Arduino Nano RTC Klok: Nauwkeurige Tijdmeting met DS1307

Onderdelen en Benodigdheden

Nodige Tools en Machines

• Solderbout
• Multimeter (onmisbaar voor controle van soldeerverbindingen en stroomverbruik)

Apps en Online Services

• Arduino IDE
• Fritzing (voor schema/PCB-ontwerp)

Over Dit Project

Dit is een eenvoudige, zelf te monteren digitale klok met de RTC DS1307-chip. De tijd wordt weergegeven op een 4-digit 7-segmentdisplay. De code is eenvoudig uit te breiden met extra functionaliteit zoals een alarm – je hebt alleen wat verbeelding en uitvindingskracht nodig. Dit project was een oefening voor complexere toepassingen en levert een mooi showstukje op voor in mijn kamer.

Hieronder volgen alle details, inclusief de problemen die ik tegenkwam bij het solderen op de PCB en hoe ik ze oploste.

Stap 1: Componenten

RTC-module (DS1307)

De DS1307 houdt de tijd bij zelfs tijdens stroomuitval. Interfacing met Arduino gebeurt via I2C-protocol (pinnen A4=SDA, A5=SCL). De DS-pin wordt niet gebruikt.

Let op: De chip is gevoelig voor tijdsdrijf (afwijking door temperatuur). Zorg dat GND en Vcc correct aangesloten zijn – op de module zit Vcc voor GND. Omgekeerde polariteit maakt de chip snel heel warm. Test met een vinger op de knoopcel bij inschakelen.

Shift Register (74HC595)

De 74HC595 maakt multiplexing mogelijk – we gebruiken er twee: één voor de segmenten (a-g + decimaal), één voor digit-selectie (D1-D4). Door snel te schakelen lijken alle digits tegelijk te branden.

Let op: Ik kreeg diverse defecte chips (bijv. Q0/Q1 niet werkend, Q3 intern gegronde). Test altijd met de continuïteitsfunctie van de multimeter voordat je solder.

4-digit 7-segment Display (Common Anode)

Generiek display, 12 pinnen. Nummering begint linksonder. Geen dubbele punt (colon) beschikbaar, dus gebruik ik het decimaalteken van digit 2 als scheiding tussen uren/minuten.

Let op: Segmenten a-g liggen niet op één lijn. Nooit direct op 5V aansluiten zonder stroombegrenzende weerstand!

Pinout van shift register naar display:

Dit project is goedkoop en makkelijk te bouwen, maar vereist geduld en doorzettingsvermogen (vooral als je het op PCB soldeert). Op breadboard is het in ca. 2 uur klaar.

Code

De code gebruikt de RTClib en Wire (I2C) bibliotheken. Geschreven voor Common Anode display. Belangrijkste delen:

Hoofdprogramma (Clock Code)

#include 
#include 
#include 

RTC_DS1307 RTC;
int latchPin = 3, dataPin = 4, clockPin = 2;
int shift = 256;
const int alarmHour = 17, alarmMinute = 26;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(13, OUTPUT);
  Wire.begin(); RTC.begin();
  if (!RTC.isrunning()) RTC.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__));
}

void loop() {
  DateTime now = RTC.now();
  int HOUR = now.hour(), MINUT = now.minute();
  // ... multiplexing logica voor 4 digits via shiftOut ...
  // Alarm op pin 13
  if (HOUR == alarmHour && MINUT == alarmMinute) digitalWrite(13, HIGH);
  else digitalWrite(13, LOW);
}

De volledige multiplexing-code met switch-cases voor elk digit is in het origineel te vinden.

Tijd Instellen via Serial Monitor

Omdat de DS1307 kan drijven, is er een apart programma om de tijd via de Serial Monitor in te stellen. Upload dit programma, open Serial Monitor, voer datum/tijd in (commando's: h=uren, i=minuten, s=seconden, d=dag, m=maand, y=jaar, w=dag v/d week, t=12/24u toggle, a/p=AM/PM), en upload daarna weer de hoofdcodde.

Bibliotheken

Het project gebruikt twee bibliotheken die je moet installeren in de Arduino IDE (Sketch → Include Library → Add .ZIP Library):

1. RealTimeClockDS1307 – eigen library met uitgebreide functies (square wave, NVRAM, 12/24u). Bevat: RealTimeClockDS1307.h, .cpp, keywords.txt, README.
2. RTClib – fork van JeeLabs, ondersteunt DS1307, DS3231, PCF8523, en meer. Bevat: RTClib.h, .cpp, README.md, library.properties.

Alle benodigde bestanden (headers, implementaties, keywords, readme) staan in de originele projectbeschrijving.

Schema

Fritzing-bestand: 7segmentClock.fzz