RTC 实时时钟

本节课来学习使用 MicroPython 中的 RTC 模块。

实验原理

RTC 全称为实时时钟（Real-time Clock），是一种与 CPU 互不干扰，独立于 CPU 运行的计时设备。

RTC 主要用于在计算机系统关机时，保存计算机系统时钟，以便在下次计算机系统开机时能够从 RTC 中恢复出正确的时间。

RTC 的应用场景非常广泛，例如实现时间戳功能、自动唤醒、计时器等。在一些需要记录时间的项目中，RTC 可以作为重要的时间标记。

硬件电路设计

物料清单（BOM 表）：

材料名称	数量
带有 IIC 模块的 LCD1602 液晶屏	1
杜邦线(跳线)	若干

将材料按照下图相连:

注意

注意需要使用开发板上的 5V 电压，而不是 3.3V。真实环境下使用 3.3V 会无法显示或者显示很暗。

软件程序设计

MicroPython 集成了内置时钟模块，因此我们需要学习 RTC 的构造函数和使用方法：

构造函数 machine.RTC(): 构建 RTC 对象。

使用方法如下：

import machine

# 创建 RTC 对象
rtc = machine.RTC()

# 设置日期与时间。按顺序分别是：(年，月，日，星期，时，分，秒，微秒)
# 其中星期使用 0-6 表示周一至周日
rtc.datetime(2023, 1, 1, 0, 0, 0, 0)

# 获取当前的时间
rtc.datetime()

我们可以使用 Thonny 给单片机同步实时时钟。

点击右下角，选择配置解释器。

勾选 同步设备的实时时钟，点击确定，重新连接单片机即可。

注意

本实验需要用到 I2C 驱动代码，代码在 第 12 节课 中。

因此如果想要在 LCD 液晶屏上显示当前时间的话，可以这么写：

import time
from machine import Pin, RTC, SoftI2C
from libs.i2c_lcd import I2cLcd


# 定义一个 SoftI2C 的对象，指定 sda 和 scl 的 GPIO 口，并设置好通信的频率
i2c = SoftI2C(sda=Pin(14),scl=Pin(13),freq=100000)  

# 获取 lcd 的地址，因为只控制了一个屏幕，因此选第 0 个设备的地址
DEFAULT_I2C_ADDR = i2c.scan()[0]    
print(f"LCD设备为列表：{i2c.scan()}")

# 定义一个I2CLcd对象，设置模式为i2c，地址，行数，行的大小16个字节
lcd = I2cLcd(i2c, DEFAULT_I2C_ADDR, 2, 16)  


# 定义 RTC 控制对象
rtc = RTC() 

# 定义星期
week = ['Mon','Tue','Wed','Thu','Fri','Sat','Sun']

while True:
        date_time=rtc.datetime()
        lcd.clear()
        lcd.putstr("%d-%02d-%02d   %s\n" %(date_time[0],date_time[1],date_time[2], week[date_time[3]]))
        lcd.putstr("        %02d:%02d:%02d" % (date_time[4],date_time[5],date_time[6]))
        time.sleep(1)

我们也可以使用定时器来重写这段代码：

from machine import Pin, RTC, Timer, SoftI2C
from libs.i2c_lcd import I2cLcd


# 定义一个 SoftI2C 的对象，指定 sda 和 scl 的 GPIO 口，并设置好通信的频率
i2c = SoftI2C(sda=Pin(14),scl=Pin(13),freq=100000)  

# 获取 lcd 的地址，因为只控制了一个屏幕，因此选第 0 个设备的地址
DEFAULT_I2C_ADDR = i2c.scan()[0]    
print(f"LCD设备为列表：{i2c.scan()}")

# 定义一个I2CLcd对象，设置模式为i2c，地址，行数，行的大小16个字节
lcd = I2cLcd(i2c, DEFAULT_I2C_ADDR, 2, 16)  

# 定义RTC控制对象
rtc=RTC()

# 定义定时器对象
timer = Timer(0)

# 定义星期
week=("Mon","Tue","Wed","Thu","Fri","Sat","Sun")


# 定义定时器中断函数
def timer_irq(timer_obj):
    date_time=rtc.datetime()
    print(date_time)
    lcd.clear()
    lcd.putstr("%d-%02d-%02d   %s\n" %(date_time[0],date_time[1],date_time[2], week[date_time[3]]))
    lcd.putstr("        %02d:%02d:%02d" % (date_time[4],date_time[5],date_time[6]))

# 初始化定时器对象
timer.init(mode=Timer.PERIODIC, period=1000, callback=timer_irq)