Genaue Uhr nur mit einem Arduino

Code

• Uhrprogramm
• Arduino-Timer-Programm
• Verarbeitung des Timer-Testskripts

UhrprogrammArduino

 // Paul Brace - Feb 2021 // Einfache Uhr mit Datum, die nur mit einem Arduino erstellt wurde - kein RTC-Modul // Das Programm enthält eine Zeitkorrektureinstellung zum Ausgleich der internen // Taktgeschwindigkeit nicht 100% genau. // Sobald die richtige Geschwindigkeitseinstellung eingestellt ist, ist die Uhr überraschend genau. // In meinem Test hat sie über einen Zeitraum von 5 Tagen keine Zeit verloren oder gewonnen. // Zeigt die Zeit auf einem 16x2-LCD-Display an // Tasten zum Einstellen der Zeit// Modustaste (Pin 2) schaltet zwischen Zeiteinstellung, Datum und Lauf um// Taste 1 (Pin 3) erhöht Minuten und Monat und verringert Jahr/Geschwindigkeitseinstellung// Taste 2 (Pin 4) erhöht Stunde und Tag und erhöht Jahr./Geschwindigkeitsanpassung// 24-Stunden-Anzeige // Binden Sie den Bibliothekstreiber für die Anzeige ein:#include // LiquidCrystal lcd(RS, EN, D4,D5, D6, D7)LiquidCrystal lcd(12, 13 , 6, 7, 8, 9); // ein LCD-Objekt erstellen und die Pins zuweisen // Tasten und Summerverbindungen definieren#define MODE_BUTTON 2#define HOUR_BUTTON 3 // Gleiche Tastendefinitionen wie#define UP_BUTTON 3 // Code verständlicher machen #define DAY_BUTTON 3#define MINUTE_BUTTON 4 // Gleiche Taste, unterschiedliche Definitionen für #define DOWN_BUTTON 4 // Code verständlicher machen #define MONTH_BUTTON 4// Aktuelle Moduseinstellungen#define SHOW_TIME 1 // 1 =läuft - Zeit anzeigen#define SET_TIME 2 // 2 =Zeit eingestellt #define SET_YEAR 3 // 3 =Jahr einstellen#define SET_DATE 4 // 4 =Tag/Monat einstellen #define SET_SPEED_ADJ 5 // 5 =speedCorrection-Variable ändernint speedCorrection =3545; // Anzahl der Millisekunden, die meine Nano-Uhr pro Stunde langsam läuft // negative Zahl hier, wenn sie schnell läuft // an Ihre Arduino anpassen // Volatile Variablen, wie sie in einem Interrupt geändert wurden, und wir // müssen das System zwingen, die zu lesen tatsächliche Variable // wenn sie außerhalb des Interrupts verwendet wird und keine zwischengespeicherte Versionvolatile verwendet wird unsigned long currentTime; // Dauer in Millisekunden ab Mitternachtunsigned long lastTime =-1000; // lastTime, die ShowTime aufgerufen wurde, initialisiert auf -1000, zeigt also sofortvolatile unsigned long elapsed; // Timer für Verzögerung und Stundenzählung verwendetunsigned long millisecondsInADay; // Millisekunden in 24 Stundenunsigned long millisecondsInHour; // Millisekunden in 1 Stundeint currentMode; // 1 =läuft - Uhrzeit anzeigen // 2 =eingestellte Uhrzeit // 3 =eingestelltes Jahr // 4 =Tag/Monat setfloat currentDate; // Julian datefloat lastDate =0.0; // letztes Datum, an dem ShowDate aufgerufen wurdeint currentDay;int currentMonth;int currentYear;char *dayArray[] ={ "Di. ", // Zeigt eine Compiler-Warnung an, funktioniert aber einwandfrei "Mi.", "Do.", "Fr . ", "Sa. ", "So. ", "Mo. " };void setup() { // Zeitunterbrechung einrichten - millis() rollt nach 50 Tagen über // wir verwenden unseren eigenen Millisekundenzähler, der wir können am // Ende jedes Tages zurückgesetzt werden TCCR0A =(1 < millisecondsInADay)) { //Next Tag // Stoppt Interrupts während der Reset-Zeit noInterrupts(); currentTime -=MillisekundenInADay; unterbricht(); aktuellesDatum++; } // Am Ende jeder Stunde die verstrichene Zeit für // die Ungenauigkeit in der Arduino-Uhr anpassen if (elapsed>=millisecondsInHour) { noInterrupts (); // Zeit für langsam / schnell laufende Arduino-Uhr anpassen currentTime + =speedCorrection; // Zurücksetzen, um die nächste verstrichene Stunde zu zählen =0; unterbricht(); } // Prüfen, ob Schaltflächen gedrückt wurden CheckButtons(); // Anzeige basierend auf aktuellem Moduswechsel anzeigen (currentMode) { case SHOW_TIME:// Aktuelle Uhrzeit und Datum anzeigen ShowTime(currentTime); ShowDate (aktuelles Datum); brechen; case SET_TIME:// Bildschirm zum Einstellen der Zeit ShowTimeSet(currentTime); brechen; case SET_YEAR:// Bildschirm zum Einstellen des Jahres ShowYearSet(currentDate); brechen; case SET_DATE:// Bildschirm zum Einstellen von Tag und Monat ShowDDMMSet(currentDate); brechen; case SET_SPEED_ADJ:// Bildschirm zum Anpassen der Geschwindigkeitskorrektur ShowSpeedSet(); brechen; } Wait(150);} // Dieser Interrupt wird aufgerufen, wenn die Vergleichszeit erreicht wurde // wird daher einmal pro Millisekunde basierend auf der // OCR0A-Registereinstellung aufgerufen. ISR(TIMER0_COMPA_vect) { if (currentMode !=SET_TIME ) aktuelleZeit++; elapsed++;}float JulianDate(int iday, int imonth, int iyear) { // Julian Date berechnen (getestet bis zum Jahr 20.000) unsigned long d =iday; unsigned long m =1Monat; unsigned long y =iyear; wenn (m <3) {m =m + 12; y =y - 1; } unsigned long t1 =(153 * m - 457) / 5; vorzeichenloses langes t2 =365 * y + (y / 4) - (y / 100) + (y / 400); return 1721118.5 + d + t1 + t2;}void GregorianDate(float jd, int &iday, int &imonth, int &iyear) { // Hinweis 2100 ist das nächste übersprungene Schaltjahr - kompensiert übersprungene Schaltjahre unsigned long f =jd + 68569.5; vorzeichenloses langes e =(4,0 * f) / 146097; vorzeichenloses langes g =f - (146097 * e + 3) / 4; unsigned long h =4000ul * (g + 1) / 1461001; vorzeichenloses langes t =g - (1461 * h / 4) + 31; vorzeichenloses langes u =(80ul * t) / 2447; vorzeichenloses langes v =u / 11; iJahr =100 * (e - 49) + h + v; im Monat =u + 2 - 12 * v; iday =t - 2447 * u / 80;}void SplitTime(unsigned long curr, unsigned long &ulHour, unsigned long &ulMin, unsigned long &ulSec) { // HH:MM:SS aus Millisekundenzahl berechnen ulSec =curr / 1000; ulMin =ulSek / 60; ulStunde =ulMin / 60; ulMin -=ulStunde * 60; ulSec =ulSec - ulMin * 60 - ulHour * 3600;}unsigned long SetTime(unsigned long ulHour, unsigned long ulMin, unsigned long ulSec) { // Setzt die Anzahl der Millisekunden von Mitternacht bis zur aktuellen Uhrzeit zurück (ulHour * 60 * 60 * 1000) + (ulMin * 60 * 1000) + (ulSec * 1000);}void Wait(unsigned long value) { // Erstellen Sie unsere eigene Dealy-Funktion // Wir haben unseren eigenen Interrupt auf TCCR0A gesetzt // daher millis() und delay() funktioniert nicht mehr unsigned long startTime =elapsed; while ((elapsed - startTime)  12) { iMonth =1; } // Gespeichertes Datum basierend auf aktuellen Einstellungen setzen currentDate =JulianDate(iDay, iMonth, iYear); aufrechtzuerhalten. Wenn (digitalRead (DAY_BUTTON) ==LOW) {// Vortag int iDay; int iMonth; int iJahr; GregorianDate (aktuelles Datum, iDay, iMonth, iYear); iDay++; if (iDay> 31) { iDay =1; } if (((iMonth ==4) || (iMonth ==6) || (iMonth ==9) || (iMonth ==11)) &&(iDay> 30)) { iDay =1; } if ((iMonth ==2) &&(iDay> 29)) { iDay =1; } if ((iMonth ==2) &&((iYear % 4) !=0) &&(iDay> 28)) { iDay =1; } // Gespeichertes Datum basierend auf aktuellen Einstellungen einstellen // Wenn anschließend der Monat so angepasst wird, dass der Tag nicht gültig ist // dann springt die Anzeige zum nächsten gültigen Datum currentDate =JulianDate(iDay, iMonth, iYear); } brechen; case SET_SPEED_ADJ:// Korrektur um 5 Millisekunden erhöhen oder verringern if (digitalRead (UP_BUTTON) ==LOW) { speedCorrection +=5; aufrechtzuerhalten. Wenn (digitalRead (DOWN_BUTTON) ==LOW) {speedCorrection -=5; } brechen; } }}String FormatNumber(int value) { // Um ​​eine führende 0 hinzuzufügen, falls erforderlich if (value <10) { return "0" + String(value); aufrechtzuerhalten. Sonst { Return String (Wert); }}void ShowTime(unsigned long value) { // Anzeige einmal pro Sekunde aktualisieren // oder wenn über Mitternacht rollt if ((value> lastTime + 1000) || (value  
Arduino-Timer-ProgrammArduino 
 Dieses Programm sendet die Anzahl der verstrichenen Millisekunden an die serielle Schnittstelle um 2 Sekunden.
// Paul Brace Feb 2021// Zur Verwendung mit dem entsprechenden Verarbeitungsskript// um millis() von hier mit millis() in // Verarbeitung zu vergleichen unter Verwendung der Computeruhrint inByte =0;unsigned long firstReading =100000; // millis () beim ersten Lesen von sentvoid setup () { Serial.begin (9600); // Senden Sie das Hello-Byte an Processing sayHello();}void loop() { // wenn ein Byte an der seriellen Schnittstelle empfangen wird // dann lesen und verwerfen und den aktuellen // Wert von millis() senden if (Serial. verfügbar ()> 0) { // eingehendes Byte abrufen inByte =Serial.read (); // Sendezeit seit der ersten Leseverarbeitung Serial.print (millis () - firstReading); Serial.print ('E'); // alle 2 Sekunden wiederholen Verzögerung (2000); }}void sayHello () {// Warten Sie, bis der serielle Port verfügbar ist // senden Sie dann ein Hallo-Byte, um den Handshake zu starten, während (Serial.available () <=0) { Serial.print ('Z'); // Z zur Verarbeitung senden, um Hallo zu sagen Verzögerung (200); } firstReading =millis();}
 
Verarbeitung des Timer-TestskriptsVerarbeitung 
 Dies ist das Skript für die Verarbeitung, das die vom Arduino gesendeten Millisekunden liest und mit den verstrichenen Millisekunden bei der Verarbeitung vergleicht.
// Paul Brace Feb 2021// Skript zum Akzeptieren von millis() von Arduino// und vergleicht es mit interne millis() um // die Ungenauigkeit der Arduino-Uhr zu bewerten. // Geht davon aus, dass die Computeruhr genau ist // -ve =Arduino läuft langsam, also als +ve-Einstellung in das Uhrenprogramm eingeben // +ve =Arduino is läuft schnell, also geben Sie als -ve-Anpassung ein, um den Takt zu verlangsamen. Import Processing.serial.*;Serial theSerialPort; // den seriellen Port erstellen objectint[] serialBytesArray =new int[15]; // Array zum Speichern eingehender Bytesint bytesCount =0; // aktuelle Anzahl der empfangenen Bytesboolean init =false; // false bis der Handshake durch den Empfang des Zeichens abgeschlossen wurde Zint fillColor =255; // Definieren der anfänglichen Füllung colorlong mills =0; // letzte Lesung Receivedlong first =0; // Zeitpunkt der ersten erhaltenen Mühlen, damit wir jetzt die Differenz über eine Stunde berechnen können; // Anzahl der Millis, die seit dem Empfang der ersten Mühlen vergangen sindlong firstReading =100000; // millis () bei der Verarbeitung der ersten Nachricht von Arduinolong DiffPerHour =0; // die Differenz nach Ablauf der ersten Stunde int inByte; // letztes Byte readvoid setup () { // Definiere einige Canvas- und Zeichenparameter size (500, 500); Hintergrund (70); noStroke(); // die Liste aller seriellen Geräte ausgeben, damit Sie wissen, welches für das Arduino eingestellt werden muss // muss das Programm ausführen und bearbeiten, wenn der richtige Port nicht unter printArray (Serial.list ()) eingestellt ist; // instanziieren Sie den seriellen Kommunikationsstring thePortName =Serial.list () [1]; theSerialPort =new Serial(this, thePortName, 9600);}void draw() {// Anzeige der Zeiteinstellungen background(70); fill(fillColor); Textgröße (25); text(Stunde() + ":" + Minute() + ":" + Sekunde(), 50, 50); // die letzten gelesenen Millis, die vom Arduino-Text gesendet wurden ("Incoming elapsed:" + Mills, 50, 100); // der Strom, der seit dem ersten Einlesen vergangen ist Processing text("Local elapsed:" + (jetzt - firstReading), 50, 150); // Anzeige der aktuellen Differenz text("Diff:" + (mills - (now - firstReading)), 50, 200); // Prüfen, ob 1 Stunde vergangen ist und ob die erste Stunde die Differenz speichern if (((now - firstReading)>=3600000) &&(DiffPerHour ==0)){ DiffPerHour =Mills - (now - firstReading); } // Anzeige der ersten Differenz und der Differenz nach der ersten Stunde text("Diff after 1 hour:" + DiffPerHour, 50, 300);}void serialEvent(Serial myPort) { // ein Byte vom seriellen Port lesen inByte =meinPort.read(); if (init ==false) { // Wenn noch kein Handshake durchgeführt wurde, sehen Sie, ob das Handshake-Byte if (inByte =='Z') { // wenn das gelesene Byte Z ist myPort.clear(); // den Puffer der seriellen Schnittstelle löschen init =true; // Speichern Sie die Tatsache, dass wir das erste Hallo hatten myPort.write('Z'); // dem Arduino sagen, dass er mehr senden soll if (first ==0) { first =millis (); } } } else { // wenn es bereits das erste Hallo gab // Füge das letzte Byte vom seriellen Port zum Array hinzu if (inByte !=69) { // Prüfe nicht das Ende des Nachrichtenzeichens E if (bytesCount <14) { serialBytesArray[bytesCount] =inByte; bytesAnzahl++; } } if (inByte ==69) { // Ende der Nachricht // jetzt verstrichene lokale Zeit speichern =millis(); // ankommende Millis berechnen () Mühlen =0; for (int i =1; i <=bytesCount; i++) { Mills +=(serialBytesArray[i - 1] - 48) * pow(10, (bytesCount - i)); } // Sagen wir, wir sind bereit, die nächste Nachricht zu akzeptieren // wenn dies der erste Messwert ist, dann setze den ersten Unterschied if (firstReading ==100000) { firstReading =now; } myPort.write('Z'); // bytesCount zurücksetzen:bytesCount =0; } }}
 

Schaltpläne