Arduino 入門 Lesson 53 【Real Time Clock モジュール その４】

こにんちは、管理人のomoroyaです。

センサーの使い方の基本を学習する入門編。

 

世の中には、まだまだ色々なセンサーがあります。

これからも、色々なセンサーで遊んでいきます。

 

本記事はLesson 53 【Real Time Clock モジュール その４】です。

Lesson 52では「1602 LCD モジュール」を使って「デジタル時計」を作りました。

ライブラリを使わないためスケッチが長い・・・。

簡単に作るならライブラリ使用がおすすめ！

ということで、本Lessonではライブラリを使用した短めのスケッチを紹介します。

簡単にスケッチを描きたい場合、ライブラリ使用が便利。

機能が簡易的なものから、機能が豊富なものまでたくさんあります。

海外サイトが主ですが・・・。

 

本Lessonで使用する「Real Time Clock モジュール」は以下が同等品となります。
※搭載IC：DS1302　prime対応品　出荷元：Amazon

 

電池はCR2032 をご用意ください

 

1602 LCDモジュールはこちら。

 

Arduino入門編の解説にて使用しているArduinoは互換品です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソースであり複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

正規品（Arduino UNO R3）の本体単品がほしい方はこちらとなります。

 

Arduino入門編2では「Arduino UNO R4 Minima」「Arduino UNO R4 WIFI」にて遊ぶため今のところは正規品を使用。（まだ互換品が・・・ほぼない）

 

 

はじめに

本LessonはLesson 52で学習した内容をライブラリを使うことでスケッチを短くします。

動作を学習するわけでない場合は、ライブラリを使うのが便利です。

 

下記は説明が同じとなるため、Lesson 52を学習している場合は飛ばしましょう。

LCD編では、「DS1302」から下記のデータを引っ張り出します。

１行目表示：「年レジスタ」「月レジスタ」「日レジスタ」「曜日レジスタ」
２行目表示：「時レジスタ」「分レジスタ」「秒レジスタ」

• 秒レジスタ：00～59
• 分レジスタ：00～59
• 時レジスタ：01～12(12時間制)／00～23(24時間制)
• 日レジスタ：01～31
• 月レジスタ：01～12
• 曜日レジスタ：1～7
• 年レジスタ：00～99
• ライトプロテクトレジスタ

 

Lesson 50でもお伝えしましたがデータシートは下記で閲覧可能です。

秋月電子で「DS1302」を検索。

403- 現在メンテナンス中です。

…

akizukidenshi.com

 

もしくは、直接メーカーページを確認。(※メーカーページでDS1302で検索）

ミックスド・シグナルおよびデジタル信号処理IC | Analog Devices

アナログ・デバイセズは、アナログ、ミックスド・シグナル、DSP集積回路の設計／製造のグローバル・リーダーであり、最も厳しいエンジニアリング課題を解決する手助けとなります。…

www.maximintegrated.com

 

Lesson 53 目標

本Lessonの目標は以下です。

いつものように、遊ぶことが重要です。

 

動作の理屈を理解するためにはデータシートを読み込む必要があり！

回路がわからなくても遊べる、使える、作れるのがArduino の良いところ。

もちろん、データシート読めなくても遊べます。

 

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

使用する電子部品は「RTCモジュール」「1602 LCD モジュール」「ポテンショメータ」の３つ。

LCDモジュールの輝度調整にポテンショメータ、いわゆる「可変抵抗器」「半固定抵抗器」などがあると便利です。

内容は、Lesson 52と同じ。

結線が残っていれば、そのまま使えます。

 

必要なもの

ここもLesson 52と同じ。

• USB接続用のPC（IDE統合環境がインストールされたPC）
  →管理人が勝手に比較したBTOメーカーを紹介しています。
• UNO R3(以下UNO)、おすすめUNO互換品（ELEGOO）
• PCとUNOを接続するUSBケーブル
• ブレッドボード安価（大）、ブレッドボード安価（中）
  ※おすすめブレッドボード（大）、おすすめブレッドボード（中）
• RTC リアル タイム クロック モジュール
• 1602 LCD ディスプレイモジュール → Lesson 16で解説しています。
• ポテンショメータ（可変抵抗器） → Lesson 12で解説しています。
• M-M Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）
• M-F Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）

※ブレッドボードはセンサとUNOを直接つなぐ場合不要です。
※ジャンパワイヤーは「M-M」「M-F」を必要に応じて使い分けてください。

 

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メス オス-オス メス –メス」の３種類を揃えておくことをお勧めします。

短めが使いやすい場合も。

 

抵抗も単品で揃えるよりはセットをおすすめします。

 

抵抗、LEDなどを個別でセット品を購入しても、そんなに使わない！

という方は、「電子工作基本部品セット」が使い勝手が良い。

 

使用部品説明

使用部品もLesson 52と同じ。

「RTCモジュール」の詳細は・・・
　⇒ Arduino 入門 Lesson 50 【Real Time Clock モジュール】

「1602 LCD モジュール」の詳細は・・・
⇒ Arduino 入門 Lesson 16 【LCD モジュール編】

「可変抵抗器」「半固定抵抗器」の詳細は・・・
⇒ Arduino 入門 Lesson 12 【ポテンショメータ編】

をご確認ください。

実物写真だけ載せておきます。

 

RTCモジュール「DS1302」　実物写真

「RTCモジュール」の実物写真。

⇒ Arduino 入門 Lesson 50 【Real Time Clock モジュール】

 

1602 LCD モジュール　実物写真

こちらが「1602 LCD モジュール」の実物写真。

⇒ Arduino 入門 Lesson 16 【LCD モジュール編】

 

ポテンショメータ　実物写真

こちらが「可変抵抗器」「半固定抵抗器」の実物写真。
※ポテンショメータ

⇒ Arduino 入門 Lesson 12 【ポテンショメータ編】

 

各電子部品　仕様

各電子部品の仕様も各Lessonにてご確認ください。

「RTCモジュール」の詳細は・・・
　⇒ Arduino 入門 Lesson 50 【Real Time Clock モジュール】

「1602 LCD モジュール」の詳細は・・・
⇒ Arduino 入門 Lesson 16 【LCD モジュール編】

「可変抵抗器」「半固定抵抗器」の詳細は・・・
⇒ Arduino 入門 Lesson 12 【ポテンショメータ編】

 

実践 回路作成とコード作成

ここからが本題になります。

Lesson 52ではライブラリを使わずにRTCモジュールを制御していました。

Lesson 53では、ライブラリを使うことでスケッチを簡単にします。

「1602 LCD モジュール」はArduino標準ライブラリを利用します。

 

最初に回路図を確認してください。

次に、回路図に合わせて部品を接続します。

最後にライブラリを使ったスケッチを書いて、LCDモジュールを用いたデジタル時計を作っていきましょう。

 

Arduinoのピン配置を確認したい方は番外編02を参照してください。

 

回路図

回路図もLesson 52と同じ。

「RTCモジュール」「1602 LCD モジュール」「ポテンショメータ」をそれぞれ接続していきます。

Arduinoはデジタル入出力ピンを使用。

• RTCモジュール：2、3、4
• 1602 LCDモジュール：7、8、9、10、11、12

あとは、５VとGNDのみ。

 

回路図がこちら。

 

 

こちらがブレッドボード図。

 

 

回路図は「fritzing」を利用しています。

「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

 

接続

接続もLesson 52と同じ。

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

部品は「RTCモジュール」「1602 LCD モジュール」「ポテンショメータ」の３つ。

配線が、かなりややこしいですが・・・

Lesson 16の復習と思って接続していきましょう。

「RTCモジュール」と接続するジャンパーワイヤーはF-Mを使用してます。

 

使用するポートは、デジタル入出力ピンの

• RTCモジュール：2、3、4
• 1602 LCDモジュール：7、8、9、10、11、12

あとは電源である5V、GND。

穴に挿入しづらいときは、ラジオペンチなどを使用してください。

 

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してUNOにプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

 

コマンド説明

これまで学習してきた関数しか使いません。

新しいコマンドはなし。

 

サンプルコード

ここからがLesson 53の本題。

Lesson 52のスケッチをライブラリを使ったものに変更します。

使用するライブラリは「DS1302.h」。

良さげなものがないかと、海外サイトを巡りにめぐってきました。。。

Lesson 50のもとのとは異なります。

 

★このライブラリを使えば、2桁問題も何事もなく解決です。

//Lesson 52 デジタル時計を作って遊ぶスケッチ（for 1602 LCDモジュール）
//ライブラリ使用による簡易化
//https://omoroya.com/
//使用部品
//RTCモジュール：https://omoroya.com/arduino-lesson50/
//1602 LCDモジュール：https://omoroya.com/arduino-lesson16/
//ポテンショメータ：https://omoroya.com/arduino-lesson12/

//RTCモジュール(DS1302)用ライブラリ
#include <DS1302.h>

//1602 LCDモジュール用ライブラリ
#include <LiquidCrystal.h>

// PINの割り当て(for RTC(DS1302) Module)
DS1302 rtc(4, 3, 2); //4:SCLK(clk) 3:I/O(dat) 2:CE(rst)

// 変数の生成とPINの割り当て(for 1602 LCD Module)
// rs:7 en:8 d4:9 d5:10 d6:11 d7:12　に対応
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

void setup()
{
  // LCDの行と列を設定
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("omoroya (^^)");
  // 2行目の表示
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Start Clock!");
  delay(2000);
  lcd.clear(); //LCDの表示を消し、カーソルを左上隅に配置。

  //time setting
  rtc.halt(false);
  rtc.writeProtect(false);
  rtc.setDOW(MONDAY);         
  rtc.setTime(23, 59, 50);      
  rtc.setDate(9, 5, 2021);    
  rtc.writeProtect(true);
}

void loop(){
  lcd.clear();  
  lcd.setCursor(0,0);
  //FORMAT setting
  //FORMAT_BIGENDIAN:2021-05-09;FORMAT_LITTLEENDIAN:09-05-2021
  lcd.print(rtc.getDateStr(FORMAT_LONG,FORMAT_LITTLEENDIAN, '/'));
  
  //year, maonth, day
  //lcd.setCursor(11,0);//FORMAT_LITTLEENDIAN
  lcd.setCursor(11 ,0);//FORMAT_BIGENDIAN
  lcd.print(rtc.getDOWStr());
  lcd.setCursor(14,0);
  lcd.print(".   ");
  
  //hour, minutes, seconds
  lcd.setCursor(0, 1) ;
  lcd.print(rtc.getTimeStr());
  delay(1000);
}

 

ライブラリを使うことでLesson 52のスケッチが半分以下になりました。

 

動作確認

では、さっそく動作を確認していきます。

1. 好きな時間に設定（スケッチ内で指定）
2. 書き込み実行

「1602 LCD モジュール」にスケッチにて設定した時刻が表示されます。

本Lessonでは「2021年5月9日（日）23時59分50秒」に設定。

10秒後に「2021年5月10日（火）00時00分00秒」に変われば成功です。

 

■初期表示

• omoroya表示

 

■時計表示スタート

• 1行目：「09/05/2021 Sun.」
• 2行目：「23:59:50」

 

■10秒後

• 1行目：「10/05/2021 Mon.」
• 2行目：「00:00:00」

59秒　→　00秒　に変わる瞬間の写真を2枚。

 

自作していたときに悩んでいた2桁問題もまったく問題なし。

ライブラリってやっぱり便利！！！

 

まとめ

本Lessonは、以下を目標としました。

 

ライブラリを使うことで、やりたいことが簡単にできます。

探せば色々なライブラリを見つけられるので好みのライブラリをさがすのも1つの手段。

といっても海外のサイトになりますが・・・。

日本では、あまりないんですよね。

なんででしょうね、誰か教えてください！

 

Lesson 53 【Real Time Clock モジュール その４】 はここまで。

もっと、マイコンで遊ぶことが日本でも普及しないかなと最近思う管理人。

 

次回、Lesson 54は 【MQ-3 アルコールセンサ その１】。

MQセンサは色々な種類があります！

Arduino 入門 Lesson 54 【MQ-3 アルコールセンサ その１】

本記事はLesson 54 【MQ-3 アルコールセンサ】です。「MQセンサ」は空気質（気体）を調べるセンサで種類も色々。本LessonではMQ-3を使って遊んでみます。MQ-3はアルコールが検出可能。アルコールであれば、お家にあるもので比…

omoroya.com

 

 

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