Básico - Projeto 52

Relógio Digital com despertador - LCD + I2C + RTC DS3231

Objetivo

Neste projeto mostraremos como utilizar o o módulo RTC DS3231 para criar um relógio digital  com monitoramento da temperatura ambiente e alarme.  O relógio exibirá no display a hora, minutos e segundos e a cada 3 segundos exibe a data e a temperatura. Ao setarmos a hora de disparo do alarme, o relógio funcionará como um despertador ou como um controlador de tempo para processos eletrônicos.

Observações:

1) Utilizamos o módulo RTC DS3231 como um temporizador alta precisão e controle de temperatura ambiente.

2) Este projeto foi desenvolvido para um display LCD com controlador HD44780 em conjunto com o módulo serial I2C (opcional), que poderá ser separado ou soldado diretamente no display.

3) Se você não tem um módulo I2C para display LCD, poderá adaptar o projeto para o display LCD sem o adaptador. Veja como montar o display no projeto Projeto 38 - Controlando um display LCD (instalação e comandos básicos).

4) Este projeto utiliza uma biblioteca específica para o módulo RTC DS1397 e portanto não funciona com outros módulos RTC.

Módulo RTC DS3231 de alta precisão: O Real Time Clock (RTC) DS3231 é um relógio de tempo real de alta precisão e baixo consumo de energia. Em sua placa vem embutido um sensor de temperatura, um gravador de dados EPROM e um cristal oscilador para melhorar sua exatidão.

modulo arduino rtc real time clock ds3231 hora + bateria pic

Observações sobre o módulo RTC DS3231:

1) Utiliza o protocolo de comunicação I2C. O I2C é um protocolo de baixa velocidade de comunicação criado pela Philips para comunicação entre placa mãe e dispositivos, Sistemas Embarcados e circuitos de celulares.

2) É capaz de fornecer informações como segundo, minutos, dia, data, mês e ano (de 2000 a 2099). Correções como meses com menos de 31 dias e anos bissextos são corrigidos automaticamente e pode operar tanto no formato 12 horas como 24 horas.

3) Em caso de falha de energia o DS3231 automaticamente aciona a bateria para evitar perda de dados.

4) Possui um sensor de temperatura com precisão de 3ºC.

Aplicação

Para fins didáticos e projetos para controle de tempo e temperatura com exibição em display de cristal líquido.

Componentes necessários

Protoboard Protoboard 830 pontos 1 Resultado de imagem para protoboard 830v

No mínimo utilizar protoboard com 830 pontos

Jumpers Kit cabos ligação macho / macho 1  
Display LCD Display LCD 16 X 2 com pinos soldados 1 DISPLAY LCD 16X2

LCD que utilize o controlador HD44780 (veja na descrição ou datasheet do componente)

O display poderá ser de qualquer cor (fundo verde, azul ou vermelho)

Módulo I2C para display LCD

Módulo I2C com CI PCF8574

(opcional)

1 Módulo I2C display LCD Arduino

O módulo I2C poderá vir separado ou já soldado no display LCD

(datasheet)

Módulo RTC Módulo RTC DS3231 1 modulo arduino rtc real time clock ds3231 hora + bateria pic

Módulo de alta precisão com comunicação I2C.

Tensão de operação: 3,3V - 5,0V

Chip de memória: AT24C32 de 32K bytes

Computa segundos, minutos, horas, dias da semana, dias do mês, meses e anos (de 2000 a 2099)

Consumo menor que 500nA no modo bateria

(datasheet)

  Push Button  Push button 6X6X5mm 1    
Buzzer   Buzzer ativo 5V 12mm  1   Utilize um buzzer, um disco piezoelétrico  ou um mini autofalante
Arduino UNO R3 Arduino UNO 1

Você poderá utilizar uma placa Arduino UNO original ou similar

Montagem do Circuito

Conecte os componentes no Protoboard como mostra a figura abaixo. Verifique cuidadosamente os cabos de ligação antes de ligar seu Arduino. Lembre-se que o Arduino deve estar totalmente desconectado da força enquanto você monta o circuito.


Atenção

1. Utilizamos neste projeto o módulo RTC DS3231 que permite um controle completo e preciso de tempo. Para conectar o módulo é necessário conhecer um pouco a estrutura do componente:

1.1. Observe na imagem acima que em uma extremidade do módulo existem 6 pinos de conexão, sendo:

1.1.1. O par de pinos 1 e 2 se refere à alimentação 3.3V ou 5V (Vcc e GND).

1.1.2. O par de pinos 2 e 3 deve ser utilizado para a comunicação I2C (SDA e SCL) que deverão estar conectados nos pinos analógicos A4 (SDA) e A5 (SCL) do Arduino Uno ou nos pinos A20 (SDA) e A21 (SCL) do Arduino Mega 2560.

1.1.2. Os pinos 5 e 6 não são utilizados neste projeto, sendo que o pino 5 (SQW) é usado para disparo de alarmes e o pino 6 (32K) para saída de onda do cristal e é raramente utilizado.

2. Neste projeto poderão ser utilizados display LCD 16x2 ou display LCD 20X4 que possuem controlador HD44780. Estes displays se adaptam aos mais diversos projetos com vários modelos de placas e microcontroladores. Podem ter luz de fundo (backlight) verde, azul ou vermelha e possuem 16 pinos para a conexão. No nosso exemplo vamos utilizar o display LCD 16x2 que possui 16 colunas por 2 linhas. Atenção: Utilize um display LCD com os pinos soldados.

3. Para a montagem do display com adaptador, entenda a estrutura do módulo I2C para display LCD 16x2 e display LCD 20X4:

Módulo I2C - Detalhes

3.1. Na lateral do adaptador encontramos 4 pinos, sendo: 2 pinos para alimentação (Vcc e GND) e 2 pinos para conexão com a interface I2C (SDA e SCL) que deverão estar conectados nos pinos analógicos A4 (SDA) e A5 (SCL) do Arduino Uno ou nos pinos A20 (SDA) e A21 (SCL) do Arduino Mega 2560. Veja a tabela abaixo com onde temos as principais placas Arduino e suas conexões com o I2C.

 

3.2. Para controlar o contraste do display, utilize o potenciômetro de ajuste de contraste. O jumper lateral, quando utilizado, permite que a luz do fundo (backlight) seja controlada pelo programa ou permaneça apagada.

 

3.3. A seleção de endereço do adaptador I2C para display LCD, na maioria dos módulos fornecidos no mercado já vêm configurados com o com o endereço 0x27.

Se você não sabe qual endereço que o seu módulo I2C e/ou módulo RTC DS3231 está configurado, baixe o seguinte "sketch":

3.3.1 Após instalar e rodar o sketch acima, abra o monitor serial que mostrará qual é o endereço que o seu módulo I2C e o módulo RTC DS3231 está configurado:

 

3.3.1.1 Nos casos em que módulo I2C estiver configurado com uma faixa de endereços diferente do endereço 0X27 altere a alinha de programação -> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE); com o endereço correto.

3.5. Para saber mais sobre a montagem e utilização de display LCD com módulo I2C leia: Projeto 48 - Como controlar um display LCD com o módulo I2C.

4) O buzzer tem polaridade. Portando, cuidado para não ligar o buzzer invertido. Se você retirar o adesivo superior do buzzzer poderá ver um sinal de positivo (+). Este sinal mostra onde está o pino positivo do componente que deverá estar conectado ao potenciômetro (neste projeto) ou a uma porta digital do Arduino e o polo negativo ao GND.