No vídeo abaixo mostro a execução de um sketch que solicita a hora atual a um servidor de horas. Esse Sketch foi baseado inicialmente no exemplo que vem com o Arduino, como mostrado na imagem abaixo e posteriormente alterado para que fosse possível utilizar o DNS com o Arduino 1.0. e disponibilizado nesse endereço: https://gitlab.com/mharizanov/Udp-NTP-Client-with-DNS-on-Arduino/blob/master/arduino_NTP_DNS.ino
Baseado nesse exemplo, fiz algumas modificações para que fosse possível extrair além de hora, minuto e segundo, extrair também dia da semana, dia, mês e ano. Pra isso foi preciso criar uma função que lesse o Unix Time e extraísse data e hora completa. No código, essa função se chama void localTime(...). Essa função foi baseada no funcionamento interno da Biblioteca DateTime (http://playground.arduino.cc/Code/DateTime), que não teve, nesse exemplo, a necessidade de ser utilizada totalmente.
Há Vários outros sites com esse serviço e há ainda a possibilidade de acessar através de um servidor próprio e interno.
A partir desse exemplo, é possível atualizar um RTC, ou mesmo ter data e hora sem a necessidade de um modulo RTC. Mas é importante observar que não é aconselhável fazer essa consulta repetidamente para toda vez que quiser saber a hora ou mostrar ela em algum lugar. O ideal seria ter um período de, por exemplo, a cada 24 horas fazer essa atualização. Uma estratégia pra quem quer ter a data e hora no Arduino sem um rtc, seria ter uma variável que armazenasse o Unix Time lido, e outra que armazenasse o millis do Arduino da ultima vez que foi feita a leitura da hora no servidor. Com isso, toda vez que quiser saber a hora atual, bastaria fazer a seguinte conta:
[millis atual] - [millis lido ao ler a hora]
Com isso, bastaria transformar o resultado acima em segundos e somar ao Unix Time e então fazer a extração da data e hora como mostrado no vídeo. Quem sabe eu faça um vídeo futuramente mostrando como fazer isso.
Outro detalhe importante, é saber o fuso horário retornado pelo servidor. Caso seja diferente, haverá a necessidade de ajustar o Unix time retornado ao fuso horário local.
vídeo:
código-fonte:
/*
alterado por Fabiano A. Arndt,
baseados nos créditos abaixo.
fabianoallex@gmail.com
www.youtube.com/fabianoallex
*/
/*
Udp NTP Client with DNS
I updated the example code to use DNS resolution from the Arduino 1.0 IDE
Basically tries to use the load-balanced NTP servers which are
"magically" returned from DNS queries on pool.ntp.org
If DNS fails, fall back to the hardcoded IP address
for time.nist.gov
bearpaw7 (github), 01DEC2011
This code is also in the public domain.
*/
/*
Udp NTP Client
Get the time from a Network Time Protocol (NTP) time server
Demonstrates use of UDP sendPacket and ReceivePacket
For more on NTP time servers and the messages needed to communicate with them,
see http://en.wikipedia.org/wiki/Network_Time_Protocol
created 4 Sep 2010
by Michael Margolis
modified 17 Sep 2010
by Tom Igoe
This code is in the public domain.
*/
/**********************************************************************************
************************************BIBLIOTECAS************************************
**********************************************************************************/
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>
#include "Dns.h"
/**********************************************************************************
************************************FIM BIBLIOTECAS********************************
**********************************************************************************/
/**********************************************************************************
************************************ETHERNET CONFIG/FUNCTIONS**********************
***********************************************************************************
se for rodar numa rede com firewall, verifique se os ip utilizado está liberado.
Servidores da NTP.br
a.st1.ntp.br 200.160.7.186 e 2001:12ff:0:7::186
b.st1.ntp.br 201.49.148.135
c.st1.ntp.br 200.186.125.195
d.st1.ntp.br 200.20.186.76
a.ntp.br 200.160.0.8 e 2001:12ff::8
b.ntp.br 200.189.40.8
c.ntp.br 200.192.232.8
**********************************************************************************/
byte mac[] = { 0x00, 0x00, 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD};
unsigned int localPort = 8888; // local port to listen for UDP packets
IPAddress timeServer(200, 192, 232, 8); // time.nist.gov NTP server (fallback) - segunda tentativa caso a primeira de erro
const int NTP_PACKET_SIZE= 48; // NTP time stamp is in the first 48 bytes of the message
byte packetBuffer[ NTP_PACKET_SIZE]; // buffer to hold incoming and outgoing packets
//host para a primeira tentativa
const char* host = "ntp02.oal.ul.pt"; // servidor da NTP.br - ver lista acima para todos os servidores da NTP.br
//const char* host = "192.168.200.254"; // servidor interno 01 - caso tenha um servidor de hora interno, pode ser configurado o nome ou ip na variavel host
//const char* host = "192.168.200.253"; // servidor interno 02
EthernetUDP Udp;
DNSClient Dns;
IPAddress rem_add;
// send an NTP request to the time server at the given address
unsigned long sendNTPpacket(IPAddress& address) {
// set all bytes in the buffer to 0
memset(packetBuffer, 0, NTP_PACKET_SIZE);
// Initialize values needed to form NTP request
// (see URL above for details on the packets)
packetBuffer[0] = 0b11100011; // LI, Version, Mode
packetBuffer[1] = 0; // Stratum, or type of clock
packetBuffer[2] = 6; // Polling Interval
packetBuffer[3] = 0xEC; // Peer Clock Precision
// 8 bytes of zero for Root Delay & Root Dispersion
packetBuffer[12] = 49;
packetBuffer[13] = 0x4E;
packetBuffer[14] = 49;
packetBuffer[15] = 52;
// all NTP fields have been given values, now
// you can send a packet requesting a timestamp:
Udp.beginPacket(address, 123); //NTP requests are to port 123
Udp.write(packetBuffer,NTP_PACKET_SIZE);
Udp.endPacket();
}
/**********************************************************************************
************************************FIM ETHERNET CONFIG/FUNCTIONS******************
**********************************************************************************/
/**********************************************************************************
************************************UNIX TIME FUNCTIONS****************************
***********************************************************************************
localTime --> converte o unix time para ano, mes, dia semana, dia, hora,
minuto e segundo
função baseada na biblioteca dateTime, pois não era necessário usar
toda a biblioteca.
(http://playground.arduino.cc/Code/DateTime)
descrição original:
convert the given timep to time components
this is a more compact version of the C library localtime function
**********************************************************************************/
#define LEAP_YEAR(_year) ((_year%4)==0)
static byte monthDays[] = {31, 28, 31, 30 , 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31};
void localTime(unsigned long *timep, byte *psec, byte *pmin, byte *phour, byte *pday, byte *pwday, byte *pmonth, byte *pyear) {
unsigned long long epoch =* timep;
byte year;
byte month, monthLength;
unsigned long days;
*psec = epoch % 60;
epoch /= 60; // now it is minutes
*pmin = epoch % 60;
epoch /= 60; // now it is hours
*phour = epoch % 24;
epoch /= 24; // now it is days
*pwday = (epoch+4) % 7;
year = 70;
days = 0;
while((unsigned)(days += (LEAP_YEAR(year) ? 366 : 365)) <= epoch) { year++; }
*pyear=year; // *pyear is returned as years from 1900
days -= LEAP_YEAR(year) ? 366 : 365;
epoch -= days; // now it is days in this year, starting at 0
for (month=0; month<12; month++) {
monthLength = ( (month==1) && LEAP_YEAR(year) ) ? 29 : monthDays[month]; // month==1 -> february
if (epoch >= monthLength) { epoch -= monthLength; } else { break; }
}
*pmonth = month; // jan is month 0
*pday = epoch+1; // day of month
}
/**********************************************************************************
************************************FIM UNIX TIME FUNCTIONS************************
**********************************************************************************/
/**********************************************************************************
**************************************** FUNÇÕES FORMATAR DATA/HORA ***************
**********************************************************************************/
String zero(int a){ if(a>=10) {return (String)a+"";} else { return "0"+(String)a;} }
String diaSemana(byte dia){
String str[] = {"Domingo", "Segunda-feira", "Terça-feira", "Quarta-feira", "Quinta-feira", "Sexta-feira", "Sabado"};
return str[dia];
}
/**********************************************************************************
****************************************FIIM FUNÇÕES FORMATAR DATA/HORA ***********
**********************************************************************************/
/**********************************************************************************
**************************************** SETUP / LOOP *****************************
**********************************************************************************/
void setup() {
pinMode(4, OUTPUT); //ANTES DE INICIAR O ETHERNET, DESABILITA O SDCARD
digitalWrite(4, HIGH);
Serial.begin(9600);
if (Ethernet.begin(mac) == 0) { Serial.println("Failed to configure Ethernet using DHCP"); }
Udp.begin(localPort);
Dns.begin(Ethernet.dnsServerIP() );
}
void loop() {
if(Dns.getHostByName(host, rem_add) == 1 ){
Serial.println("DNS resolve...");
Serial.print(host);
Serial.print(" = ");
Serial.println(rem_add);
sendNTPpacket(rem_add);
} else {
Serial.println("DNS fail...");
Serial.print("time.nist.gov = ");
Serial.println(timeServer); // caso a primeira tentativa não retorne um host válido
sendNTPpacket(timeServer); // send an NTP packet to a time server
}
delay(1000); //aguarda um segundo, para receber os dados enviados.
if ( Udp.parsePacket() ) {
// We've received a packet, read the data from it
Udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE); // read the packet into the buffer
// the timestamp starts at byte 40 of the received packet and is four bytes,
// or two words, long. First, esxtract the two words:
unsigned long highWord = word(packetBuffer[40], packetBuffer[41]);
unsigned long lowWord = word(packetBuffer[42], packetBuffer[43]);
// combine the four bytes (two words) into a long integer
// this is NTP time (seconds since Jan 1 1900):
unsigned long secsSince1900 = highWord << 16 | lowWord;
Serial.print("Segundos desde 1 de Jan. de 1900 = " );
Serial.println(secsSince1900);
Serial.print("Unix time = ");
const unsigned long seventyYears = 2208988800UL; // Unix time starts on Jan 1 1970. In seconds, that's 2208988800:
unsigned long epoch = secsSince1900 - seventyYears; //desconta 70 anos
// print Unix time:
Serial.println(epoch);
byte ano, mes, dia, dia_semana, hora, minuto, segundo;
localTime(&epoch, &segundo, &minuto, &hora, &dia, &dia_semana, &mes, &ano); //extrai data e hora do unix time
Serial.print("Ano: ");
Serial.println(ano+1900);
Serial.print("Mes: ");
Serial.println(mes+1);
Serial.print("Dia da semana: ");
Serial.println(dia_semana);
Serial.print("Dia: ");
Serial.println(dia);
Serial.print("Hora: ");
Serial.println(hora);
Serial.print("minunto: ");
Serial.println(minuto);
Serial.print("segundo: ");
Serial.println(segundo);
String s = diaSemana(dia_semana) + ", " + zero(dia) + "/" + zero(mes+1) + "/" + (ano+1900) + " " + zero(hora) + ":" + zero(minuto) + ":" + zero(segundo);
Serial.println(s);
Serial.println(" ");
}
delay(10000); //atualiza novamente em 10 segundos
}
/**********************************************************************************
**************************************** FIM SETUP / LOOP *************************
**********************************************************************************/
No post anterior (aqui) mostrei como fazer um voltímetro com o Arduino utilizando displays de 7 segmentos. Para isso foi necessário utilizar 12 pinos do Arduino.
Visando reduzir a quantidade de pinos utilizados, alterei o circuito para trabalhar com o 74HC595, que é um expansor de portas bem útil (veja aqui outros exemplos desse CI).
O primeiro 74HC595 foi utilizado para acionar cada um dos 8 segmentos do display, enquanto que o segundo foi utilizado pra controlar qual dos displays será exibido a cada vez. Como no exemplo foi utilizado apenas 4 displays, sobraram 4 pinos do segundo 595, sendo possível expandir esse exemplo para até oito displays.
Para saber como fazer as ligações entre os dois expansores e o Arduino, veja o esquema abaixo.
Ligações entre Arduino / 74HC595
Arduino - pino 08 ---> 74HC595 - DS - DATA PIN (Ligar apenas no primeiro 595)
Arduino - pino 09 ---> 74HC595 - STCP- LATCH PIN (Ligar em todos os 595)
Arduino - pino 10 ---> 74HC595 - SHCP- CLOCK PIN (Ligar em todos os 595)
Ligações entre os 74HC595 e os Displays
PRIMEIRO 74HC595 - Q0 --> DP (segmento de ponto decimal)
PRIMEIRO 74HC595 - Q1 --> g
PRIMEIRO 74HC595 - Q2 --> f
PRIMEIRO 74HC595 - Q3 --> e
PRIMEIRO 74HC595 - Q4 --> d
PRIMEIRO 74HC595 - Q5 --> c
PRIMEIRO 74HC595 - Q6 --> b
PRIMEIRO 74HC595 - Q7 --> a
SEGUNDO 74HC595 - Q0 --> primeiro display
SEGUNDO 74HC595 - Q1 --> segundo display
SEGUNDO 74HC595 - Q2 --> terceiro display
SEGUNDO 74HC595 - Q3 --> quarto display
SEGUNDO 74HC595 - Q4..Q7 --> não utilizados (mas poderiam ser utilizados para gerenciar mais displays)
Verifique como ligar os demais pinos no esquema abaixo, ou verifique nesse site aqui.
Código-fonte:
/************************************************************************************************************
**********************************expansor 74hc595***********************************************************
************************************************************************************************************/
class Expansor74HC595 {
private:
int _pin_clock;
int _pin_latch;
int _pin_data;
int _num_cis;
byte* _pins;
int _auto_send;
public:
Expansor74HC595(int pin_clock, int pin_latch, int pin_data, int num_cis){
_pin_clock = pin_clock;
_pin_latch = pin_latch;
_pin_data = pin_data;
_num_cis = num_cis;
_auto_send = true;
_pins = new byte[_num_cis];
pinMode(_pin_clock,OUTPUT);
pinMode(_pin_latch,OUTPUT);
pinMode(_pin_data, OUTPUT);
clear();
};
void startWrite() { _auto_send = false; };
void clear() {
for (int i=0; i<_num_cis; i++) { _pins[i] = 0b00000000; }
send();
};
int read(int pin) {
if (pin >= _num_cis * 8) {return LOW;}
int pos = pin / 8;
pin = pin % 8;
return (_pins[pos] & (1 << pin)) != 0;
};
byte readByte(int num_ci) { return _pins[num_ci]; };
void send(){
digitalWrite(_pin_latch, LOW);
for(int i=_num_cis-1; i>=0; i--) { shiftOut(_pin_data, _pin_clock, MSBFIRST, readByte(i) ); }
digitalWrite(_pin_latch, HIGH);
_auto_send = true;
};
void writeByte(int num_ci, byte b, int first = MSBFIRST) {
if (first == MSBFIRST){
byte reversed;
for(int i=0;i<8;i++){
reversed |= ((b>>i) & 0b1)<<(7-i);
}
b = reversed;
}
_pins[num_ci] = b;
if (_auto_send) { send(); }
};
void write(int pin, int value) {
if (pin >= _num_cis * 8) { return; }
int pos = pin / 8;
pin = pin % 8;
if (value){
_pins[pos] |= (1 << pin); //set a bit HIGH
} else {
_pins[pos] &= ~(1 << pin); //set a bit LOW
}
if (_auto_send) { send(); }
};
};
const int PIN_CLOCK = 10; //SHCP
const int PIN_LATCH = 9; //STCP
const int PIN_DATA = 8; //DS
Expansor74HC595 *exp1;
/************************************************************************************************************
**********************************fim expansor 74hc595*******************************************************
************************************************************************************************************/
/************************************************************************************************************
**********************************display de 7 segmentos*****************************************************
************************************************************************************************************/
const int d7seg_595_index = 0; //em qual dos 595´s será usado pra armazenar os segmentos a, b, c, d, e, f, g e dp
const int d7seg_595_pin_enable[] = {8,9,10,11}; //pinos do 595 para habilitar os displays
const byte d7seg_digits[] = {B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110,
B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11110110}; //Babcdefg. 0--9
void d7seg_write(int digit, int pos, boolean point=false) {
exp1->startWrite();
exp1->write(d7seg_595_pin_enable[pos], HIGH);
exp1->writeByte(d7seg_595_index, point ? d7seg_digits[digit] | (1 << 0) : d7seg_digits[digit], LSBFIRST); // | (1 << 0) --> alterar o bit que representa o dp (ponto) do display. envia para o 595
exp1->send();
delay(1);
exp1->write(d7seg_595_pin_enable[pos], LOW);
}
void d7seg_write_number(float f, int decimals=0) {
f = (f+0.000001) * pow(10, decimals);
for(int i=0; i<sizeof(d7seg_595_pin_enable)/sizeof(int); i++) {
d7seg_write( (unsigned int)(f/pow(10, i)) % 10, i, (i!=0)&&(decimals==i) );
}
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim display de 7 segmentos*************************************************
************************************************************************************************************/
/************************************************************************************************************
**********************************voltimetro*****************************************************************
************************************************************************************************************/
const unsigned long r1 = 1000000; //resistor de 1M
const unsigned long r2 = 100000; //resistor de 100K
const unsigned int aRef = 5; //referencia de 5v
float tensao = 0; //tensao lida
unsigned long millis_ref = 0;
const unsigned long time_refresh = 500; //faz nova leitura a cada 500 ms
float get_tensao(int pin){
return (analogRead(pin) * aRef) / 1023.0 * ( (r1+r2)/r2 );
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim voltimetro*************************************************************
************************************************************************************************************/
/************************************************************************************************************
**********************************setup/loop*****************************************************************
************************************************************************************************************/
void setup(){
exp1 = new Expansor74HC595(PIN_CLOCK, PIN_LATCH, PIN_DATA, 2);
}
void loop() {
if ( (millis()-millis_ref) > time_refresh ) { //intervalo de tempo pra atualizar a leitura.
tensao = get_tensao(A0); //calculo da tensão lida
millis_ref = millis();
}
float f = tensao;
d7seg_write_number(f, f>=1000 ? 0 : (f>=100 ? 1 : (f>=10 ? 2 : 3) ) ); //de acordo com o numero, mostra 0, 1, 2 ou 3 casas decimais
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim setup/loop*************************************************************
************************************************************************************************************/
No post anterior (aqui) falei sobre como mostrar números com casas decimais em displays de 7 segmentos. Aproveitando esse mesmo exemplo, fiz um voltímetro, onde é possível ler a tensão de uma fonte externa e mostrar seu valor nos displays.
Vídeo:
código-fonte:
/************************************************************************************************************
**********************************display de 7 segmentos*****************************************************
************************************************************************************************************/
const int d7seg_pin_segments[] = {6,7,8,9,10,11,12,13}; //pinos para os segmentos: --> a b c d e f g .
const int d7seg_pin_enable[] = {2,3,4,5}; //pinos para habilitar os displays
const byte d7seg_digits[] = {B11111100, B01100000, B11011010, B11110010, B01100110,
B10110110, B10111110, B11100000, B11111110, B11110110}; //Babcdefg. 0--9
void d7seg_write(int digit, int pos, boolean point=false) {
digitalWrite(d7seg_pin_enable[pos], HIGH);
for(int i=0;i<7;i++) { digitalWrite(d7seg_pin_segments[i], d7seg_digits[digit] & (1 << (7-i)) ); }
digitalWrite(d7seg_pin_segments[7], point);
delay(1); //alterar aqui pro valor mais adequado
digitalWrite(d7seg_pin_enable[pos], LOW);
}
void d7seg_write_number(float f, int decimals=0) {
f = (f+0.000001) * pow(10, decimals);
for(int i=0; i<sizeof(d7seg_pin_enable)/sizeof(int); i++) {
d7seg_write( (unsigned int)(f/pow(10, i)) % 10, i, (i!=0)&&(decimals==i) );
}
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim display de 7 segmentos*************************************************
************************************************************************************************************/
/************************************************************************************************************
**********************************voltimetro*****************************************************************
************************************************************************************************************/
const unsigned long r1 = 1000000; //resistor de 1M
const unsigned long r2 = 100000; //resistor de 100K
const unsigned int aRef = 5; //referencia de 5v
float tensao = 0; //tensao lida
unsigned long millis_ref = 0;
const unsigned long time_refresh = 500; //faz nova leitura a cada 500 ms
float get_voltage(int pin){
return (analogRead(pin) * aRef) / 1023.0 * ( (r1+r2)/r2 );
}
void show_voltage(){
if ( (millis()-millis_ref) > time_refresh ) { //intervalo de tempo pra atualizar a leitura.
tensao = get_voltage(A0); //calculo da tensão lida
millis_ref = millis();
}
float f = tensao;
d7seg_write_number(f, f>=1000 ? 0 : (f>=100 ? 1 : (f>=10 ? 2 : 3) ) ); //de acordo com o numero, mostra 0, 1, 2 ou 3 casas decimais
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim voltimetro*************************************************************
************************************************************************************************************/
/************************************************************************************************************
**********************************setup/loop*****************************************************************
************************************************************************************************************/
void setup(){
for(int i=2; i<=13; i++) { pinMode(i, OUTPUT); }
}
void loop() {
show_voltage();
}
/************************************************************************************************************
**********************************fim setup/loop*************************************************************
************************************************************************************************************/
