Já faz um bom tempo que escrevi sobre o display gráfico LCD 128×64 aqui no blog, e sempre recebo mensagens de usuários perguntando como eu posso atualizar o display de acordo com dados de sensores e módulos. Assim, hoje vou mostrar como usar o módulo RTC DS3231 com Arduino e display gráfico 128×64, montando um relógio como esse, que além da data e hora mostra também a temperatura ambiente:
O módulo DS3231 é um módulo RTC (Real Time Clock, ou Relógio de Tempo Real), que conta com um sensor de temperatura e é muito mais preciso do que os modelos anteriores DS1302 ou DS1307, já que possui um cristal oscilador embutido.
Esse módulo tem a comunicação por interface I2C e aceita alimentação de 3,3 à 5V, trabalhando com nível de sinal de 5V. Uma bateria no módulo garante que as informações de data e hora não sejam perdidas em caso de falta de alimentação do circuito.
Circuito relógio com DS3231
No nosso circuito vamos utilizar o display gráfico LCD 128×64, um potenciômetro para ajuste do contraste do display (usei um de 10K), o módulo RTC DS3231 e um push button.
Para maiores informações sobre a pinagem e funcionamento desse display, veja o post Display gráfico LCD 128×64 – ST7920.
O módulo RTC é conectado ao Arduino nos pinos A4 (SDA) e A5 (SCL). O botão está conectado ao pino digital 3, com o resistor pull-up interno do Arduino habilitado via software.
Programa display LCD 128×64 e RTC DS3231
O programa utiliza algumas bibliotecas que você terá que instalar antes de compilar. Descompacte as bibliotecas e coloque-as dentro da pasta LIBRARIES da IDE do Arduino. São elas:
Separei o programa em duas telas: a primeira (tela_1), mostra o relógio analógico, o relógio digital, e também a data atual e a temperatura.
A segunda tela (tela_2), mostra o relógio digital, o dia da semana, a data e as informações de temperatura atual, temperatura mínima e temperatura máxima. As telas são selecionadas ao pressionar o push button, ligado ao pino digital 3.
A biblioteca u8glib (até onde eu sei), não permite que você desenhe apenas uma “parte” da tela. Assim, quando é selecionada a rotina de desenho da tela, toda a memória do display é reescrita, logo precisamos desenhar novamente as bordas, textos, valores, etc.
Essa biblioteca também é um pouco pesada, principalmente quando você utiliza muitas fontes dentro do programa. O código abaixo, por exemplo, ocupou quase 29 dos 32K disponíveis no Arduino Uno.
//Programa: Display LCD 128x64 e RTC DS3231
//Autor: Arduino e Cia
#include <U8glib.h>
#include <DS3232RTC.h>
#include <Streaming.h>
#include <Time.h>
#include <Wire.h>
//A linha abaixo define as conexoes do display e deve ser
//ajustada conforme o modelo utilizado
U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g(6, 5, 4 , 7); //Enable, RW, RS, RESET
int X2 = 0;
int Y2 = 0;
int X3 = 0;
int Y3 = 0;
float angulo = 0;
int posicao = 0;
int posicaoh = 0;
int temperatura =0;
int min_temp = 500;
int max_temp = -500;
int ScreenWith = 128;
int ScreenWithC = 96;
int ScreenHeight = 64;
int ScreenHeightC = 32;
#define botao 3
int estado_botao = 0;
char* dia_da_semana[]={
"Dom", "Seg", "Ter", "Qua", "Qui", "Sex", "Sab"};
void tela_1()
{
u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
//Mostra temperatura
u8g.setPrintPos(20, 30);
u8g.print(temperatura);
u8g.drawStr( 42, 30, "C");
u8g.drawCircle(37, 34, 2);
mostra_relogio_digital();
//Mostra relogio analogico
fundo_relogio();
//Atualiza Ponteiro de horas
desenha_ponteiro(hour()-1, 12.0, 10);
//Atualiza Ponteiro de minutos
desenha_ponteiro(minute()-5, 60.0, 19);
//Atualiza Ponteiro de segundos
desenha_ponteiro(second()-5, 60, 21);
}
void tela_2()
{
u8g.drawRFrame(0, 0, 128, 64, 3);
u8g.drawRFrame(68, 4, 55, 56, 2);
mostra_relogio_digital();
u8g.setFont(u8g_font_5x8);
u8g.drawStr( 78, 35, "MIN");
u8g.drawStr( 78, 53, "MAX");
u8g.setFont(u8g_font_6x13);
u8g.setPrintPos(25, 41);
u8g.print(dia_da_semana[(weekday()-1)]);
//Mostra temperatura atual
u8g.setPrintPos(83, 19);
u8g.print(temperatura);
u8g.drawStr( 105, 19, "C");
u8g.drawCircle(100, 12, 2);
//Mostra temperatura minima
u8g.setPrintPos(98, 36);
u8g.print(min_temp);
u8g.drawCircle(113, 29, 2);
//Mostra temperatura maxima
u8g.setPrintPos(98, 54);
u8g.print(max_temp);
u8g.drawCircle(113, 47, 2);
}
void desenha_ponteiro(float valor, float rotacao, int Radius)
{
angulo = valor * 2.0 * 3.1415 / rotacao - 1,5707;
X2 = ScreenWithC + Radius * cos(angulo);
Y2 = ScreenHeightC + Radius * sin(angulo);
u8g.drawLine(ScreenWithC, ScreenHeightC, X2, Y2);
}
void fundo_relogio()
{
u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 27);
u8g.drawCircle(ScreenWithC, ScreenHeightC, 1);
u8g.setFont(u8g_font_6x13);
u8g.setFontPosTop();
u8g.drawStr(90, 9, "12");
u8g.drawStr(114, 25, "3");
u8g.drawStr(94, 44, "6");
u8g.drawStr(74, 25, "9");
for(int traco_minuto = 0; traco_minuto<12; traco_minuto++)
{
//Desenha linhas relogio analogico
angulo = traco_minuto / 12.0 * 2 * 3.1415;
X2 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
Y2 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
X3 = ScreenWithC + 25 * cos(angulo);
Y3 = ScreenHeightC + 25 * sin(angulo);
u8g.drawLine(X2, Y2, X3, Y3);
}
}
void mostra_relogio_digital()
{
//Mostra a data
u8g.setFont(u8g_font_5x8);
u8g.setPrintPos(8, 55);
u8g.print(day());
u8g.drawStr( 19, 55, "/");
u8g.setPrintPos(24, 55);
u8g.print(month());
u8g.drawStr( 35, 55, "/");
u8g.setPrintPos(41, 55);
u8g.print(year());
//Mostra hora e minutos
u8g.drawRBox(3, 4, 62, 21,2);
u8g.setColorIndex(0);
u8g.setFont(u8g_font_fub17);
u8g.drawStr(29,21,":");
//Acerta a posicao do digito caso a hora
//seja menor do que 10
if (hour() < 10)
{
u8g.drawStr(3,23,"0");
posicaoh = 16;
}
else posicaoh = 3;
u8g.setPrintPos(posicaoh, 23);
u8g.print(hour());
//Acerta a posicao do digito caso o minuto
//seja menor do que 10
if (minute() < 10)
{
u8g.drawStr(38,23,"0");
posicao = 51;
}
else posicao = 38;
u8g.setPrintPos(posicao ,23);
u8g.print(minute());
u8g.setColorIndex(1);
}
void setup()
{
pinMode(3, INPUT_PULLUP);
Serial.begin(9600);
if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_R3G3B2 )
u8g.setColorIndex(255); // white
else if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_GRAY2BIT )
u8g.setColorIndex(3); // max intensity
else if ( u8g.getMode() == U8G_MODE_BW )
u8g.setColorIndex(1); // pixel on
setSyncProvider(RTC.get);
Serial << F("RTC Sync");
if (timeStatus() != timeSet) Serial << F(" FAIL!");
Serial << endl;
}
void loop()
{
temperatura = RTC.temperature() / 4.;
if (temperatura >= max_temp)
{
max_temp = temperatura;
}
if (temperatura <= min_temp)
{
min_temp = temperatura;
}
static time_t tLast;
time_t t;
tmElements_t tm;
//Verifica se foi setado um novo horario
//Formato: ano, mês, dia, hora, minuto, segundo
if (Serial.available() >= 12) {
int y = Serial.parseInt();
if (y >= 100 && y < 1000)
Serial<<F("Erro: Ano deve ter dois ou quatro digitos!") <<endl;
else {
if (y >= 1000)
tm.Year = CalendarYrToTm(y);
else //(y < 100)
tm.Year = y2kYearToTm(y);
tm.Month = Serial.parseInt();
tm.Day = Serial.parseInt();
tm.Hour = Serial.parseInt();
tm.Minute = Serial.parseInt();
tm.Second = Serial.parseInt();
t = makeTime(tm);
RTC.set(t);
setTime(t);
Serial << F("Horario modificado para: ");
printDateTime(t);
Serial << endl;
while (Serial.available() > 0) Serial.read();
}
}
t = now();
if (t != tLast) {
tLast = t;
printDateTime(t);
Serial << endl;
}
//Verifica se o botao foi pressionado
boolean valor_botao = digitalRead(3);
if (valor_botao != 1)
{
while(digitalRead(3) != 1)
{
delay(100);
}
// Inverte o estado
estado_botao = !estado_botao;
}
//picture loop
u8g.firstPage();
do {
if (estado_botao == 0)
{
tela_1();
}
if (estado_botao == 1)
{
tela_2();
}
}
while( u8g.nextPage() );
delay(10);
}
//Mostra data e hora na serial
void printDateTime(time_t t)
{
printI00(day(t), 0);
Serial << monthShortStr(month(t)) << _DEC(year(t));
Serial << ' ';
printI00(hour(t), ':');
printI00(minute(t), ':');
printI00(second(t), ' ');
}
//Correcao para imprimir "00" ao inves de "0" caso
//o valor seja menor do que 10
void printI00(int val, char delim)
{
if (val < 10) Serial << '0';
Serial << _DEC(val);
if (delim > 0) Serial << delim;
return;
}Carregue o programa e pressione o botão para alternar entre as telas. Para setar a data e a hora do módulo RTC DS3231, utilize o serial monitor e digite as informações no formato
ano, mês, dia, hora, minuto, segundo
Se você digitou as informações corretamente, a mensagem “Horario modificado para….” será exibida:
Para finalizar, um vídeo do projeto em funcionamento:
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