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DS3231 RTC芯片

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該模塊的核心是 Maxim 的低成本、極其精確的 RTC 芯片 – DS3231。它管理所有計(jì)時(shí)功能，并具有一個(gè)簡單的兩線 I2C 接口，可輕松與您選擇的任何微控制器連接。

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該芯片維護(hù)秒、分、小時(shí)、星期、日期、月份和年份信息。對(duì)于少于 31 天的月份，月末的日期會(huì)自動(dòng)調(diào)整，包括閏年的更正（直到 2100 年有效）。

時(shí)鐘以 24 小時(shí)制或 12 小時(shí)制運(yùn)行，帶有 AM/PM 指示器。它還提供兩個(gè)可編程的時(shí)間警報(bào)。

該板的另一個(gè)很酷的功能是 SQW 引腳，它可以輸出 1Hz、4kHz、8kHz 或 32kHz 的漂亮方波，并且可以通過編程方式進(jìn)行處理。在許多基于時(shí)間的應(yīng)用程序中，這可以進(jìn)一步用作由于警報(bào)條件而產(chǎn)生的中斷。

溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)

大多數(shù) RTC 模塊都帶有一個(gè)用于計(jì)時(shí)的外部 32kHz 晶體。但是這些晶體的問題是外部溫度會(huì)影響它們的振蕩頻率。這種頻率變化可以忽略不計(jì)，但肯定會(huì)增加。

為避免晶體出現(xiàn)如此輕微的漂移，DS3231 由一個(gè) 32kHz 溫度補(bǔ)償晶體振蕩器 (TCXO) 驅(qū)動(dòng)。它對(duì)外部溫度變化具有很強(qiáng)的免疫力。

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TCXO 封裝在 RTC 芯片內(nèi)部，使整個(gè)封裝體積龐大。緊挨著集成晶體的是一個(gè)溫度傳感器。

該傳感器通過添加或刪除時(shí)鐘節(jié)拍來補(bǔ)償頻率變化，從而使計(jì)時(shí)保持在正軌上。

這就是 TCXO 提供穩(wěn)定且準(zhǔn)確的參考時(shí)鐘并將 RTC 保持在每年 ±2 分鐘以內(nèi)的原因。

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將 DS3231 RTC 模塊連接到 Arduino UNO

讓我們將 RTC 連接到 Arduino。

連接相當(dāng)簡單。首先將 VCC 引腳連接到 Arduino 上的 5V 輸出，然后將 GND 接地。

現(xiàn)在我們剩下用于 I2C 通信的引腳。請(qǐng)注意，每個(gè) Arduino 板都有不同的 I2C 引腳，應(yīng)相應(yīng)地連接。在具有 R3 布局的 Arduino 板上，SDA（數(shù)據(jù)線）和 SCL（時(shí)鐘線）位于靠近 AREF 引腳的引腳接頭上。它們也被稱為 A5 (SCL) 和 A4 (SDA)。

如果您有 Mega，則針腳不同！您需要使用數(shù)字 21 (SCL) 和 20 (SDA)。請(qǐng)參閱下表以快速了解。

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代碼說明：

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草圖首先包含用于與模塊通信的wire.h 和RTClib.h 庫。然后我們創(chuàng)建一個(gè) RTClib 庫對(duì)象并定義 daysOfTheWeek 二維字符數(shù)組來存儲(chǔ)天數(shù)信息。

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在代碼的設(shè)置和循環(huán)部分，我們使用以下函數(shù)與 RTC 模塊進(jìn)行交互。

begin() 函數(shù)確保 RTC 模塊已連接。

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lostPower() 函數(shù)讀取 DS3231 的內(nèi)部 I2C 寄存器以檢查芯片是否丟失了時(shí)間跟蹤。如果函數(shù)返回 true，我們就可以設(shè)置日期和時(shí)間。

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adjust() 函數(shù)設(shè)置日期和時(shí)間。這是一個(gè)過載功能。

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一種重載方法 DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)) 設(shè)置草圖編譯的日期和時(shí)間。

第二個(gè)重載方法 DateTime(YYYY, M, D, H, M, s) 使用明確的日期和時(shí)間設(shè)置 RTC。例如，要將 2017 年 1 月 27 日的 12:56 設(shè)置為： rtc.adjust(DateTime(2017, 1, 27, 12, 56, 0));

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now() 函數(shù)返回當(dāng)前日期和時(shí)間。它的返回值通常存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)類型 DateTime 的變量中。

year() 函數(shù)返回當(dāng)前年份。

month() 函數(shù)返回當(dāng)前月份。

day() 函數(shù)返回當(dāng)前日期。

dayOfTheWeek() 函數(shù)返回當(dāng)前星期幾。此函數(shù)通常用作 2D 字符數(shù)組的索引，該數(shù)組存儲(chǔ)天數(shù)信息，如上述程序 daysOfTheWeek 中定義的

hour() 函數(shù)返回當(dāng)前小時(shí)。

minute() 函數(shù)返回當(dāng)前分鐘。

second() 函數(shù)返回當(dāng)前秒數(shù)。

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unixtime() 函數(shù)以秒為單位返回 unix 時(shí)間。Unix 時(shí)間是用于描述時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)。它是自 00:00:00（稱為協(xié)調(diào)世界時(shí) - 1970 年 1 月 1 日星期四）以來經(jīng)過的秒數(shù)。

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TimeSpan() 函數(shù)用于從當(dāng)前時(shí)間添加/減去時(shí)間。您可以添加/減去天、小時(shí)、分鐘和秒。它也是一個(gè)重載函數(shù)。

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now() + TimeSpan(seconds) 返回當(dāng)前時(shí)間加上秒數(shù)的未來時(shí)間。

now() - TimeSpan(days,hours, minutes, seconds) 返回過去的時(shí)間。

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Arduino 代碼 – 在 24C32 EEPROM 中讀/寫

使用 DS3231 RTC 模塊，您可以獲得 32 字節(jié)的電可擦除 ROM。即使設(shè)備的主電源中斷，其內(nèi)容也不會(huì)被刪除。

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以下程序從 24C32 EEPROM 寫入然后讀取消息。您可以使用此程序來保存設(shè)置或密碼或其他任何東西。

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#include

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無效設(shè)置（）

{

char somedata[] = "lastminuteengineers.com"; //要寫入的數(shù)據(jù)

Wire.begin(); //初始化連接

序列號(hào).開始（9600）；

Serial.println("正在寫入內(nèi)存...");

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// 寫入 EEPROM

i2c_eeprom_write_page(0x57, 0, (byte *)somedata, sizeof(somedata));

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延遲（100）；//添加一個(gè)小延遲

Serial.println("內(nèi)存寫入");

}

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無效循環(huán)（）

{

Serial.print("讀取內(nèi)存：");

int地址=0；//第一個(gè)地址

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// 訪問內(nèi)存中的第一個(gè)地址

字節(jié) b = i2c_eeprom_read_byte(0x57, 0);

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而 (b!=0)

{

Serial.print((char)b); //打印內(nèi)容到串口

地址++; //增加地址

b = i2c_eeprom_read_byte(0x57, addr); //從內(nèi)存中訪問一個(gè)地址

}

序列號(hào).println(" ");

延遲（2000）；

}

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void i2c_eeprom_write_byte(int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte data) {

int rdata = 數(shù)據(jù)；

Wire.beginTransmission(設(shè)備地址);

Wire.write((int)(eeaddress >> 8)); // 最高位

Wire.write((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB

Wire.write(rdata);

Wire.endTransmission();

}

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// 警告：address 是頁地址，6 位結(jié)束會(huì)回繞

// 另外，數(shù)據(jù)最大可以是 30 字節(jié)左右，因?yàn)?Wire 庫有一個(gè) 32 字節(jié)的緩沖區(qū)

void i2c_eeprom_write_page(int deviceaddress, unsigned int eeaddresspage, byte* data, byte length) {

Wire.beginTransmission(設(shè)備地址);

Wire.write((int)(eeaddresspage >> 8)); // 最高位

Wire.write((int)(eeaddresspage & 0xFF)); // LSB

字節(jié) c;

對(duì)于 ( c = 0; c < 長度; c++)

Wire.write(data[c]);

Wire.endTransmission();

}

?

byte i2c_eeprom_read_byte(int deviceaddress, unsigned int eeaddress) {

字節(jié) rdata = 0xFF;

Wire.beginTransmission(設(shè)備地址);

Wire.write((int)(eeaddress >> 8)); // 最高位

Wire.write((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(deviceaddress,1);

if (Wire.available()) rdata = Wire.read();

返回rdata；

}

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// 也許我們一次不能讀取超過 30 或 32 個(gè)字節(jié)！

void i2c_eeprom_read_buffer(int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte *buffer, int length) {

Wire.beginTransmission(設(shè)備地址);

Wire.write((int)(eeaddress >> 8)); // 最高位

Wire.write((int)(eeaddress & 0xFF)); // LSB

Wire.endTransmission();

Wire.requestFrom(設(shè)備地址,長度);

詮釋 c = 0;

對(duì)于 ( c = 0; c < 長度; c++ )

if (Wire.available()) 緩沖區(qū)[c] = Wire.read();

}

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特征：

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兩個(gè)時(shí)間警報(bào)。

數(shù)字溫度傳感器輸出。

注冊老化修剪。

DS 3231 RTC 與 2032 電池座。

高度準(zhǔn)確的 RTC 完全管理所有計(jì)時(shí)功能。

實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)秒、分、小時(shí)、月日期、月、星期幾和年，閏年補(bǔ)償有效至 2100。

使用 PCB 上的 SMD 跳線（A0、A1、A2）為 AT24C32 配置 I2C 設(shè)備地址。

可編程方波輸出信號(hào)。

用于連續(xù)計(jì)時(shí)的備用電池輸入。

低功耗操作可延長電池備用運(yùn)行時(shí)間。

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