Real Time Clock DS3231 - Primeiros Passos

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Introdução

RTC, ou real-time clock, é um relógio que mantém o controle do tempo real e possui calendário completo. Ele está presente em quase todos os dispositivos eletrônicos que precisam manter um controle preciso do tempo.

Embora o controle do tempo possa ser feito sem um RTC, o uso dele traz benefícios, tais como:

Baixo consumo de energia (importante quando se está operando com baterias);
Libera o sistema principal para tarefas mais críticas;
É mais preciso do que outros métodos.

Este tutorial trará os conceitos básicos para que você possa configurar e fazer uso dessas funcionalidades através de seu Arduino e assim executar ações em horários predeterminados.

Caso você queira usar um RTC DS1307, confira o tutorial com este modelo.

Lista de Materiais

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Hardware

O módulo RTC DS3231 também conta com um sensor de temperatura embutido, possibilitando montar um relógio completo com data, hora, dia da semana e temperatura, sem a necessidade de outros componentes.

Como podemos ver na imagem abaixo, o módulo RTC possui os pinos de alimentação VCC e GND, os pinos de comunicação SDA (slave data) e SCL (slave clock), o pino de interrupção SQW e o pino de saída do clock da placa 32K.

Modulo RTC DS3231 — Módulo RTC DS3231
Fonte: lastminuteengineers

Circuito

Monte o circuito conforme a imagem abaixo:

Conexao do RTC DS3231 com a BlackBoard — Conexão do RTC DS3231 com a BlackBoard

Biblioteca

Para o código ser compilado, é necessário instalar a biblioteca RTClib e incluir a biblioteca Wire (que já está presente na IDE do Arduino). Para instalar a biblioteca RTClib, basta acessar o gerenciador de bibliotecas no Arduino IDE (Ctrl+Shift+I), procurar por RTClib e clicar em instalar a biblioteca desenvolvida pela Adafruit. Após alguns instantes, a biblioteca estará instalada e pronta para ser usada com a placa, como mostrado na imagem abaixo:

Descricao Breve da Imagem — Biblioteca Instalada

Código

Já com a biblioteca instalada, copie e carregue o código a seguir para a placa:

/*******************************************************************************
* Real Time Clock : Primeiros Passos (v1.0)
* 
* Exibicao das informacoes data, hora, dia da semana e temperatura com Modulo RTC DS3231.
* 
* Copyright 2024 RoboCore.
* Escrito por Carlos Daniel (03/10/2024).
* 
* This program is free software: you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version (<https://www.gnu.org/licenses/>).
*******************************************************************************/
  
//Inclui as bibliotecas
#include <Wire.h>
#include "RTClib.h"

//Objeto rtc da classe DS3231
RTC_DS3231 rtc; 
  
char diasDaSemana[7][12] = {"Domingo", "Segunda", "Terca", "Quarta", "Quinta", "Sexta", "Sabado"}; //Dias da semana

void setup () {
  Serial.begin(9600);                          //Inicializa a comunicacao serial
  if (! rtc.begin()) {                         //Se o RTC nao for inicializado, faz
    Serial.println("RTC NAO INICIALIZADO");    //Imprime o texto
    while (1);                                 //Trava o programa
  }
  //rtc.adjust(DateTime(2019, 3, 6, 15, 24, 00));//Ajusta o tempo do RTC para a data e hora definida pelo usuario.
  delay(100);                                  // 100 Milissegundos
}

void loop () {
  DateTime agora = rtc.now();                             // Faz a leitura de dados de data e hora
  Serial.print("Data: ");                                 //Imprime texto
  Serial.print(agora.day(), DEC);                         //Imprime dia
  Serial.print('/');                                      //Imprime barra
  Serial.print(agora.month(), DEC);                       //Imprime mes
  Serial.print('/');                                      //Imprime barra
  Serial.print(agora.year(), DEC);                        //Imprime ano
  Serial.print(" / Dia da semana: ");                     //Imprime texto
  Serial.print(diasDaSemana[agora.dayOfTheWeek()]);       //Imprime dia da semana
  Serial.print(" / Hora: ");                              //Imprime texto
  Serial.print(agora.hour(), DEC);                        //Imprime hora
  Serial.print(':');                                      //Imprime dois pontos
  Serial.print(agora.minute(), DEC);                      //Imprime os minutos
  Serial.print(':');                                      //Imprime dois pontos
  Serial.print(agora.second(), DEC);                      //Imprime os segundos
  Serial.print(" / Temperatura: ");                       //Imprime texto
  Serial.print(rtc.getTemperature());                     //Imprime a temperatura
  Serial.print(" *C");                                    //Imprime texto
  Serial.println();                                       //Quebra de linha
  delay(1000);                                            // 1 Segundo
}

Entendendo o Código

A biblioteca RTClib é usada para facilitar a integração com o módulo RTC e, como ela depende da comunicação I2C/TWI, também é necessário incluir a biblioteca Wire.

No início do programa, criamos um objeto a partir da classe do RTC que estamos usando, no caso o DS3231, e também o vetor diasDaSemana para escrever o dia da semana como texto na porta serial.

        //Objeto rtc da classe DS3231
        RTC_DS3231 rtc; 
        char diasDaSemana[7][12] = {"Domingo", "Segunda", "Terca", "Quarta", "Quinta", "Sexta", "Sabado"}; //Dias da semana

Com o comando rtc.begin(), iniciamos o RTC. Se a inicialização não for bem sucedida, uma mensagem é exibida no Monitor Serial e o programa fica travado nesse ponto. Logo após, temos um comando que está como comentário, rtc.adjust(). Se por algum motivo seu RTC estiver sem bateria ou perdeu a contagem do tempo, altere a hora e a data e remova o comando dos comentários da sua programação para definir o horário no módulo. Após ter definido a data e o horário, comente novamente essa linha, senão a mesma data e horário será armazenado toda vez que a placa for reiniciada.

No laço de repetição loop(), é feita uma leitura das informações contidas no RTC com o comando rtc.now(). Essas informações são armazenadas na variável agora como um objeto DateTime, e enviadas para a porta serial uma a uma usando os métodos disponibilizados (por exemplo, agora.hour() para obter as horas).

DateTime agora = rtc.now();                             // Faz a leitura de dados de data e hora
Serial.print("Data: ");                                 //Imprime texto
Serial.print(agora.day(), DEC);                         //Imprime dia
Serial.print('/');                                      //Imprime barra
Serial.print(agora.month(), DEC);                       //Imprime mes
Serial.print('/');                                      //Imprime barra
Serial.print(agora.year(), DEC);                        //Imprime ano
Serial.print(" / Dia da semana: ");                     //Imprime texto
Serial.print(diasDaSemana[agora.dayOfTheWeek()]);       //Imprime dia da semana
Serial.print(" / Hora: ");                              //Imprime texto
Serial.print(agora.hour(), DEC);                        //Imprime hora
Serial.print(':');                                      //Imprime dois pontos
Serial.print(agora.minute(), DEC);                      //Imprime os minutos
Serial.print(':');                                      //Imprime dois pontos
Serial.print(agora.second(), DEC);                      //Imprime os segundos

Ainda no laço de repetição, usamos a função getTemperature() da biblioteca RTClib para obter a temperatura na escala Celsius e imprimi-la no monitor serial. Para terminar, inserimos uma pausa com o comando delay(1000) para definir o intervalo de atualização das mensagens exibidas no Monitor Serial.

Serial.print(" / Temperatura: ");                       //Imprime texto
Serial.print(rtc.getTemperature());                     //Imprime a temperatura
Serial.print(" *C");                                    //Imprime texto
Serial.println();                                       //Quebra de linha
delay(1000);                                            // 1 Segundo

O Que Deve Acontecer

Ao abrir o Monitor Serial em 9600 bps, mensagens parecidas com as da imagem abaixo devem ser impressas na tela.

Resultado monitor serial — Monitor Serial imprimindo a data, dia da semana, hora e temperatura.