LOW"
    sleep.sleepPinInterrupt(wakeUpPin, FALLING); //(номер вывода прерывания, состояние прерывания)

    //очистка будильника
    clr_alarm();
  }
}

/* Процедура очищает регистры будильника на часах.
 *  Требуется для корректной работы модуля часов.
 */
void clr_alarm() {
  detachInterrupt(1); //отключить прерывание номер 1 (вывод контроллера - 3)

  rtc.clearAlarm(); //очистить будильник
  delay(1000); //секундная задержка
}

/* Процедура устанавливает будильник на часах на одну минуту больше.
 *  Здесь можно устанавливать будильник на любое время методом setAlarm(), 
 *  который принимает четыре параметра:
 *  - минуты будильника
 *  - часы будильника
 *  - день будильника
 *  - день недели будильника
 *  Если любое из значений равно 99 - значит берется значение текущего времени.
 */
void set_alarm(const int& minute) {

  rtc.setAlarm(minute + 1, 99, 99, 99); //установка будильника на одну минуту

  display.clear(); //очистить дисплей
  display.print("ALAR"); //вывести надпись ALAR (ALARM)
  delay(1000); //подождать секунду
  display.clear(); //очистить дисплей
}