المدخل للتعامل مع ساعة الوقت الحقيقى(RTC) والميكروكونترولر PIC والميكروسى:

F.Abdelaziz · 03-09-2012, 09:37 PM

المدخل للتعامل مع ساعة الوقت الحقيقى(RTC) والميكروكونترولر PIC والميكروسى:

مقدمة :

ساعة الزمن الحقيقى RTC - Real Time Clock :
بعد أن درسنا الاتصال عن طريق الناقل I2C يمكننا الآن دراسة جهاز يستخدم على نطاق واسع فى مختلف المعدات الصناعية , ساعة الزمن الحقيقى , ويعرف اختصارا RTC . هناك عدد كبير من من رقائق RTC فى السوق , سوف نتناول إحداها وهى DS1307.

الدائرة المتكاملة DS1307 :

هذه الرقاقة هى ساعة كاملة للوقت الحقيقى , فهى توفر الثوانى والدقائق والساعات والأيام والشهور والسنين . يمكننا البرمجة بشكل فردى لأى من هذه الخيارات فى أى وقت من البرنامج عن طريق الاتصال عبر الناقل I2C . هذه الساعة يمكن أن تعمل بنظام 12 ساعة أو بنظام 24 ساعة وبنظام AM / PM .

خواص الساعة :

عداد للثوانى والدقائق والساعات والأيام وأيام الإسبوع والشهور والسنوات وهى مبرمجة مسيقا حتى عان 2100 , تقوم الساعة بعد الشهور ذات 31 يوم وذات 28 يوم (فبراير) كما تتضمن أيان الإسبوع (Monday, Tuesday, Wednesday ...) .
دخلها بطارية خارجية بجهد 3 فولت .
سهلة التعامل عن طريق بروتوكول الناقل IC2 .
تستهلك أقل من 500 نانو أمبير عند العمل بالبطارية .
مدى درجة حرارة التشغيل -40 º C to +85 º C .
جهد التشغيل العادى 5V DC .
تردد التشغيل 100KHz .

الأطراف :

F.Abdelaziz · 03-09-2012, 09:41 PM

الأطراف :

فى هذا الموضوع سوف نستخدم دائرة متكاملة كساعة للوقت الحقيقى . هذه الدائرة المتكاملة تقوم بإدارة التوقيت timing مثل الساعة . بعض هذه الدوائر المتكاملة يقوم أيضا بإدارة التاريخ date مثل مفكرة التقويم calendar . الميزة الرئيسية هى أن لها نظام بطارية احتياطية backup والذى يحافظ على عمل الساعة حتى فى حالة انقطاع القدرة . كل ما هو مطلوب تيار صغير جدا لحفظ الدائرة المتكاملة للزمن الحقيقى على قيد الحياة . يتم توفير ذلك , فى معظم الحالات, عن طريق خلية (بطارية) ليثيوم مصغرة بشكل العملة وبجهد 3 فولت 3V. لذلك حتى لو تم فصل النظام المدمج بساعة وقت حقيقى RTC فإن وحدة (موديول) RTC يكون متيقظا ويعمل عن طريق البطارية الاحتياطية . هذه التقنية هى المستخدمة فى توقيت الكومبيوتر الشخصى أيضا . إذا فتحت غطاء الكومبيوتر الخاص بك فسوف تلاحظ وجود بطارية صغيرة فى شكل قطعة النقود بالمازر بورد . فى هذا المشروع سوف نستخدم دائرة الوقت الحقيقى الشهيرة والمسماة DS1307 , والتى تدعم الاتصال بالناقل IC2 .

الدائرة المتكاملة DS1307 هى واحدة من أشهر الدوائر المتكاملة كساعة للومن الحقيقى RTC , وهى صناعة شركة مكسيم maxim . فيها يتم نقل البيانات تسلسليا من خلال الناقل I2C ذات الاتجاهين . توفر الدائرة المتكاملة معلوات : الثوانى والدقائق والساعات وتاريخ اليوم والشهر والسنة . تاريخ نهاية الشهر يتم ضبطه تلقائيا للأشهر الأقل من 31 يوم , وتتضمن تصحيحات للسنى الكبيسة . تعمل الساعة إما بصيغة 24 ساعة 24-hour أو بصيغة 12 ساعة 12- hour مع مبين صباح / مساء AM/PM . الدائرة المتكاملة DS1307 ببناءها الداخلى دائرة تحسس للقدرة والتى تقوم بكشف غياب القدرة وتلقائيا تقوم بالتحويل إلى المصدر الاحتياطى .
الخط SCL والخط SDA يحتاج لمقاومات سحب لأعلى بالقيمة 4.7K . الدائرة المتكاملة DS1307 تستخدم بلورة كريستال خارجية بتردد 32.768kHz وتتصل بطارية 3V بالطرف VBATكمصدر احتياطى . عند هبوط الجهد الموجب VCC عن VBAT , يتحول الجهاز إلى نظام التيار المنخفض بالبطارية الاحتياطية . حال رجوع القدرة يتحول الجهاز من البطارية إلى Vcc عندما يكون Vcc أكبر من VBAT +0.2V ويتعرف على المداخل عندما يكون Vcc أكبر من 1.25 x VBAT .
سجلات DS1307 :

F.Abdelaziz · 03-09-2012, 09:44 PM

سجلات DS1307 :

يتم الحصول على معلومات الوقت والتقويم بواسطة قراءة بايتات السجل المناسب . الجدول السابق يبين سجلات RTC . يستخدم السجل نظام الأعداد الثنائية المكودة عشريا BCD (Binary Coded Decimal) لحفظ القيم . على سبيل المثال لنأخذ السجل الموجود بالعنوان 01h , فهو يحفظ الدقائق MINUTES . لنفرض أن الزمن 13 دقيقة 13 minutes , عندئذ سوف يقوم بحفظها كمايلى :

لذلك يكون القيمة السداسية عشر الموجودة بسجل الدقائق الذى عنوانه "01h" هى "0x13" . يجب عليك تحويلها إلى عشرى (حتى يمكن عرضها فيما بعد على شاشة وحدة عرض LCD ) . يمكن القيام بذلك بالطريقة التالية :
// Assuming the value "0x13" is store in a variable named "sec"
sec = ((sec & 0xF0) >> 4)*10 + (sec & 0x0F);
سجل أيام الاسبوع يتزايد عند منتصف الليل . القيم المقابلة لأيام الاسبوع تحدد بمعرفة المستخدم ولكن يجب أن تكون متسلسلة ( بمعنى إذا كان الواحد 1 يساوى يوم الأحد Sunday , عندئذ يكون 2 تساوى يوم الاثنين Monday وهكذا ) الوقت والتاريخ الغير منطقى يتسبب فى عملية غير محددة .
البت Bit 7 بالسجل "0" هى بت "توقف الساعة" clock halt (CH) . عند تعيين هذه البت بواحد "1" , يتم عدم تمكين المذبذب . وعندما تكون بصفر "0" يتم تمكين المذبذب . عند بداية تطبيق القدرة للجهاز تكون سجلات التوقيت time والتاريخ date فى حالة تصفير reset بالقيم :
01/01/00 01 00:00:00 (MM/DD/YY DOW HH:MM:SS) . البت CH بالسجل الثانى سوف تتحدد بواحد "1" يمكن إيقاف الساعة عندما لا نحتاج لوظائف حفظ التوقيت , حيث يتم تقليل التيار .
الدائرة المتكاملة DS1307 يمكن أن تعمل فى أى من النظام 12-hour أو النظام 24-hour . البت Bit 6 لسجل الساعات هى بت تحديد هذا النظام . فى النظام . عندما تكون مرتفعة يتم اختيار النظام 12-hour . فى النظام 12-hour البت bit 5 هى بت AM/PM , عندما تكون مرتفعة يتم اختيار PM . فى النظام
24-hour , البت bit 5 تكون البت الثانية لعشرات الساعات 10-hour bit (20 to 23 hours) . قيمة الساعات يجب إعادة إدخالها كلما تغيرت بت اختيار النظام 12/24-hour .
ناقل البيانات I2C DATA BUS :

F.Abdelaziz · 03-09-2012, 09:51 PM

ناقل البيانات I2C DATA BUS :
يجب أن يتم التحكم بالناقل عن طريق جهاز "ماستر" master ( وهو الميكروكونترولر فى هذه الحالة) والذى يقوم بتوليد نبضات الساعة التسلسلية (SCL) , للتحكم فى الوصول للناقل , وتوليد حالة "البدء" START وحالة "الإيقاف" STOP . الجهاز DS1307 يعمل "تابع" slave بالناقل I2C .
كل نقل للبيانات يتم بدءه (إطلاقه) بحالة "البدء" START وإنهاءه بحالة "الإيقاف" STOP . عدد البايتات المنقولة بين حالة البدء وحالة الإيقاف غير محدودة , وتحدد بواسطة الجهاز الماستر . أول بايت يتم إرسلها بواسطة الماستر مكونة من : 7 بتات 7-bit تمثل عنوان التابع ( وهى 1101000 للجهاز DS1307 ) متبوعة ببت "الاتجاه" direction bit (R/W) , وتكون بصفر "0" للكتابة وبواحد "1" للقراءة . يلى ذلك عدد من بايتات المعلومات . يعيد (يرد) التابع ببت "تسلم" acknowledge بعد كل بايت يستقبله .يتم نقل البيانات بنقل البت ذات الأهمية القصوى (MSB) أولا .

الشىء المثير للاهتمام هو أنك لن تعانى مع كل هذه الأشياء . إذا كنت تستخدم المترجم الميكروسى , يمكنك استخدام الدوال المدمجة للناقل I2C .
البرمجة :