RTC DS1307 con Arduino: ora e data su display LCD

Cosa imparerai

• che cos’è un RTC e perché è diverso da millis();
• come funziona il modulo DS1307;
• come comunicare con il modulo tramite I2C;
• come usare Wire.h e RTClib.h;
• come leggere ore, minuti, secondi, giorno, mese e anno;
• come mostrare ora e data su LCD 16×2;
• come impostare l’orologio con un pulsante.

Che cos’è un modulo RTC

RTC significa Real Time Clock, cioè orologio in tempo reale. Il suo compito è mantenere un riferimento di data e ora indipendente dall’esecuzione del programma principale di Arduino.

Nel progetto viene utilizzato il DS1307. Il modulo dispone di un alloggiamento per una batteria tampone, che consente all’orologio di continuare a mantenere il tempo quando Arduino non è alimentato.

Modulo RTC DS1307 utilizzato nel progetto originale.

RTC e millis(): qual è la differenza?

millis() misura il tempo trascorso dall’avvio di Arduino, ma riparte da zero dopo un reset o uno spegnimento. Un RTC, invece, mantiene un vero calendario con ora e data.

Materiale necessario

Schema di collegamento

Schema originale del progetto RTC DS1307 con display LCD.

Collegamenti principali

Il display utilizza il classico collegamento parallelo già visto nei progetti precedenti, mentre il DS1307 comunica con Arduino tramite il bus I2C.

Come funziona il pulsante di impostazione

Nella versione originale il pulsante è collegato al pin 6 ed è configurato con pull-up interno. Di conseguenza, quando viene premuto, il pin viene letto come LOW.

In quel momento Arduino esegue: RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__)). Le costanti __DATE__ e __TIME__ contengono data e ora della compilazione dello sketch.

Le librerie utilizzate

• Wire.h — comunicazione I2C;
• RTClib.h — gestione del DS1307;
• LiquidCrystal.h — gestione del display LCD.

Codice Arduino commentato

// ==========================================================
// RTC DS1307 + DISPLAY LCD 16x2 CON ARDUINO
// Visualizza ora e data su due righe
// ==========================================================

// Libreria per il bus I2C
#include <Wire.h>

// Libreria per il modulo RTC
#include <RTClib.h>

// Libreria per il display LCD
#include <LiquidCrystal.h>

// Buffer di testo per formattare ora e data
char bufferOra[20];
char bufferData[20];

// Crea l'oggetto RTC per il DS1307
RTC_DS1307 rtc;

// Collegamenti LCD:
// RS=12, E=11, D4=5, D5=4, D6=3, D7=2
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

// Pulsante per impostare data e ora
const int setPin = 6;

void setup() {

  // Usa il pull-up interno:
  // pulsante rilasciato = HIGH
  // pulsante premuto = LOW
  pinMode(setPin, INPUT_PULLUP);

  // Avvia il bus I2C
  Wire.begin();

  // Avvia il modulo RTC
  rtc.begin();

  // Avvia il display LCD 16x2
  lcd.begin(16, 2);

  // Se l'RTC non sta funzionando,
  // imposta data e ora usando quelle di compilazione
  if (!rtc.isrunning()) {
    rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
  }

}

void loop() {

  // Se il pulsante viene premuto...
  if (digitalRead(setPin) == LOW) {

    // Imposta l'RTC con data e ora di compilazione
    rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));

  }

  // Legge data e ora correnti dal modulo
  DateTime now = rtc.now();

  // Formatta l'ora come HH:MM:SS
  sprintf(
    bufferOra,
    "%02d:%02d:%02d",
    now.hour(),
    now.minute(),
    now.second()
  );

  // Scrive l'ora sulla prima riga
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(bufferOra);

  // Formatta la data come GG/MM/AAAA
  sprintf(
    bufferData,
    "%02d/%02d/%d",
    now.day(),
    now.month(),
    now.year()
  );

  // Scrive la data sulla seconda riga
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(bufferData);

  // Aggiorna il display una volta al secondo
  delay(1000);

}

Il codice spiegato passo passo

Perché usare %02d in sprintf()

Il formato %02d forza la visualizzazione di almeno due cifre. In questo modo le ore e i minuti vengono mostrati come 08:05 invece di 8:5.

Come impostare l’RTC in modo più pratico

Il metodo con __DATE__ e __TIME__ è semplice e utile per imparare, ma in un progetto più evoluto si possono usare pulsanti dedicati o un menu sul display per modificare manualmente ore, minuti, giorno, mese e anno.

Un’altra possibilità è impostare una sola volta il DS1307 con uno sketch dedicato e poi caricare il programma definitivo senza più modificare l’orario.

Scarica libreria e sketch originali

Debug rapido

• controlla che il DS1307 sia alimentato correttamente;
• verifica il collegamento I2C;
• controlla lo stato della batteria tampone;
• se il display è vuoto, verifica contrasto e collegamenti LCD;
• se ora e data sono errate, reimposta l’RTC;
• se il pulsante non funziona, ricorda che con INPUT_PULLUP la pressione corrisponde a LOW;
• verifica che RTClib sia installata nell’IDE Arduino.

Varianti del progetto

• creare un orologio digitale completo;
• aggiungere una sveglia con buzzer;
• mostrare giorno della settimana;
• aggiungere temperatura e umidità con DHT11;
• salvare dati su scheda SD con timestamp;
• usare un display OLED o LCD I2C;
• creare un datalogger con data e ora per ogni misura.

Cosa devi ricordare

Domande frequenti