Занимательная электроника - Юрий Ревич

_displayfunction |= 0x02; //russian codetable

Она устанавливает биты FT в состояние 1:0, соответствующее таблице ENGLISH_RUSSIAN. Сами коды кириллических символов одинаковы и для старого варианта HD44780 с «прошитой» русской таблицей, и для нового WS0010 (табл. 22.1). Подогнать под кодировку UTF-8 здесь их не удастся (и исправить перечеркнутый ноль тоже). В отличие от таблицы ASCII, в этих таблицах указаны только кириллические символы, отличающиеся от английских, потому в функции print () совпадающие буквы в обоих языках можно указывать напрямую, как обычно, а кириллические придется вставлять указанием их числового кода.

В табл. 22.1 приведены шестнадцатеричные коды символов (в строке записываются с предваряющим х), а также восьмеричные. В тексте программ на основе и без того совершенно нечитаемого языка С, на мой взгляд, восьмеричные выглядят компактнее, потому что требуют одного лишь предваряющего обратного слэша.

Обычные символы и коды можно писать вперемешку. Например, процедура замены английских названий дней недели на русские при выводе показаний часов DS1307 (см. далее) будет выглядеть, как показано в листинге далее. Сами часы выдают дни недели в цифровом виде, а соответствующие им англоязычные константы MON, TUE и т. п. уже определены в файле ds1307.h.

Подключение библиотеки LiquidCrystal

После подключения библиотеки LiquidCrystal к программе ее необходимо инициализировать, причем с указанием реальных контактов, к которым присоединяются выводы выбора индикатора RS, разрешения Е и линии данных. Индикаторы на базе HD44780 могут подключаться как по восьмипроводной, так и по четырехпроводной линии данных. Все реальные библиотеки в целях экономии числа соединений, естественно, выбирают второй способ. В нашем случае таких индикаторов два: четыре линии данных у них будут общие, а линии RS и Е различаются — ими мы будем обеспечивать выбор текущего дисплея.

Таким образом, тестовая программа для двух дисплеев WEH001602В, подключенных согласно схеме на рис. 22.1, будет выглядеть следующим образом:

Часы реального времени DS-1307

Модуль часов реального времени RTC на основе микросхемы DS-1307, предлагаемый в «Амперке», имеет один недостаток — к нему требуется батарейка редко встречающегося в продаже типоразмера CR1225, которую придется приобретать отдельно. Проблемой в дальнейшем это, однако, не станет: согласно спецификации, DS-1307 потребляют ток 0,5 мкА, так что в теории этой батарейки при ее емкости 48 мА-ч должно хватать примерно лет на десять — больше, чем ее гарантийный срок хранения. Надо учесть, что без установленной батарейки часы неработоспособны, и их не удастся даже запрограммировать.

Сам модуль представляет собой практически «голую» микросхему DS-1307 с установленными резисторами «подтяжки» для интерфейса 12С. К Arduino модуль подключается через штатные выводы аппаратного I2C (TWI) MK AVR, т. е. через контакты платы Arduino А4 (SDA) и А5 (SCL). Доступ к этому интерфейсу реализован в стандартной библиотеке Wire.h, поставляемой вместе со средой Arduino IDE. Подробно об интерфейсе I2С (другое название интерфейса: TWI, Two Wire Interface) можно прочесть в моей книге [21], здесь мы только укажем, что к нему одновременно могут подключаться до 128 устройств (различаются они программно по индивидуальному адресу). Поэтому на схеме к тем же выводам подключен еще и барометр, который мы рассмотрим позднее.

* * *

Заметки на полях

Следует отметить, что существует очень много библиотек Arduino для работы с часами DS-1307, и большинство из них не используют аппаратный порт I2C, предполагая подключение к другим цифровым выводам. Как рассказывается в моей книге [21], аппаратная реализация I2C (TWI) в AVR действительно оставляет желать лучшего. Но в данном случае мы пойдем именно этим путем — наш барометр тоже применяет тот же способ, а, значит, мы можем сэкономить на выводах, подключив эти устройства к одному и тому же интерфейсу. Что же касается неудобств реализации интерфейса, то все трудности здесь скрыты от нас создателями библиотеки.

* * *

Библиотеку RTC можно скачать с официального сайта Seeed[44]. Все взаимодействие программы с часами заключается в подключении библиотек ds1307.h и Wire.h, вызове функции инициализации clock.begin() и считывании показаний с помощью единственной функции clock.getTime(), которая обеспечивает обновление целого выводка скрытых переменных, таких как clock.hour, clock.minute и т. п. Потому основная проблема в программировании взаимодействия с часами не в том, чтобы периодически читать показания и выводить их на дисплей, а в том, как удобно и корректно организовать их начальную установку и периодическую коррекцию.

Установка часов

Привычную установку часов с помощью одной-двух кнопочек в современных условиях я считаю приемлемым методом только в случае самых простых радиолюбительских конструкций — подобных той, что рассматривалась в главе 20. Так как там мы еще не изучали последовательный порт и другие коммуникационные возможности контроллеров, то и не умели организовать установку часов иным способом. В устройствах, ориентированных на практическое применение, заставлять пользователя жать на кнопочки после каждого сбоя в питании — признак либо лени, либо крайней безграмотности разработчика.

Самым, вероятно, прогрессивным способом установки и коррекции встроенных часов будет полная автоматизация этого процесса — подобно тому, как это делает Windows, периодически обновляя внутренние часы через Интернет незаметно для пользователя. В случае готового доступа в Интернет это просто, а вот для автономного прибора потребуются соответствующие беспроводные функции. Их можно организовать двояким способом: либо через службы точного времени (так устроены некоторые серийные метеостанции), либо через подключение GPS-модуля, имеющего доступ к сигналам точного времени по определению.

Существует модуль Arduino DCF77 radio clock receiver, ориентированный на прием радиосигналов служб точного времени (известных, как DCF77)[45]. Способ имеет тот недостаток, что работает не везде, — так, модули, ориентированные на немецкий передатчик во Франкфурте-на-Майне, глохнут уже километрах в ста к востоку от Москвы. Как ни странно, но никаких серийно выпускаемых модулей (необязательно именно ориентированных на Arduino), предназначенных для приема сигналов российских служб точного времени, я так и не нашел — возможно, они просто неактуальны в связи с распространением спутниковых систем навигации.

Применение для этой цели приемников GPS (или GPS/Глонасс), конечно, более универсальный и повсеместно доступный способ. Но в нашем случае я счел это нецелесообразным — GPS-приемник удорожит нашу станцию примерно вдвое, а использоваться будет лишь изредка. Потому здесь мы пожертвуем полной автоматизацией, и сделаем процесс полуавтоматическим, через подключение к компьютеру.

Обновить время, раз в полгода подключив станцию к любому компьютеру, совсем несложно, тем более что никаких дополнительных аппаратных средств для этого не понадобится. В версии станции с SD-карточкой мы еще и будем хранить на ней софт, упрощающий этот процесс.

Скетч под названием Clock_set.ino для проверки функционирования и установки часов реального времени, подключенных по схеме рис. 22.1, можно скачать с сайта автора по ссылке http://revich.lib.ru/AVR/Meteoset.zip. Он принимает команды от компьютера и, в соответствии с принятым символом, выполняет ту или иную операцию. По приему символа «D» (десятичный код 68) контроллер переходит в режим установки часов из компьютера и ждет, что ему придут еще последовательно семь байтов в десятичной форме: год (младшие две цифры), месяц, дата, часы, минуты, секунды и день недели (понедельник — первый). В общем-то, последняя цифра не нужна, т. к. день недели полностью определяется остальными данными, но в часах его установка почему-то предусмотрена отдельно, и в библиотеке DS1307.h имеется соответствующая функция.

Со значением года создатели библиотеки придумали пользователю дополнительные заморочки. В сами часы загружается лишь один байт, соответствующий двум последним цифрам года, но почему-то при обращении к функциям установки из библиотеки DS1307.h нужно загружать двухбайтовое число, представляющее год полностью. Функции Windows, которые применяются в нашей Delphi-программе (см. далее), тоже выдают год целиком. Но чтобы не возиться с передачей двухбайтового числа через порт, мы в компьютерной программе вычитаем из значения года число 2000, затем в программе Clock_set.ino снова его прибавляем, а в библиотечных функциях (см. в конце файла DS1307.cpp из библиотеки RTC) оно опять вычитается, как и требуют часы. Глупость, конечно, но править библиотеку по столь незначительному поводу мы не станем. По окончанию установки часов контроллер выдает в «верхнюю» программу строку «Ok».