Reloj RTC con Arduino Nano y DS1307: Cronometraje Preciso

Componentes y materiales

Herramientas necesarias

• Soldador (genérico)
• Multímetro (imprescindible para verificar continuidad de soldaduras y consumo)

Aplicaciones y servicios en línea

• Arduino IDE
• Arduino Fritzing

Sobre el proyecto

Este es un reloj digital realmente simple y fácil de montar creado con el IC RTC DS1307. Muestra la hora en un display de 7 segmentos de 4 dígitos. El código puede modificarse fácilmente para añadir funcionalidades como alarma; solo hace falta imaginación. Fue un peldaño para proyectos más complejos y quería algo vistoso para mi habitación.

Incluyo todos los detalles, incluyendo problemas al soldar en PCB y cómo los resolví.

PASO 1: Componentes

Módulo RTC DS1307

El chip DS1307 mantiene la hora incluso sin alimentación. Interfaz I2C con Arduino (pines A4=SDA, A5=SCL). No usamos el pin DS.

Inconveniente: No es tan preciso como quisiéramos; sufre deriva temporal (time drift) sensible a temperatura.

¡OJO! Conecta bien GND y VCC. En el módulo, VCC está antes que GND. Conectar al revés calienta mucho el chip. Toca la pila de botón al encender y apaga rápido si notas calor.

Registro de Desplazamiento 74HC595

• Clave gracias al multiplexado. Principiantes: no temáis el término, es divertido y útil.
• 16 pines. Usamos dos 74HC595 para el display 4 dígitos 7 segmentos.
• El primero enciende segmentos; el segundo selecciona qué dígito activar.
• El multiplexado conmuta tan rápido que parece que todos los dígitos están encendidos a la vez.

Nota: Me llegaron varios chips defectuosos (pines Q0, Q1, Q3, Q7 fallando). Verificad con multímetro en modo continuidad. Todo es aprendizaje.

Display 7 segmentos 4 dígitos (Ánodo Común)

Display genérico de 12 pines (numeración desde inferior izquierda). Cada dígito muestra 0-9 y punto decimal. Usé el punto decimal del 2º dígito como separador ":" (parpadeante).

Cuidado: Los segmentos a-g no están en orden lineal. Nunca conectar directo a 5V sin resistencias limitadoras.

Conexiones Shift Register → Display:

Proyecto barato y fácil, requiere paciencia si soldas en PCB (unas 2 horas en protoboard).

Código

Código Principal del Reloj (Arduino)

Usa librería RTC e I2C (Wire). Para display Ánodo Común.

#include <Wire.h>
#include <EEPROM.h>
#include <RTClib.h>

RTC_DS1307 RTC;

int latchPin = 3;  // Pin 12 del 595
int dataPin  = 4;  // Pin 14 del 595
int clockPin = 2;  // Pin 11 del 595
int shift = 256;

int units, tens, hundreds, thousands;
const int alarmHour = 17;
const int alarmMinute = 26;

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

void loop() {
  DateTime now = RTC.now();
  int HOUR = now.hour();
  int MINUT = now.minute();

  // Descomposición dígitos hora
  if (HOUR < 10) { hundreds = HOUR; thousands = 0; }
  else { hundreds = HOUR % 10; thousands = HOUR / 10; }

  // Descomposición dígitos minutos
  if (MINUT <= 9) { units = MINUT; tens = 0; }
  else { units = MINUT % 10; tens = MINUT / 10; }

  // Multiplexado: envía cada dígito al 74HC595 correspondiente
  // (Código repetido para units, tens, hundreds, thousands con shiftOut)
  // ... (ver código completo en repositorio)

  delay(1); // Persistencia de visión

  // Alarma simple en pin 13
  if (HOUR == alarmHour && MINUT == alarmMinute) digitalWrite(13, HIGH);
  else digitalWrite(13, LOW);
}

Nota: El código completo con todos los switch-case para cada dígito está en el archivo original. Aquí se muestra la estructura principal.

Programa para Poner en Hora (Arduino)

Como el DS1307 deriva, este programa permite ajustar la hora vía Monitor Serie. Conecta el RTC, sube este sketch, abre Monitor Serie y envía comandos (h##, i##, s##, d##, m##, y##, w##, t, a, p, etc.). Luego sube el código principal.

// Incluye librería RealTimeClockDS1307.h (ver abajo)
// Comandos: h=hora, i=minutos, s=segundos, d=día, m=mes, y=año, w=día semana,
// t=toggle 12/24h, a=AM, p=PM, z=start, Z=stop, q=SQW 1Hz, Q=SQW off,
// >reg,val = escribir registro,