仅使用 Arduino 的精确时钟

代码

• 时钟程序
• Arduino 定时器程序
• 处理定时器测试脚本

时钟程序Arduino

// Paul Brace - 2021 年 2 月// 带有日期的简单时钟仅使用 Arduino 创建 - 无 RTC 模块// 程序包含时间校正调整以补偿内部// 时钟速度不是 100% 准确。// 一旦正确的速度调整设置，时钟就非常准确。// 在我的测试中，它在 5 天内没有丢失或增加任何时间。// 在 16x2 LCD 显示屏上显示时间// 按钮设置时间//模式按钮（引脚2）切换设置时间、设置日期和运行//按钮1（引脚3）增加分钟和月份并减少年/速度调整//按钮2（引脚4）增加小时和日和增加年。/速度调整// 24 小时显示// 包括用于显示的库驱动程序：#include // LiquidCrystal lcd( RS, EN, D4,D5, D6, D7)LiquidCrystal lcd(12, 13 , 6, 7, 8, 9); // 创建一个 lcd 对象并分配引脚 // 定义按钮和蜂鸣器连接#define MODE_BUTTON 2#define HOUR_BUTTON 3 // 相同的按钮不同定义到#define UP_BUTTON 3 // 使代码更容易理解 #define DAY_BUTTON 3#define MINUTE_BUTTON 4 // 相同按钮不同定义#define DOWN_BUTTON 4 // 使代码更易于理解#define MONTH_BUTTON 4// 当前模式设置#define SHOW_TIME 1 // 1 =运行-显示时间#define SET_TIME 2 // 2 =时间设置#define SET_YEAR 3 // 3 =年设置#define SET_DATE 4 // 4 =日/月设置 #define SET_SPEED_ADJ 5 // 5 =修改 speedCorrection 变量int speedCorrection =3545; // 我的 Nano 时钟每小时运行缓慢的毫秒数 // 此处为负数，如果它运行得很快 // 更改以匹配您的 Arduino // 在中断中更改的易失性变量，我们 // 需要强制系统读取实际变量//当在中断之外使用并且不使用缓存版本时，volatile unsigned long currentTime; // 从午夜开始的持续时间（以毫秒为单位）unsigned long lastTime =-1000; // 调用 ShowTime 的 lastTime 初始化为 -1000，因此立即显示 volatile unsigned long elapsed; // 用于延迟和小时计数的定时器unsigned long millisecondsInADay; // 24 小时内的毫秒数 unsigned long millisecondsInHour; // 1 小时内的毫秒数 int currentMode; // 1 =运行 - 显示时间// 2 =时间设置// 3 =年份设置// 4 =日/月 setfloat currentDate; // Julian datefloat lastDate =0.0; // 调用 ShowDate 的最后日期int currentDay;int currentMonth;int currentYear;char *dayArray[] ={ "Tue. ", // 将显示编译器警告但工作正常 "Wed. ", "Thur. ", "Fri . ", "Sat. ", "Sun. ", "Mon. " };void setup() { // 设置时间中断 - 毫秒（）在 50 天后滚动，所以 // 我们使用我们自己的毫秒计数器我们可以在 // 每天结束时重置 TCCR0A =(1 < millisecondsInADay)) { //Next day // 在重置时间时停止中断 noInterrupts(); currentTime -=毫秒InADay；中断（）；当前日期++； } // 在每小时结束时调整 // Arduino 时钟不准确的经过时间 if (elapsed>=millisecondsInHour) { noInterrupts(); // 调整慢/快运行 Arduino 时钟的时间 currentTime +=speedCorrection; // 重置以计算下一小时的时间 =0;中断（）； } // 检查是否有任何按钮被按下 CheckButtons(); // 根据当前模式切换显示显示 (currentMode) { case SHOW_TIME:// 显示当前时间和日期 ShowTime(currentTime);显示日期（当前日期）；休息; case SET_TIME:// 显示屏幕设置时间 ShowTimeSet(currentTime);休息; case SET_YEAR:// 设置年份的显示画面 ShowYearSet(currentDate);休息; case SET_DATE:// 设置日月的显示画面 ShowDDMMSet(currentDate);休息; case SET_SPEED_ADJ:// 调整速度修正的显示画面 ShowSpeedSet();休息; } Wait(150);}// 这是在比较时间到达时调用的中断// 因此将根据// OCR0A 寄存器设置每毫秒调用一次。ISR(TIMER0_COMPA_vect) { if (currentMode !=SET_TIME ) 当前时间++； elapsed++;}float JulianDate(int iday, int imonth, int iyear) { // 计算儒略日期（测试到 20,000 年） unsigned long d =iday;无符号长 m =imonth;无符号长 y =iyear;如果 (m <3) { m =m + 12; y =y - 1; } unsigned long t1 =(153 * m - 457) / 5;无符号长t2 =365 * y + (y / 4) - (y / 100) + (y / 400); return 1721118.5 + d + t1 + t2;}void GregorianDate(float jd, int &iday, int &imonth, int &iyear) { // 注意 2100 是下一个跳过的闰年 - 补偿跳过的闰年 unsigned long f =jd + 68569.5;无符号长 e =(4.0 * f) / 146097;无符号长 g =f - (146097 * e + 3) / 4;无符号长 h =4000ul * (g + 1) / 1461001；无符号长 t =g - (1461 * h / 4) + 31;无符号长 u =(80ul * t) / 2447;无符号长 v =u / 11; iyear =100 * (e - 49) + h + v; imonth =u + 2 - 12 * v; iday =t - 2447 * u / 80;}void SplitTime(unsigned long curr, unsigned long &ulHour, unsigned long &ulMin, unsigned long &ulSec) { // 从毫秒数计算 HH:MM:SS ulSec =curr / 1000; ulMin =ulSec / 60; ulHour =ulMin / 60; ulMin -=ulHour * 60; ulSec =ulSec - ulMin * 60 - ulHour * 3600;}unsigned long SetTime(unsigned long ulHour, unsigned long ulMin, unsigned long ulSec) { // 设置从午夜到当前时间的毫秒数 return (ulHour * 60 * 60 * 1000) + (ulMin * 60 * 1000) + (ulSec * 1000);}void Wait(unsigned long value) { // 创建我们自己的交易函数 // 我们已经在 TCCR0A 上设置了我们自己的中断 // 因此millis() 和delay() 将不再起作用 unsigned long startTime =elapsed; while ((elapsed - startTime)  12) { iMonth =1; } // 根据当前设置设置存储日期 currentDate =JulianDate(iDay, iMonth, iYear); } if (digitalRead(DAY_BUTTON) ==LOW) { // 提前一天 int iDay;内 iMonth;国际年； GregorianDate(currentDate, iDay, iMonth, iYear); iDay++;如果 (iDay> 31) { iDay =1; } if (((iMonth ==4) || (iMonth ==6) || (iMonth ==9) || (iMonth ==11)) &&(iDay> 30)) { iDay =1; } if ((iMonth ==2) &&(iDay> 29)) { iDay =1; } if ((iMonth ==2) &&((iYear % 4) !=0) &&(iDay> 28)) { iDay =1; } // 根据当前设置设置存储日期 // 如果随后调整月份使日期无效 // 然后显示将前进到下一个有效日期 currentDate =JulianDate(iDay, iMonth, iYear); } 休息; case SET_SPEED_ADJ:// 增加或减少修正 5 毫秒 if (digitalRead(UP_BUTTON) ==LOW) { speedCorrection +=5; } if (digitalRead(DOWN_BUTTON) ==LOW) { speedCorrection -=5; } 休息; } }}String FormatNumber(int value) { // 如果需要，添加前导 0 if (value <10) { return "0" + String(value); } else { 返回字符串（值）； }}void ShowTime(unsigned long value) { // 每秒更新一次显示 // 或在午夜滚动时 if ((value> lastTime + 1000) || (value  
Arduino 定时器程序Arduino 
 此程序每隔 2 秒将经过的毫秒数发送到串行端口。
// Paul Brace Feb 2021// 与相应的处理脚本一起使用// 将此处的millis() 与// Processing 中的millis() 进行比较使用计算机clockint inByte =0;unsigned long firstReading =100000; // 首次读取时的millis()sentvoid setup() { Serial.begin(9600); // 将 hello 字节发送到 Processing sayHello();}void loop() { // 如果在串行端口上接收到一个字节 // 然后读取并丢弃它并发送当前的 Millis() 值 if (Serial. available()> 0){ // 获取传入字节 inByte =Serial.read(); // 发送自第一次读取处理后经过的时间 Serial.print(millis() - firstReading); Serial.print('E'); // 每 2 秒重复一次 delay(2000); }}void sayHello(){ // 等待串口可用 // 然后发送 hello 字节开始握手 while (Serial.available() <=0){ Serial.print('Z'); // 发送 Z 到处理说 Hello delay(200); } firstReading =millis();}
 
处理定时器测试脚本Processing 
 这是用于处理的脚本，它将读取从 Arduino 发送的毫秒数并将其与处理中经过的毫秒数进行比较。
// Paul Brace 2021 年 2 月// 接受来自 Arduino 的millis() 的脚本// 并将其与内部millis() // 评估Arduino 时钟的不准确性。// 假设计算机时钟是准确的// -ve =Arduino 运行缓慢，因此在时钟程序中输入+ve 调整// +ve =Arduino is运行速度很快，所以输入 -ve 调整以减慢时钟 downimport processing.serial.*;Serial theSerialPort; // 创建串口 objectint[] serialBytesArray =new int[15]; // 存储传入 bytesint bytesCount =0 的数组； // 当前接收的字节数boolean init =false; // false 直到通过接收字符 Zint fillColor =255 完成握手； // 定义初始填充 colourlong mills =0; // 上次读取接收时间长第一个 =0; // 收到第一批工厂的时间，所以我们现在可以计算一小时内的差异； // 自收到第一个mills以来经过的毫秒数long firstReading =100000; // 正在处理从 Arduinolong DiffPerHour =0 接收到的第一条消息的millis()； // 第一个小时后的差异 int inByte; // 最后一个字节 readvoid setup() { // 定义一些画布和绘图参数 size(500, 500);背景（70）； noStroke(); // 打印所有串行设备的列表，以便您知道为 Arduino 设置哪一个 // 如果未在 printArray(Serial.list()) 下方设置正确的端口，则需要运行程序并进行编辑； // 实例化串行通信字符串 thePortName =Serial.list()[1]; theSerialPort =new Serial(this, thePortName, 9600);}void draw() { // 显示时间设置 background(70);填充（填充颜色）；文本大小（25）； text(hour() + ":" + minute() + ":" + second(), 50, 50); // Arduino 文本发送的最后一次读取毫秒数("传入已过：" + mills, 50, 100); // 在 Processing text("Local elapsed:" + (now - firstReading), 50, 150); // 显示当前差异 text("Diff:" + (mills - (now - firstReading)), 50, 200); // 检查 1 小时是否已经过去，第一小时是否存储差异 if ((((now - firstReading)>=3600000) &&(DiffPerHour ==0)){ DiffPerHour =mills - (now - firstReading); } // 显示第一个差值和第一个小时后的差值 text("Diff after 1 hour:" + DiffPerHour, 50, 300);}void serialEvent(Serial myPort) { // 从串口读取一个字节 inByte =myPort.read(); if (init ==false) { // 如果尚未握手，则查看是否握手字节 if (inByte =='Z') { // 如果读取的字节为 Z myPort.clear(); // 清除串口缓冲区init =true; // 存储我们有第一个 hello myPort.write('Z'); // 告诉 Arduino 发送更多 if (first ==0){ first =millis(); } } } else { // 如果已经有第一个 hello // 将串口的最新字节添加到数组 if (inByte !=69) { // 不检查消息字符 E 的结尾 if (bytesCount <14) { serialBytesArray[bytesCount] =inByte;字节数++； } } if (inByte ==69) { // 消息结束 // 存储经过的本地时间 now =millis(); // 计算传入的millis() mills =0; for (int i =1; i <=bytesCount; i++) { mills +=(serialBytesArray[i - 1] - 48) * pow(10, (bytesCount - i)); } // 假设我们准备接受下一条消息 // 如果这是第一次读取，则设置第一个差值 if (firstReading ==100000) { firstReading =now; } myPort.write('Z'); // 重置 bytesCount:bytesCount =0; } }}
 

示意图