Современные и компактные наручные часы на ардуино

Шаг 1: Введение

Часы будут автоматически синхронизировать время с временем на iPhone при получении нового уведомления. Это делает часы более надежными и менее чувствительными к задержкам в Arduino. Через 10 секунд экран будет отключен для экономии заряда батареи. Экран просыпается, если нажата средняя кнопка или если получено новое уведомление.

Проект родился тогда когда мы наткнулись на страницу Люка Брендта и увидели, что он создал то же самое, чего хотели достичь мы, но нам нужно было устройство меньшего размера, которое можно было бы еще и носить. В этом проекте мы использовали библиотеку ANCS Arduino от Люка. ANCS означает службу Apple Notification Center Service, которая описывается Apple так:

«Цель службы центра уведомлений Apple (ANCS) — предоставить Bluetooth-аксессуарам (которые подключаются к устройствам iOS с помощью низкоэнергетической связи Bluetooth) простой и удобный способ доступа ко многим видам уведомлений, которые генерируются на устройствах iOS».

Этот урок для тех, кто знаком с Arduino, пайкой и 3D-печатью. Для создания умных часов потребовалось много часов. Очень трудной задачей было собрать все части, так как хотелось, чтобы гаджет в итоге был меньше и компактнее. Пришлось делать несколько итераций, пока не нашлось достаточно надежного решения сборки.

Элементы платы

Дисплей

Дисплей MT-16S2H-I умеет отображать все строчные и прописные буквы латиницы и кириллицы, а также типографские символы. Для любителей экзотики есть возможность создавать собственные иконки.

Экран выполнен на жидкокристаллической матрице, которая отображает 2 строки по 16 символов. Каждый символ состоит из отдельного знакоместа 5×8 пикселей.

Контроллер дисплея

Матрица индикатора подключена к встроенному чипу КБ1013ВГ6 с драйвером расширителя портов, которые выполняют роль посредника между экраном и микроконтроллером.

Контроллер КБ1013ВГ6 аналогичен популярным чипам зарубежных производителей HD44780 и KS0066, что означает совместимость со всеми программными библиотеками.

I²C-расширитель

Для экономии пинов микроконтроллера на плате дисплея также распаян дополнительный преобразователь интерфейсов INF8574A: микросхема позволит общаться экрану и управляющей плате по двум проводам через интерфейс I²C.

Контакты подключения

На плате дисплея выведено 18 контактов для подведения питания и взаимодействия с управляющей электроникой.

Обратите внимания, что физические контакты подсветки экрана и , также интерфейс шины I²C и расположены не в порядком соотношении с другими пинами экрана.

Питание

Экран совместим со всеми контроллерами с логическим напряжением от 3,3 до 5 вольт. Но для питания самого индикатора (пин VCC) необходимо строго 5 вольт

Если в вашем проекте нет линии 5 вольт, обратите внимание на дисплей текстовый экран 16×2 / I²C / 3,3 В.

Интерфейс передачи данных

Дисплей может работать в трёх режимах:

• 8-битный режим — в нём используются и младшие и старшие биты (-)
• 4-битный режим — в нём используются только младшие биты (-)
• I²C режим — данные передаются по протоколу I²C/TWI. Адрес дисплея .

Использовать восьмибитный и четырёхбитный режим в данном дисплее не целесообразно. Ведь главное достоинство этой модели именно возможность подключения через I²C.
Если всё-таки есть необходимость использовать 4-битный или 8-битный режим, читайте документацию на текстовый экран 16×2.

Объединение питания

Для подключения питания к дисплею необходимо пять контактов:

Но если запаять перемычки и на обратной стороне дисплея, количество контактов питания можно сократить до трёх, объединив цепь питания и подсветки дисплея.

Мы взяли этот шаг на себя и спаяли перемычки самостоятельно.

Выбор адреса

Используя шину можно подключить несколько дисплеев одновременно, при этом количество занятых пинов останется прежним.

Для общения с каждым дисплеем отдельно, необходимо установить в них разные адреса. Для смены адреса на обратной стороне дисплея установлены контактные площадки , и .

Капнув припоем на контактные площадки, мы получим один из семи дополнительных адресов:

• нет припоя, соответственно нет электрического контакта.
• есть припой, соответственно есть электрический контакт.

Описание протокола I2C

Прежде чем обсуждать подключение дисплея к ардуино через i2c-переходник, давайте вкратце поговорим о самом протоколе i2C.

I2C / IIC(Inter-Integrated Circuit) – это протокол, изначально создававшийся для связи интегральных микросхем внутри электронного устройства. Разработка принадлежит фирме Philips. В основе i2c  протокола является использование 8-битной шины, которая нужна для связи блоков в управляющей электронике, и системе адресации, благодаря которой можно общаться по одним и тем же проводам с несколькими устройствами. Мы просто передаем данные то одному, то другому устройству, добавляя к пакетам данных идентификатор нужного элемента.

Самая простая схема I2C может содержать одно ведущее устройство (чаще всего это микроконтроллер Ардуино) и несколько ведомых (например, дисплей LCD). Каждое устройство имеет адрес в диапазоне от 7 до 127. Двух устройств с одинаковым адресом в одной схеме быть не должно.

Плата Arduino поддерживает i2c на аппаратном уровне. Вы можете использовать пины A4 и A5 для подключения устройств по данному протоколу.

В работе I2C можно выделить несколько преимуществ:

• Для работы требуется всего 2 линии – SDA (линия данных) и SCL (линия синхронизации).
• Подключение большого количества ведущих приборов.
• Уменьшение времени разработки.
• Для управления всем набором устройств требуется только один микроконтроллер.
• Возможное число подключаемых микросхем к одной шине ограничивается только предельной емкостью.
• Высокая степень сохранности данных из-за специального фильтра подавляющего всплески, встроенного в схемы.
• Простая процедура диагностики возникающих сбоев, быстрая отладка неисправностей.
• Шина уже интегрирована в саму Arduino, поэтому не нужно разрабатывать дополнительно шинный интерфейс.

Недостатки:

• Существует емкостное ограничение на линии – 400 пФ.
• Трудное программирование контроллера I2C, если на шине имеется несколько различных устройств.
• При большом количестве устройств возникает трудности локализации сбоя, если одно из них ошибочно устанавливает состояние низкого уровня.

Процесс сборки

Первый шаг – припаять 16-контактные штыревые разъемы на Аrduino display. Затем вы можете использовать либо 16-контактный разъем для подключения к Ардуино, либо просто использовать разъем «женщина-женщина». Если вы впервые подключаетесь к микроконтроллеру, проще всего использовать макет.

Исходные соединения для светодиодного экрана и Arduino

Первое, что вам нужно сделать, прежде чем работать с жидкокристаллическим дисплеем, – проверить его. Для этого выполните соединения, как показано на диаграмме выше.

• Подключите контакт 15 на мониторе к контакту 5V от Arduino 128х64 lcd spi.
• Затем подключите вывод 16 на устройстве к выходу GND.

Эти контакты используются для питания подсветки ЖК-дисплея. Затем вам нужно настроить логические операции для устройства.

• Для этого подключите вывод 1 на мониторе к выходу GND Arduino. Затем подключите контакт 2 на экране к выходу 5V Ардуино.
• Затем вам нужно настроить потенциометр регулировки контрастности.

Возьмите потенциометр 10K и подключите первую клемму к выходу 5V Arduino, а второй – к контакту 3 и третьему терминалу к выходу GND.

Затем включите микропроцессор. Вы заметите, что подсветка на ЖК-дисплее включена. Кроме того, когда вы поворачиваете ручку на потенциометре, блоки символов на ЖК-дисплее становятся яркими/тусклыми. Посмотрите картинку ниже, чтобы узнать, о чем я говорю. Если монитор отображает то, что показано на фотографии ниже, это означает, что ваш экран настроен правильно! Если вы не смогли этого достичь, проверьте свои соединения и потенциометр.

Регулировка контрастности на устройстве

Теперь нам нужно подключить линии передачи данных и другие контакты, которые работают с экраном. Ознакомьтесь с приведенной ниже схемой подключения.

Конечные соединения между Arduino, потенциометром и устройством

Начнем с подключения контрольных проводов для ЖК-дисплея. Подключите контакт 5 (RW) монитора к контакту GND от Arduino. Этот контакт не используется и служит для чтения/записи. Затем подключите контакт 4 (RS) экрана к цифровому выходу 7 Arduino. Штырек RS используется для указания на ЖК-дисплее, отправляем ли мы данные или команды (чтобы изменить положение курсора).

Затем подключите контакт 6 (EN) ЖК-дисплея к цифровому выходу Arduino 8. EN – это контактное гнездо на устройстве, оно используется, чтобы сообщить монитору, что данные готовы для чтения.

Затем мы должны подключить четыре вывода данных на устройстве. Подсоедините контакт 14 (DB7) экрана к цифровому выступу 12 Arduino. Затем подключите контакт 13 (DB6) монитора к цифровому выходу 11 Arduino. Затем вывод 12 на мониторе (DB5) на цифровой вывод 10, затем Вывод LCD № 11 (DB4) на цифровой вывод 9.

Вот и все, вы закончили подключать ЖК-дисплей к Arduino. Вы заметите, что между управляющими выводами и выводами данных на ЖК-дисплее есть четыре несвязанных контакта, как показано ниже.

Паяные 16-контактные разъемы

Модуль DS1307

DS1307 – это модуль, который используется для отсчета времени. Он собран на основе микросхемы DS1307ZN, питание поступает от литиевой батарейки для реализации автономной работы в течение длительного промежутка времени. Батарея на плате крепится на обратной стороне. На модуле имеется микросхема AT24C32 – это энергонезависимая память EEPROM на 32 Кбайт. Обе микросхемы связаны между собой шиной I2C. DS1307 обладает низким энергопотреблением и содержит часы и календарь по 2100 год.

Модуль обладает следующими параметрами:

• Питание – 5В;
• Диапазон рабочих температур от -40С до 85С;
• 56 байт памяти;
• Литиевая батарейка LIR2032;
• Реализует 12-ти и 24-х часовые режимы;
• Поддержка интерфейса I2C.

Модуль оправдано использовать в случаях, когда данные считываются довольно редко, с интервалом в неделю и более. Это позволяет экономить на питании, так как при бесперебойном использовании придется больше тратить напряжения, даже при наличии батарейки. Наличие памяти позволяет регистрировать различные параметры (например, измерение температуры) и считывать полученную информацию из модуля.

Взаимодействие с другими устройствами и обмен с ними информацией производится с помощью интерфейса I2C с контактов SCL и SDA. В схеме установлены резисторы, которые позволяют обеспечивать необходимый уровень сигнала. Также на плате имеется специальное место для крепления датчика температуры DS18B20.Контакты распределены в 2 группы, шаг 2,54 мм. В первой группе контактов находятся следующие выводы:

• DS – вывод для датчика DS18B20;
• SCL – линия тактирования;
• SDA – линия данных;
• VCC – 5В;

Во второй группе контактов находятся:

• SQ – 1 МГц;
• BAT – вход для литиевой батареи.

Для подключения к плате Ардуино нужны сама плата (в данном случае рассматривается Arduino Uno), модуль часов реального времени RTC DS1307, провода и USB кабель.

Чтобы подключить контроллер к Ардуино, используются 4 пина – VCC, земля, SCL, SDA.. VCC с часов подключается к 5В на Ардуино, земля с часов – к земле с Ардуино, SDA – А4, SCL – А5.

Для начала работы с модулем часов нужно установить библиотеки DS1307RTC, TimeLib и Wire. Можно использовать для работы и RTCLib.

Проверка RTC модуля

При запуске первого кода программа будет считывать данные с модуля раз в секунду. Сначала можно посмотреть, как поведет себя программа, если достать из модуля батарейку и заменить на другую, пока плата Ардуино не присоединена к компьютеру. Нужно подождать несколько секунд и вытащить батарею, в итоге часы перезагрузятся. Затем нужно выбрать пример в меню Examples→RTClib→ds1307

Важно правильно поставить скорость передачи на 57600 bps

При открытии окна серийного монитора должны появиться следующие строки:

Будет показывать время 0:0:0. Это связано с тем, что в часах пропадает питание, и отсчет времени прекратится. По этой причине нельзя вытаскивать батарею во время работы модуля.

Чтобы провести настройку времени на модуле, нужно в скетче найти строку

RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

В этой строке будут находиться данные с компьютера, которые используются ля прошивки модуля часов реального времени. Для корректной работы нужно сначала проверить правильность даты и времени на компьютере, и только потом начинать прошивать модуль часов. После настройки в мониторе отобразятся следующие данные:

Настройка произведена корректно и дополнительно перенастраивать часы реального времени не придется.

Считывание времени. Как только модуль настроен, можно отправлять запросы на получение времени. Для этого используется функция now(), возвращающая объект DateTime, который содержит информацию о времени и дате. Существует ряд библиотек, которые используются для считывания времени. Например, RTC.year() и RTC.hour() – они отдельно получают информацию о годе и часе. При работе с ними может возникнуть проблема: например, запрос на вывод времени будет сделан в 1:19:59. Прежде чем показать время 1:20:00, часы выведут время 1:19:00, то есть, по сути, будет потеряна одна минута. Поэтому эти библиотеки целесообразно использовать в случаях, когда считывание происходит нечасто – раз в несколько дней. Существуют и другие функции для вызова времени, но если нужно уменьшить или избежать погрешностей, лучше использовать now() и из нее уже вытаскивать необходимые показания.

Программное обеспечение

При подаче питания GPS модуль затрачивает некоторое время, чтобы получить правильное местоположения от спутников. Когда местоположение получено, модуль шлет NMEA сообщения на Arduino. Библиотека TinyGPS содержит функцию для получения времени и даты из GPRMC сообщения. Она называется и принимает в качестве параметров семь указателей на переменные: год , месяц , день месяца , часы , минуты , секунды , и сотые доли секунды . Вызов функции выглядит так:

Вызов данной функции возвращает вам в переменных правильные значения до тех пор, пока с железом всё в порядке.

Чтобы получить ваше местоположение, можно вызвать функцию. Данная функция принимает в качестве параметров два указателя на переменные: широта и долгота . Вызов данной функции выглядит так:

 Исходный текст программы:

Шаг 1. Комплектующие

Для того, чтобы сделать компактные наручные часы на основе Ардуино или аналогов нам понадобятся следующий набор комплектующих:

Плата Arduino

На этот раз мы используем плату Sparkfun Pro Micro 3.3 V 8 MHz.

Дисплей

Используем ST7789 1.3″ IPS LCD.

Литий-полимерный аккумулятор

Возьмем для часов 301420 LiPo.

Зарядник LiPo

Используем плату для зарядки LiPo 15 х 15 мм.

Чип RTC

На этот раз мы используем DS3231M, это встроенный кварцевый генератор, никаких дополнительных компонентов не требуется.

Батарея RTC

Необязательно, только если вы хотите сохранить время, даже если батарея LiPo разряжена. MS412FE — это крошечная перезаряжаемая батарея емкостью 1 мАч, согласно спецификации RTC, 1 мАч может сохранять время в течение многих дней.

Ремешок для часов

Самый простой и недорогой вариант — заказать ремешок для часов из ткани шириной 20 мм.

Дополнительно

Дополнительно могут пригодиться, например, диод 1N5822, четыре 6 мм винта M2, лента из медной фольги и несколько проводов.

Подключение DS1307 к дисплею LCD 1602 i2c

Схема подключения часов реального времени с дисплеем

Рассмотрим два варианта подключения модуля RTC к Arduino и текстового дисплея 1602. В первом варианте используется протокол SPI для модуля часов, поэтому к предыдущей схеме потребуется добавить только дисплей с iic модулем. А в скетче следует расскомментировать соответствующую строку. После внесения правок в схему и программу — загрузите следующий скетч в микроконтроллер.

Скетч. Часы с экраном LCD 1602 и DS1302

#include <iarduino_RTC.h>
iarduino_RTC time(RTC_DS1302,6,8,7);  // для модуля DS1302 - RST, CLK, DAT

#include <Wire.h>                             // библиотека для устройств I2C 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>       // подключаем библиотеку для дисплея
LiquidCrystal_I2C LCD(0x27,16,2);  // присваиваем имя дисплею

void setup() {
   delay(300);
   LCD.init();            // инициализация LCD дисплея
   LCD.backlight();  // включение подсветки дисплея
   time.begin();
   time.settime(0, 30, 18, 12, 6, 20, 5); // 0  сек, 30 мин, 18 часов, 12, июня, 2020, четверг
}

void loop() {
   // если прошла 1 секунда выводим время на дисплей
   if (millis() % 1000 == 0) {
      LCD.setCursor(0,0);
      LCD.print(time.gettime("d M Y, D"));
      LCD.setCursor(4,1);
      LCD.print(time.gettime("H:i:s"));
      delay(1);
   }
}

1. в данном примере с помощью команды можно выводить на текстовый экран текущее время и дату в разном формате.

При подключении экрана и модуля RTC к одной шине iic — порты SDA(A4) и SCL(A5), следует указать в скетче какой модуль используется. Схема подключения размещена выше, кроме того вы можете использовать сканер шины i2c для того, чтобы увидеть адреса устройств. Если адреса, которые установлены производителем по умолчанию вы не изменяли — соберите схему и загрузите следующий пример в плату.

Схема подключения DS1307 и LCD по i2c

Скетч. Часы с LCD 1602 и DS1302 I2C Arduino

#include <iarduino_RTC.h>
iarduino_RTC time(RTC_DS1307);       // для модуля DS1307 с i2C

#include <Wire.h>                             // библиотека для устройств I2C 
#include <LiquidCrystal_I2C.h>       // подключаем библиотеку для дисплея
LiquidCrystal_I2C LCD(0x27,16,2);  // присваиваем имя дисплею

void setup() {
   delay(300);
   LCD.init();            // инициализация LCD дисплея
   LCD.backlight();  // включение подсветки дисплея
   time.begin();
   time.settime(0, 30, 18, 12, 6, 20, 5); // 0  сек, 30 мин, 18 часов, 12, июня, 2020, четверг
}

void loop() {
   // если прошла 1 секунда выводим время на дисплей
   if (millis() % 1000 == 0) {
      LCD.setCursor(0,0);
      LCD.print(time.gettime("d M Y, D"));
      LCD.setCursor(4,1);
      LCD.print(time.gettime("H:i:s"));
      delay(1);
   }
}

ЖК дисплей Arduino LCD 1602

LCD 1602

Краткое описание пинов LCD 1602

Давайте посмотрим на выводы LCD1602 повнимательней:

Каждый из выводов имеет свое назначение:

1. Земля GND;
2. Питание 5 В;
3. Установка контрастности монитора;
4. Команда, данные;
5. Записывание и чтение данных;
6. Enable;

7-14. Линии данных;

1. Плюс подсветки;
2. Минус подсветки.

Технические характеристики дисплея:

• Символьный тип отображения, есть возможность загрузки символов;
• Светодиодная подсветка;
• Контроллер HD44780;
• Напряжение питания 5В;
• Формат 16х2 символов;
• Диапазон рабочих температур от -20С до +70С, диапазон температур хранения от -30С до +80 С;
• Угол обзора 180 градусов.

Схема подключения LCD к плате Ардуино без i2C

Стандартная схема присоединения монитора напрямую к микроконтроллеру Ардуино без I2C выглядит следующим образом.

Из-за большого количества подключаемых контактов может не хватить места для присоединения нужных элементов. Использование I2C уменьшает количество проводов до 4, а занятых пинов до 2.

Управление семисегментными индикаторами

Схема подключения семисегментного индикатора с кнопкой

В следующем примере переключение чисел на индикаторе будет происходить только при нажатии тактовой кнопки. Дойдя до числа 3, таймер вновь обнулится и будет ожидать повторного нажатия на кнопку. Это довольно простые программы для Ардуино и семисегментного индикатора, для более сложных и интересных программ необходимо уже использовать сдвиговый регистр 74hc595 для Ардуино.

Скетч. Одноразрядный семисегментный индикатор и кнопка

#define A  8
#define B  7
#define C  6
#define D  5
#define E  4
#define F  3
#define G  2
#define BUTTON  12

byte v = 0;

void setup() {
   pinMode(A, OUTPUT);
   pinMode(B, OUTPUT);
   pinMode(C, OUTPUT);
   pinMode(D, OUTPUT);
   pinMode(E, OUTPUT);
   pinMode(F, OUTPUT);
   pinMode(G, OUTPUT);
   pinMode(BUTTON, INPUT);
}

void loop() {
   digitalWrite(A, HIGH); //цифра нуль
   digitalWrite(B, HIGH);
   digitalWrite(C, HIGH);
   digitalWrite(D, HIGH);
   digitalWrite(E, HIGH);
   digitalWrite(F, HIGH);
   digitalWrite(G, LOW);
   if (digitalRead(BUTTON) == HIGH) { delay(500); v = 1; }

   while (v == 1) {
      digitalWrite(A, LOW); //цифра один
      digitalWrite(B, HIGH);
      digitalWrite(C, HIGH);
      digitalWrite(D, LOW);
      digitalWrite(E, LOW);
      digitalWrite(F, LOW);
      digitalWrite(G, LOW);
      if (digitalRead(BUTTON) == HIGH) { delay(500); v = 2; }
   }
   while (v == 2) {
      digitalWrite(A, HIGH); //цифра два
      digitalWrite(B, HIGH);
      digitalWrite(C, LOW);
      digitalWrite(D, HIGH);
      digitalWrite(E, HIGH);
      digitalWrite(F, LOW);
      digitalWrite(G, HIGH);
      if (digitalRead(BUTTON) == HIGH) { delay(500); v = 3; }
   }
   while (v == 3) {
      digitalWrite(A, HIGH); //цифра три
      digitalWrite(B, HIGH);
      digitalWrite(C, HIGH);
      digitalWrite(D, HIGH);
      digitalWrite(E, LOW);
      digitalWrite(F, LOW);
      digitalWrite(G, HIGH);
      if (digitalRead(BUTTON) == HIGH) { delay(500); v = 0; }
   }
}

Пояснения к коду:

1. переменная используется в программе для перехода одного цикла while к другому. При нажатии на кнопку значение переменной v меняется;
2. в программе поставлена небольшая задержка в каждом условии для защиты от быстрого перехода от одного цикла while в другой.

Заключение. Мы ограничились лишь знакомством с данным модулем и его применением с платой Ардуино. Используя несколько панелек или четырехразрядный семисегментный индикатор можно уже сделать полноценный таймер на Ардуино или часы реального времени. Эти схемы мы разместили в разделе Проекты на Ардуино для начинающих, где любой может найти по своему вкусу проект на микроконтроллере.

Что такое таймеры

Что же представляют собой таймеры в современной электронике? Фактически это определенный вид прерываний. Это простые часы, которые могут измерять длительность какого-нибудь события. Каждый микроконтроллер имеет встроенные часы (осциллятор), в плате Arduino Uno его роль выполняет кварцевый генератор, расположенный на плате, который работает на частоте 16 МГц. Частота влияет на скорость работы микроконтроллера. Чем выше частота, тем выше скорость работы. Таймер использует счетчик, который считает с определенной скоростью, зависящей от частоты осциллятора (кварцевого генератора). В плате Arduino Uno состояние счетчика увеличивается на 1 каждые 62 нано секунды (1/16000000 секунды). Фактически, это время за которое плата Arduino Uno переходит от одной инструкции к другой (то есть выполняет одну инструкцию).

Шаг 6: Окончательная сборка

Во-первых, вставьте штифты сенсорной кнопки через нижние отверстия в корпусе. Согните их назад и вставьте их в верхние отверстия в корпусе. Надавите на провода, чтобы они были гладкими. Просто надавите на остальные компоненты, постарайтесь сделать так, чтобы экран был расположен в правильном месте. У нас была серьезная проблема при выравнивании экрана в корпусе. Это зависит как от сборки компонентов, так и от конструкции корпуса. По этой причине экран немного повернут.

Нажмите на микро USB через отверстие в боковой части. Мы использовали ленту, чтобы всё сидело хорошо и коннектор оставался на месте. Припаяйте провод «земля-земля» к задней крышке и изолируйте заднюю крышку лентой. Прикрепите заднюю крышку четырьмя винтами.

Описание

Классический LCD дисплей, раньше такие стояли в кассовых аппаратах и офисной технике.

• Бывают разного размера, самый популярный – 1602 (16 столбцов 2 строки), есть ещё 2004, 0802 и другие. В наборе идёт 1602.
• Снабжён отключаемой светодиодной подсветкой. Существует несколько вариантов, например синий фон белые буквы, зелёный фон чёрные буквы, чёрный фон белые буквы и проч. В наборе идёт с зелёным фоном и чёрными буквами.
• Сам по себе требует для подключения 6 цифровых пинов, но китайцы выпускают переходник на шину I2C на базе PCF8574, что сильно упрощает подключение и экономит пины. В наборе идёт дисплей с припаянным переходником.
• На переходнике также распаян потенциометр настройки контрастности (синий параллелепипед с крутилкой под крестовую отвёртку). В зависимости от напряжения питания нужно вручную подстроить контрастность. Например при питании платы от USB на пин 5V приходит ~4.7V, а при внешнем питании от адаптера – 5.0V. Контрастность символов на дисплее будет разной!
• Переходник может иметь разный адрес для указания в программе: или , об этом ниже.

Работа схемы

Схема устройства представлена на следующем рисунке.

Плата Arduino управляет всеми процессами на этой схеме: она принимает данные от GPS модуля, извлекает дату и время из строки $GPRMC и показывает их на экране ЖК дисплея.

Контакты данных ЖК дисплея D4, D5, D6, D7 подсоединены к контактам 5, 4 , 3, 2 Arduino, а контакты управления ЖК дисплея RS и EN подсоединены к контактам 7 и 6 Arduino. Контакт передачи Tx GPS модуля подсоединен к контакту Rx (pin 10) платы Arduino (мы этот контакт сделаем входом последовательного порта с помощью соответствующей бибблиотеки). Контакты земли GPS модуля и платы Arduino соединены вместе. В данной схеме мы использовали GPS модуль SKG13BL, функционирующий на скорости 9800 бод/с, плату Arduino (ее последовательный порт) также можно сконфигурировать на работу со скоростью 9800 бод/с с помощью команды “Serial.begin(9800)”.

Генерация пользовательских символов для LCD

Если вы находите символы на дисплее неподходящими и неинтересными, вы можете создать свои собственные символы (глиф) для своего ЖК-дисплея. Пользовательские символы чрезвычайно полезны в том случае, когда вы хотите отобразить символ, который не является частью стандартного набора символов ASCII.

Как мы уже обсуждали ранее в этом руководстве, символ на дисплее формируется в матрице 5×8 пикселей, поэтому вам нужно определить свой пользовательский символ в этой матрице. Для определения символа необходимо использовать функцию createChar() библиотеки LiquidCrystal.

Для использования  createChar()  сначала необходимо назначить массив из 8 байт. Каждый байт (учитывается только 5 бит) в массиве определяет одну строку символа в матрице 5×8. В то время как нули и единицы в байте указывают, какие пиксели в строке должны быть включены, а какие-выключены.

Генератор символов LCD

Создание собственного символа до сих пор было непросто! Поэтому было создано небольшое приложение под названием «Генератор пользовательских символов» для LCD.

Вы видите синюю сетку ниже? Вы можете нажать на любой из 5 × 8 пикселей, чтобы установить/очистить этот конкретный пиксель. И когда вы нажимаете на пиксели, код для символа генерируется рядом с сеткой. Этот код может быть непосредственно использован в вашем скетче Arduino.

Единственным ограничением является то, что библиотека LiquidCrystal поддерживает только восемь пользовательских символов.

Следующий скриншот демонстрирует, как вы можете использовать эти пользовательские символы на дисплее.

//  подключаем библиотеку LiquidCrystal:
#include <LiquidCrystal.h>

// Создаем LCD объект. Выводы: (rs, enable, d4, d5, d6, d7)
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// создадим несколько пользовательских символов
byte Heart = {
0b00000,
0b01010,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b00100,
0b00000,
0b00000
};

byte Bell = {
0b00100,
0b01110,
0b01110,
0b01110,
0b11111,
0b00000,
0b00100,
0b00000
};


byte Alien = {
0b11111,
0b10101,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b01010,
0b11011,
0b00000
};

byte Check = {
0b00000,
0b00001,
0b00011,
0b10110,
0b11100,
0b01000,
0b00000,
0b00000
};

byte Speaker = {
0b00001,
0b00011,
0b01111,
0b01111,
0b01111,
0b00011,
0b00001,
0b00000
};


byte Sound = {
0b00001,
0b00011,
0b00101,
0b01001,
0b01001,
0b01011,
0b11011,
0b11000
};


byte Skull = {
0b00000,
0b01110,
0b10101,
0b11011,
0b01110,
0b01110,
0b00000,
0b00000
};

byte Lock = {
0b01110,
0b10001,
0b10001,
0b11111,
0b11011,
0b11011,
0b11111,
0b00000
};

void setup() 
{
  // инициализируем LCD и устанавливаем количество столбцов и строк: 
  lcd.begin(16, 2);

  // создание нового символа
  lcd.createChar(0, Heart);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(1, Bell);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(2, Alien);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(3, Check);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(4, Speaker);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(5, Sound);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(6, Skull);
  // создание нового символа
  lcd.createChar(7, Lock);

  // Очищаем LCD дисплей 
  lcd.clear();

  // Печатаем сообщение на LCD.
  lcd.print("Custom Character");
}

// Печатаем все пользовательские символы
void loop() 
{ 
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.write(byte(0));

  lcd.setCursor(2, 1);
  lcd.write(byte(1));

  lcd.setCursor(4, 1);
  lcd.write(byte(2));

  lcd.setCursor(6, 1);
  lcd.write(byte(3));

  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.write(byte(4));

  lcd.setCursor(10, 1);
  lcd.write(byte(5));

  lcd.setCursor(12, 1);
  lcd.write(byte(6));

  lcd.setCursor(14, 1);
  lcd.write(byte(7));
}

После включения библиотеки нам нужно инициализировать пользовательский массив из восьми байтов.

byte Heart = {
0b00000,
0b01010,
0b11111,
0b11111,
0b01110,
0b00100,
0b00000,
0b00000
};

В настройках мы должны создать пользовательский символ, используя функцию createChar(). Эта функция принимает два параметра. Первый — это число от 0 до 7, чтобы зарезервировать один из 8 поддерживаемых пользовательских символов. Второй параметр — это имя массива байтов.

// создание нового символа
lcd.createChar(0, Heart);

Далее в цикле для отображения пользовательского символа мы используем функцию write(), а в качестве параметра мы используем номер символа, который мы зарезервировали.

// byte(0) покажет символ Heart (сердце).
lcd.write(byte(0));

Сборка модуля часов реального времени

Фото

Пояснения

Подготовьтесь к сборке. Проверьте наличие всех необходимых деталей и инструментов. Установите монтажную плату в тисках.

Нанесите немного припоя на отрицательный контакт батареи.

Установите два резистора 2.2 КОм и керамический конденсатор

Как именно вы их расположите — неважно. Полярность не имеет значения.
После этого установите кристалл (также симметрично), держатель (холдер) для батарейки и чип часов реального времени.
Чип модуля реального времени надо установить таким образом, чтобы отметка (паз) на чипе располагалась в соответствии с обозначением на монтажной плате

Внимательно посмотрите на фото слева, там чип установлен верно.

Чтобы холдер для батарейки не выпадал, лучше его припаять сверху.
После этого переверните плату и и припаяйте оставшиеся контакты.

Удалите остатки контактов от резисторов, кристалла и конденсатора.

Если вы хотите использовать контакты для установки модуля на беспаечную монтажную плату, установите рельсу контактов на макетку, модуль часов реального времени сверху и припаяйте контакты.

Установите батарейку. Плоская часть батареи должна быть сверху. В среднем батарейка будет служить около 5 лет.
Даже если батарейка села, не оставляйте слот для нее пустым.

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине