정확한 시간을 어떻게 알 수 있습니까?

Arduino를 사용하여 시계를 만들었지 만 시간이 흐르고 있습니다. 롤오버 문제를 알고 있습니다 . 시계는 일주일 동안 약 15 분 정도 표류하는 것처럼 보입니다.

Digi-key의 공진기 와 함께 맞춤형 PCB를 사용하고 있습니다. 이 코드는 각 루프의 시작 부분에서 millis () 함수를 읽고 해당 값에서 작동합니다.

내 질문은 : 통과 가능한 탁상 시계를 만들기에 충분히 정확하게 Arduino로 시간을 측정하는 방법은 무엇입니까?

참고 : 제 답변은 받아 들여졌으며 투표 점수는 높지만 RTC없이 Arduino가 시간을 유지하는 방법에 대한 Edgar Bonet의 훌륭한 답변 을 읽으십시오 .

DS1307 Real Time Clock을 성공적으로 사용했습니다. 다음은 해당 데이터 시트에 대한 링크 입니다.

다음은 그 기능 중 일부입니다.

• Arduino와의 통신에 IC 인터페이스를 사용하므로 올바른 라이브러리 (Net에서 사용 가능)를 사용하여 쉽게 프로그래밍 할 수 있습니다.

• SCL 및 SDA 핀 (각각 A4 및 A5)을 통해 Arduino에 연결되므로 2 개의 핀만 사용합니다.

• 실행할 외부 구성 요소가 거의 없습니다.

• IT는 코인 셀 배터리에 연결될 수 있으므로 Arduino가 꺼진 상태에서도 시간을 유지할 수 있습니다. 저전력 모드에서 코인 셀 배터리는 몇 년 동안 지속됩니다.

• 그것은 아주 조금 표류합니다 (제 경우에는 일주일에 몇 초만 표류합니다).

• 비싸지 않습니다.

당신은 RTC를 사용하지 않으려면, 당신은 일반적으로에 대한 아두 이노에 클럭을 제공하는 데 사용되는 크리스탈 대체 할 수있는 수정 발진기 모듈 과 같은 Farnel에서이 하나 또는 이 다른 하나를 . 아래 이미지와 같이 4 핀 패키지로 제공됩니다. 그들은 당신의 arduino에 대해 훨씬 더 정확한 시계를 생성합니다.

언급 된 두 모듈 모두 공차가 50ppm이며 5V에서 작동합니다.

다시 말하지만, 이러한 수정 발진기 모듈은 아래와 같이 일반 2 핀 수정 과 혼동되어서는 안됩니다 . 그것들은 예를 들어 MCU를위한 외부 클럭 회로의 일부입니다.

시계를 구축하기 위해 RTC가 필요하지 않습니다. ATmega 칩에는 RTC 자체의 임무를 수행하는 데 필요한 모든 하드웨어가 있습니다. 방법은 다음과 같습니다.

1. 32768Hz 시계 크리스털을 구입하십시오 : 시계를 사거나 오래된 시계를 분해하십시오. 시간 유지를 위해 특별히 설계된이 결정은 온도 드리프트 가 매우 작습니다. RTC 칩을 사용하려면이 중 하나가 필요합니다.

2. 8MHz RC 발진기가 나오도록 ATmega의 퓨즈를 구성하십시오. 이로 인해 millis()기능 이 매우 부정확 해지고 XTAL1 및 XTAL2 핀이 해제됩니다.

3. 시계 크리스털을 TOSC1 및 TOSC2 핀에 연결합니다. 이들은 XTAL1 및 XTAL2와 동일한 핀입니다 (328P의 9 및 10). 다른 이름은 다른 기능을 의미하는 데 사용됩니다.

4. 비동기 작업, 일반 카운팅 모드, 프리스케일러가 128로 설정되도록 타이머 / 카운터 2를 구성하고 타이머 오버 플로우 인터럽트를 활성화하십시오.

이제 초당 1 회의 매우 안정적인 속도로 TIMER2_OVF 인터럽트가 발생합니다. ISR에서 시계 표시를 1 초만 진행하면됩니다. 인터럽트 사이에서 MCU를 매우 깊은 절전 모드 (전력 절약 절전 모드 : 타이머 / 카운터 2 외에는 실행하지 않음)로 설정하고 몇 개의 AA 셀에서 몇 년 동안 실행할 수 있습니다. 디스플레이에 전력이 부족한 경우가 아니라면.

나는 24 시간 한손 벽시계 를 만들기 위해 이것을 정확하게했다 . 이 링크는 이제 원본 문서의 영어 번역본을 프랑스어로 가리 킵니다.

석영 교정

석영을 교정하지 않으면 일반적으로 일주일에 몇 초 정도 드리프트가 발생할 수 있습니다 . 드리프트 레이트는 크리스털을 MCU에 연결하는 트레이스의 부유 용량에 따라 달라집니다. 원칙적으로, 미세 조정 된 여분의 커패시턴스를 추가하여 제거 할 수 있습니다. RTC와 동일한 드리프트 문제 가있을 것 입니다.

이런 종류의 정확성에 만족한다면, 그것에 만족하고 행복하십시오. 그러나 드리프트를 측정하려는 경우 매우 안정적임을 알 수 있습니다. 그런 다음 소프트웨어에서이를 쉽게 보상하고 매년 몇 초의 정확도를 달성 할 수 있습니다.

드리프트 보정 알고리즘은 매우 간단합니다. 측정 된 드리프트에서 인터럽트 사이의 정확한 지연을 파악하면 10 ⁹  나노초에 매우 근접해야합니다 .

#define ONE_SECOND    1000000000  // in nanoseconds
#define ONE_INTERRUPT  999993482  // for example

ISR(TIMER2_OVF_vect)
{
    static uint32_t unaccounted_time;

    unaccounted_time += ONE_INTERRUPT;
    while (unaccounted_time >= ONE_SECOND) {
        advance_display_by_one_second();
        unaccounted_time -= ONE_SECOND;
    }
}

위의 예에서 쿼츠는 약간 빠르며 소프트웨어는 며칠마다 틱을 "누락"하여 보상합니다. 석영이 너무 느리면 동일한 코드가 며칠에 한 번 두 번 틱됩니다.

이러한 종류의 교정은 RTC에 대해서도 수행 될 수 있지만 RTC는 시간을 자연스럽게 산술 연산에 적합하지 않은 세분화 된 형태로보고하기 때문에 훨씬 더 복잡합니다.

지정한 공진기의 안정성은 0.3 %이며 크리스탈 또는 크리스탈 오실레이터 (Ricardo에서 언급 한대로)는 50ppm입니다. 여러 번 더 안정적입니다. 공진기의 온도 드리프트는 말할 것도없고 끔찍합니다. 햇빛에 의한 난방은 그것을 바꿀 것입니다. 따라서 공진기를 장시간 사용하지 않아야합니다.

따라서 크리스털 또는 크리스털 발진기를 사용하면 원하는 것을 얻을 수 있습니다. ATmega에서 사용하거나 퓨즈를 각각 설정하거나 RTC에 연결된 퓨즈를 설정하십시오.

실시간 클럭 (예 : DSDS1307)과 같은 추가 하드웨어를 사용하지 않으려면 사용하지 않는 모든 인터럽트를 비활성화하여 타이밍 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 기본적으로 Arduino 스케치에는 다양한 인터럽트 루틴이 활성화되어 있으며 종종 스케치에 사용되지 않습니다. 시도하지 않고 할 수 있는지 확인하는 가장 빠른 방법noInterrupts();

Arduino의 많은 정신이 소박하고 때로는 문제를 겪고 있음을 이해합니다. 저는 직장에서 Arduino (현재는 chipKIT, RAM이 10 배, 클럭 속도가 10 배이므로)를 사용하고 최대한 빠르게 속도를 내고 작동하려면 "주변 기능"이 필요합니다.

내 프로젝트 중 하나에서 sparkfun 실시간 시계를 사용하고 매우 기쁘게 생각합니다. 또한 "Dead on"변형이 있습니다.