Utilizzare un orologio RTC con Arduino – Modulo Tiny RTC I2C – Visualizzazione su display I2C

Continuo la serie di post dedicati all’uso dell’RTC con integrato DS1307, in questa lezione viene suggerito come visualizzare su un display 16×2 Hitachi HD44780 1602 con modulo I2C PCF8574T: giorno della settimana, data e ora.
L’obiettivo che si vorrà raggiungere nei prossimi tutorial sarà quello di realizzare un timer programmabile da utilizzare in diverse esercitazioni di automazione.

Lo Schema di collegamento è il seguente:

Allego lo Sketch generale in cui ho inserito commenti di spiegazione sulle varie parti del codice e sull’utilizzo di specifiche funzioni.

Per quanto riguarda la libreria LiquidCrystal_I2C vi rimando alla lezione:
Utilizzo dell’LCD 16×2 Hitachi HD44780 1602 con modulo I2C PCF8574T

/* Prof. Maffucci Michele
   15.01.2020
   Orologio - v01
*/

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// La data e l'ora funzionano usando un RTC DS1307 collegato tramite I2C e Wire lib
#include "RTClib.h"

RTC_DS1307 rtc;

char stringa1[8]; // per memorizzare la stringa che include la data (dimensione massima data: 8 caratteri)
char stringa2[6]; // per memorizzare la stringa che include l'ora (dimensione massima ora: 6 caratteri)

// Variabile per la verifica della cancellazione del display
int chiaveCancella = 0;

// Array multidimensionale costituito
// da 7 righe (giorni della settimana)
// 4 colonne (le lettere che compongono il giorno più il carattere null con cui deve terminare una stringa)

char giornoDellaSettimana[7][4] = {"Dom", "Lun", "Mar", "Mer", "Gio", "Ven", "Sab"};

// Inizializzazione della libreria in cui è descritta la modalità di utilizzo dei pin dell'LCD,
// impostazione dell'indirizzo dell'LCD 0x27 di 16 colonne e 2 linee

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup () {

  lcd.begin();      // inizializzazione dell'LCD
  lcd.backlight();  // attivazione della retroilluminazione

  if (!rtc.isrunning()) {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("RTC non funzionante!");
    // la riga che segue permette di impostare data e ora prendendo l'informazione
    // dal computer a cui è collegato Arduino
    rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));
    // la riga che segue permette di impostare
    // esplicitamente da parte dell'utente data e ora
    // Gennaio 21, 2014 alle 3 del pomeriggio ybisognrà scrivere:
    // rtc.adjust(DateTime(2014, 1, 21, 3, 0, 0));
  }
}

void loop () {

/* Controllo del funzionamento dell'RTC all'interno del loop

   Il controllo della disconnessione dell'RTC viene effettuato anche all'interno del loop,
   se ciò non venisse effettuato, una disconnessione dell'RTC non permetterebbe la visualizzazione
   del messaggio "RTC non risponde", ma verrebbero visualizzati valori numerici errati.
   La successiva connessione dell'RTC farà riapparire data e ora, ma in una modalità non allineata,
   in cui saranno mostrati i valori numerici derivanti dalla precedente disconessione.
*/

  if (!rtc.isrunning()) {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("RTC non risponde");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("                ");
    chiaveCancella = 1;
  }

  else
  {
    if (chiaveCancella == 1) {
      
      /* La cancellazione del display avviene solamente una sola volta, solo se si è verificata
         una precedente disconnessione dell'RTC. L'azione è necessaria perché in fase
         di riconnessione dell'RTC appaiono sul display numeri non coerenti.
         La cancellazione potrebbe essere effettuata  direttamente nel corpo della prima if,
         ma ciò causerebbe un flikering del testo.
      */
      
      lcd.clear();
      chiaveCancella = 0;
    }

    DateTime now = rtc.now();

    lcd.setCursor(0, 0);

    // estrae dall'array giornoDellaSettimana il nome del giorno
    lcd.print(giornoDellaSettimana[now.dayOfTheWeek()]);
    lcd.setCursor(5, 0);

    /*
      int sprintf(char *str, const char *format, ...);
      ha lo stesso funzionamento della printf, con la differenza che
      l'output non sarà visualizzato sullo schermo (standard output), ma
      immagazzinato nel vettore str

      %d è uno dei possibili specificatori di formato che può essere usato nella sprintf
      ha il compito di indicare alla funzione (la sprintf) il tipo della variabile che deve essere
      visualizzata, in questo caso con d indichiamo decimale.
      Con %02d si specifica la stampa di solo due numeri decimali.
    */

    sprintf(stringa1, "%2d/%02d/%d", now.day(), now.month(), now.year());
    lcd.print(stringa1);
    lcd.setCursor(0, 1);
    sprintf(stringa2, "%02d:%02d:%02d", now.hour(), now.minute(), now.second());
    lcd.print(stringa2);
    delay(1000);
  }
}

Di seguito riprendo quanto già inserito nei commenti:

char giornoDellaSettimana[7][4] = {"Dom", "Lun", "Mar", "Mer", "Gio", "Ven", "Sab"};

Definisce un Array multidimensionale costituito da 7 righe, i giorni della settimana e 4 colonne, le lettere che compongono il giorno (3 lettere) più il carattere null con cui deve terminare una stringa.

...
 if (!rtc.isrunning()) {
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("RTC non risponde");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("                ");
    chiaveCancella = 1;
  }
...

Il controllo della disconnessione dell’RTC viene effettuato anche all’interno del loop, se ciò non venisse eseguito, una disconnessione dell’RTC non permetterebbe la visualizzazione del messaggio “RTC non risponde”, ma verrebbero mostrati valori numerici errati. La successiva connessione dell’RTC farà riapparire data e ora, ma in una modalità non allineata, in cui saranno mostrati i valori numerici derivanti dalla precedente disconessione.

...
  else
  {
    if (chiaveCancella == 1) {
      
      /* La cancellazione del display avviene solamente una sola volta, solo se si è verificata
         una precedente disconnessione dell'RTC. L'azione è necessaria perché in fase
         di riconnessione dell'RTC appaiono sul display numeri non coerenti.
         La cancellazione potrebbe essere effettuata  direttamente nel corpo della prima if,
         ma ciò causerebbe un flikering del testo.
      */
      
      lcd.clear();
      chiaveCancella = 0;
    }
...

La cancellazione del display avviene una sola volta, solo se si è verificata una precedente disconnessione dell’RTC. L’azione è necessaria perché in fase di riconnessione dell’RTC appaiono sul display numeri non coerenti. La cancellazione potrebbe essere effettuata direttamente nel corpo della prima if, ma ciò causerebbe un flikering del testo così come appare nell’immagine che segue:

sprintf(stringa1, "%2d/%02d/%d", now.day(), now.month(), now.year());

int sprintf(char *str, const char *format, …); ha lo stesso funzionamento della printf, con la differenza che l’output non sarà visualizzato sullo schermo (standard output), ma immagazzinato nel vettore str.

%d è uno dei possibili specificatori di formato che può essere usato nella sprintf ha il compito di indicare alla funzione (la sprintf) il tipo della variabile che deve essere visualizzata, in questo caso con d indichiamo decimale. Con %02d si specifica la stampa di solo due numeri decimali.

Per i miei allievi:

Esercizio 1

Modificare lo sketch proposto in modo che la retroilluminazione dello schermo venga spenta dopo 15 secondi e la pressione di un pulsante la riattivi.

Esercizio 2

Modificare lo sketch realizzato al punto 2 inserendo anche un sensore DHT11 che mostra temperatura ed umidità dell’ambiente.

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