Arduino NANO:    RTC-Echtzeituhr PCF8583

 

Schaltungsdiagramm für die Echtzeituhr PCF8583 am I2C-Bus des NANO-Boards   Echtzeituhren zählen das Datum und die Zeit unabhängig von dem Steuerrechner an dem sie angeschlossen sind. In der Regel besitzen sie eine eigene Spannungsversorgung, so dass sie auch dann arbeiten, wenn der Steuerrechner abgeschaltet ist. Der Steuerrechner kann die Zeit dann nach seinem Start abfragen. Im vorliegenden Fall werden zwei Programme zum Lesen und Beschreiben für eine Echtzeituhr auf der Basis des I2C-Bausteins PCF 8583 vorgestellt. Datenblatt PCF 8583 1. Programm zum Lesen der Uhr 2.Programm zum Setzen von Zeit und Datum Bemerkungen: 1. In Ermangelung einer Tastatur bzw. eines Display geben beide Programmteile ihre Daten zum seriellen Monitor der Entwicklungsumgebung aus.   2. Der Baustein PCF 8583 besitzt weitere Möglichkeiten, wie eine Alarm-Kontrolle. Auch kann er als Impulszähler verwendet werden. Hier wird nur seine Arbeit als Uhr im 24Std-Modus betrachtet. Ebenso wird er am Ende eines Jahres seine in freien RAM-Speichern abgelegte Jahresangabe nicht fortführen. Hierzu wären weitere Programmteile notwendig, die beim Datum 31.12.xxxx um 00:00:00 Uhr erkennen, dass ein Jahr abgelaufen ist, um dann auch die JahreskennNummer neu zu berechnen. Mit letzterer kann der Baustein festgestellen, ob das vorliegende Jahr ein Schaltjahr ist, der Februar dementsrechend 29 Tage besitzt. Bei den anderen Monaten erkennt der PCF 8583 deren Länge ohne Eingriff.

1. Programm zum Lesen der Echtzeituhr PCF8583 /* Echtzeituhr PCF 8583 – Zeit und Datum lesen =========================================== Das Programm lies im Abstand von 1 Sekunde den Tagesnamen, das Datum und die Zeit der Echtzeituhr und gibt diese Werte zum seriellen Monitor der Entwicklungsumgebung aus. Ohne Initialisierung des Control-Bytes arbeitet der Chip PCF 8583 als Uhr im 24std-Format. Seine 8Bit I2C-Adresse 0xA0 wird bei einer Verkürzung auf 7Bit zu 0x50     */     #include <Wire.h>                          // Einbinden der Wire-Bibliothek des Arduino byte I2CadrRTC = 0xA0>>1;                  // Basisadresse der RTC PCF8583, da Pin A0=GND     void setup() { Serial.begin (9600);                       // serielle Übertragungsrate 9600 Baud Wire.begin ();                             // Initialisierung der Wire-Bibliothek Wire.setClock (100000L);                   // I2C-Bus mit 100kHz set_Control(0x00);                         // Control-Byte der Uhr setzen }     void loop() {    delay (1000);                           // nach jeder Sekunde    read_Date();                            // .. das Datum und    read_Clock();                           // .. die Zeit lesen }     // den Tagesnamen und das Datum von der Uhr holen // ---------------------------------------------- void read_Date() {    byte tag, mon, jah, jal, tagNr, jaNr;    Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x05);                      // interne Adresse 0x05 setzen    Wire.endTransmission ();        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.requestFrom (I2CadrRTC, 2);        // Master will 2 DatenBytes ab Adresse 0x05 lesen    if (Wire.available ()) {                // .. wenn die Daten verfügbar sind       tag = Wire.read ();                  // .. tag, mit Jahresnumme Bit 8-7       mon = Wire.read ();                  // .. mon, mit Tagesnummer Bit 8-6    }    Wire.endTransmission();        tagNr = mon >> 5;                       // Tagesnumme isoliert    jaNr = tag >> 6;                        // Jahresnummer isoliert    tag = tag & B00111111;                  // gepackter BCD-Wert Tag Bit 0-6    mon = mon & B00011111;                  // gepackter BCD-Wert Mnat Bit 0-5        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x10);                      // interne Adresse 0x10 setzen    Wire.endTransmission ();        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.requestFrom (I2CadrRTC, 2);        // Master will 2 DatenBytes ab Adresse 0x10 lesen    if (Wire.available ()) {                // .. wenn die Daten verfügbar sind       jah = Wire.read ();                  // .. Jahr BCD-HighByte lesen       jal = Wire.read ();                  // .. Jahr BCD-LowByte lesen    }    Wire.endTransmission();        Serial.print ("Datum: ");               // Ausgabe zum seriellen Monitor    Serial.print (tagName (tagNr));    Serial.print (BCDtoASCII (tag));    Serial.print (".");    Serial.print (BCDtoASCII (mon));    Serial.print (".");    Serial.print (BCDtoASCII (jah));    Serial.print (BCDtoASCII (jal)); }     // die TagesNummer in einen Tagesnamen wandeln // ------------------------------------------- String tagName(byte tagNr) {    String tag;    if (tagNr == 0) tag = "So.";    if (tagNr == 1) tag = "Mo.";    if (tagNr == 2) tag = "Di.";    if (tagNr == 3) tag = "Mi.";    if (tagNr == 4) tag = "Do.";    if (tagNr == 5) tag = "Fr.";    if (tagNr == 6) tag = "Sa.";    return tag; }     // die Zeit Stunde,Minute und Sekunde von der Uhr holen // ---------------------------------------------------- void read_Clock() {    byte se, mi, st;        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x02);                      // interne Adresse 0x02 vom Slave setzen    Wire.endTransmission ();        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.requestFrom (I2CadrRTC, 3);        // Master will 3 DatenBytes ab 0x02 lesen    if (Wire.available ()) {                // .. wenn die Daten verfügbar sind       se = Wire.read ();                   // .. BCD Sekunde       mi = Wire.read ();                   // .. BCD Minute       st = Wire.read ();                   // .. BCD Stunde    }    Wire.endTransmission();        Serial.print (" - Zeit : ");            // Ausgabe zum seriellen Monitor    Serial.print(BCDtoASCII(st));    Serial.print (":");    Serial.print(BCDtoASCII(mi));    Serial.print (":");    Serial.println(BCDtoASCII(se)); }     // gepacktes BCD_byte in einen String mit zwei ASCII-Zeichen wandeln // ----------------------------------------------------------------- String BCDtoASCII (byte BCD) {    String zahl = "00";    zahl[0] = (BCD >> 4)+0x30;    zahl[1] = (BCD & 0x0F)+0x30;    return zahl; }     // setzt das Control-Register 0x00 // ------------------------------- void set_Control(byte set) {    Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x00);                      // 0x00 Control-Register    Wire.write (set);                       // .. zu setzender Wert    Wire.endTransmission (); }

2. Programm zum Setzen von Zeit und Datum bei der Echtzeituhr PCF8583 /* Echtzeituhr PCF 8583 - Zeit einstellen ====================================== In Ermangelung einer Tastatur werden die gewünschte Zeit und das Datum in diesem Programm eingetragen, welches diese Daten dann zur Echtzeituhr überträgt. Das Jahr wird 4stellig als gepackte BCD-Angabe in den zwei freien RAM-Speichern 0x10 und 0x11 gespeichert. Die Jahreskennzahl 0-3 wird vom Programm berechnet. Die Kennzahl des Tages tagNr= 0..6 muß angegeben werden.   Ohne Initialisierung des Control-Bytes arbeitet der Chip PCF 8583 als Uhr im 24std-Format. Seine 8Bit I2C-Adresse 0xA0 wird bei einer Verkürzung auf 7Bit zu 0x50 */     // Achtung: Die zu übertragenden Werte müssen hier wie gezeigt eingetragen werden. Es findet im Programm //          keine Kontrolle der Gültigkeit statt. // ------------------------------------------------------------------------------------------------------ String zeit = "02:29:07";                  // Die zu übertragende Startzeit der Uhr                                            // .. die Werte müssen 2stellig sein ..                                            // Da die Übertragung des Programms und dessen Start                                            // etwas Zeit benötigen, sollte ein Vorlauf von etwa                                            // 7 Sekunden eingeplant werden.     String datum = "22.04.2018";               // Die zu übertragenden Datumsangaben                                            // .. die Werte müssen 2 bzw. 4stellig sein .. byte tagNr = 0;                            // .. Nummer des Tages:                                            // .. 0=So, 1=Mo, 2=Di, 3=Mi, 4=Do, 5=Fr, 6=Sa // ------------------------------------------------------------------------------------------------------         #include <Wire.h>                          // Einbinden der Wire-Bibliothek des Arduino byte I2CadrRTC = 0xA0>>1;                  // Basisadresse der RTC PCF8583, da Pin A0=GND     void setup() {    byte jaNr;    Serial.begin (9600);                    // serielle Übertragungsrate 9600 Baud    Wire.begin ();                          // Initialisierung der Wire-Bibliothek    Wire.setClock (100000L);                // I2C-Bus mit 100kHz    set_Control(0x00);                      // Control-Register setzen    set_Clock(zeit);                        // zu setzende Zeit st, mi, se    jaNr = set_Date (tagNr, datum);         // zu setzende Tagesnummer und Datum        Serial.println ("Zeit und Datum gesetzt");    Serial.print ("Tagesnummer-Datum: ");    Serial.print (tagNr);    Serial.print (" - ");    Serial.println (datum);    Serial.print ("Jahresnummer-Zeit: ");    Serial.print (jaNr);    Serial.print (" - ");    Serial.print (zeit); }     // wird die Funktion loop() entfernt, erscheint die Meldung: // Fehler beim Kompilieren für das Board Arduino Nano // --------------------------------------------------------- void loop() {     // nix }         // Datumspeicher 0x05-0x06 setzen // sowie die 4stellige Jahreszahl in 0x10-0x11 // ------------------------------------------- byte set_Date (byte tagNr, String datum) {    if (tagNr > 6) tagNr = 6;               // falsche Tagesnummer, da gößer 6    byte tag,mon,jah,jal;                   // werden aus der Datumsangabe berechnet    byte jaNr;                              // wird aus der Jahreszahl berechnet        // Jahreskennummer 0 bis 3 berechnen .. 0=Schaltjahr    jaNr = ((datum[6] & 0x0F) * 1000 + (datum[7] & 0x0F) * 100 + (datum[8] & 0x0F) * 10 + (datum[9] & 0x0F)) % 4;        // Bit 7,6 Jahresnummer - Bit 5,4 BCD, 10stellen Tag - Bit 3-0 1stellen Tag    tag = (((datum[0] & 0x0F) << 4) + (datum[1] & 0x0F)) | (jaNr << 6);        // Bit 7,6,5 TagNummer - Bit 4 BCD, 10stellen Monat - Bit 3-0 1stellen Monat    mon = (((datum[3] & 0x0F) << 4) + (datum[4] & 0x0F)) | (tagNr << 5);        // Jahresangabe zu 2 gepackten BCD-Zahlen wandeln    jah = ((datum[6] & 0x0F) << 4) + (datum[7] & 0x0F);    jal = ((datum[8] & 0x0F) << 4) + (datum[9] & 0x0F);        Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x05);                      // interne Adressen 0x05 und 0x06 beschreiben    Wire.write (tag);                       // .. 0x05 JahresNummer und BCD-Werte für Tag    Wire.write (mon);                       // .. 0x06 TagesNummer und BCD-Werte für Monat    Wire.endTransmission ();    Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x10);                      // interne Adressen 0x10 und 0x11 im freien RAM    Wire.write (jah);                       // .. BCD-Werte für das Jahr    Wire.write (jal);    Wire.endTransmission ();    return jaNr; }     // Uhrspeicher 0x02-0x04 setzen // nur 24-StundenFormat // ---------------------------- void set_Clock(String zeit) {    byte st,mi,se;                          // Speicher der gepackten BCD-Werte von st,mi,se    st= ((zeit[0] & 0x0F) << 4) + (zeit[1] & 0x0F);   // je zwei ASCII zu gepacktem BCD wandeln    mi= ((zeit[3] & 0x0F) << 4) + (zeit[4] & 0x0F);    se= ((zeit[6] & 0x0F) << 4) + (zeit[7] & 0x0F);    Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x02);                      // interne Adresse 0x02,0x03 und 0x04 beschreiben    Wire.write (se);                        // .. BCD-Werte für Sekunden    Wire.write (mi);                        // .. BCD-Werte für Minuten    Wire.write (st);                        // .. BCD-Werte für Stunden    Wire.endTransmission (); }     // setzt das Control-Register 0x00 // ------------------------------- void set_Control(byte set) {    Wire.beginTransmission (I2CadrRTC);    Wire.write (0x00);                      // 0x00 Control-Register    Wire.write (set);                       // .. zu setzender Wert    Wire.endTransmission (); }