Franzis Adventskalender für Arduino – Tag 14

In diesem Beitrag möchte ich mit dir das vierzehnte Türchen des Franzis Adventskalender für Arduino öffnen.

Franzis Adventskalender für Arduino - Tag 14
Franzis Adventskalender für Arduino – Tag 14

Wenn wir nun das vierte Türchen öffnen, finden wir wieder einmal zwei kleine 10 cm Breadboardkabel mit Buchse & Stecker.

Da man auch wieder mit diesen beiden Bauteilen nicht viel machen kann, möchte ich dir heute eine nützliche Funktion zeigen, wie du das aktuelle Datum und die Uhrzeit ermitteln kannst.

Tage bis Weihnachten berechnen

Im heutigen Beispiel möchte ich dir zeigen, wie du die Tage bis Weihnachten berechnen kannst.

Da ich diese Beiträge für den Monat Dezember vorproduziert habe, ist mein Datum noch im Monat November.

Eigentlich benötigen wir für Datum & Uhrzeit eine RealTimeClock oder einen NTP-Server Zugriff. Da wir aber beides am Arduino Nano nicht haben (und auch nicht im Bausatz enthalten ist) müssen wir uns anders behelfen.

Nachfolgend zeige ich dir zwei kleine RTCs vom Typ DS3221, auf diesen kannst du einmalig einen Zeitstempel speichern und die Zeit läuft quasi auf diesen weiter, durch die enthaltene Batterie geht dieser Wert auch nicht so schnell verloren.

Aber wir haben in diesem Adventskalender keine RTC daher benötigen wir eine andere Lösung.

Eingabe des Datums per serieller Schnittstelle

Man kann im seriellen Monitor nicht nur Daten lesen, sondern kann auch Daten an den Mikrocontroller senden, welche wir auswerten / verarbeiten können.

Zunächst müssen wir prüfen, ob Daten an der Schnittstelle anliegen und wenn dieses der Fall ist, möchten wir diese auslesen und wiederum auf der seriellen Schnittstelle ausgeben, somit werden diese im seriellen Monitor sichtbar.

void setup() {
  // beginn der seriellen Kommunikation mit 9600 baud
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Wenn Daten anliegen, dann...
  if (Serial.available() > 0) {
    // auslesen der Daten von der seriellen Schnittstelle
    // als String
    String text = Serial.readString();
    // Ausgeben der empfangenen Daten im seriellen Monitor
    Serial.print("Empfangen:"+text);
  }
}

Parsen eines Datums

Nun können wir statt einem Text auch ein Datum im Format dd.MM.YYYY (Tag.Monat.Jahr) absenden verarbeiten.

void setup() {
  // beginn der seriellen Kommunikation mit 9600 baud
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Wenn Daten anliegen, dann...
  if (Serial.available() > 0) {
    // auslesen der Daten von der seriellen Schnittstelle
    // als String
    String text = Serial.readString();
    // Ausgeben der empfangenen Daten im seriellen Monitor
    Serial.print("Empfangen:" + text);
    //Es wird ein Datum im Format TagTag.MonatMonat.Jahrvoid setup() {
    // beginn der seriellen Kommunikation mit 9600 baud
    Serial.begin(9600);
  }

  void loop() {
    // Wenn Daten anliegen, dann...
    if (Serial.available() > 0) {
      // auslesen der Daten von der seriellen Schnittstelle
      // als String
      String text = Serial.readString();
      // Ausgeben der empfangenen Daten im seriellen Monitor
      Serial.print("Empfangen:" + text);

      // Es wird fest gelegt das ein Datum im
      // Format Tag.Monat.Jahr gesendet / empfangen wird.
      // zbsp. 01.12.2022 für den ersten Dezember im Jahr 2022

      // Funktion substring liefert einen Teil eines Strings
      // mit einer festen länge. Das erste Zeichen hat den Index 0!
      // Wobei der letzte Index nicht mitgeliefert wird.

      // der Tag von Zeichen 0 bis 2 (die Zeichen von 01 aus dem Beispiel)
      int tag = text.substring(0, 2).toInt();
      // der Monat von Zeichen 3 bis 5 (ohne den Punkt, die Zeichen 12 aus dem Beispiel)
      int monat = text.substring(3, 5).toInt();
      // das Jahr von Zeichen 6 bis 10 (ohne den Punkt, die Zeichen 2022 aus dem Beispiel)
      int jahr = text.substring(6, 10).toInt();

      //Ausgeben der Daten auf der seriellen Schnittstelle
      Serial.println("Tag:" + String(tag, DEC));
      Serial.println("Monat:" + String(monat, DEC));
      Serial.println("Jahr:" + String(jahr, DEC));
    }
  }

Was in dem Code noch fehlt, ist die Prüfung, ob der empfange, Text nur Zahlen enthält und ob es sich um ein gültiges Datumsformat handelt.

Dieses Datum können wir zbsp. mit einem regulären Ausdruck prüfen, wie du dieses machst, habe ich dir im Beitrag Arduino – reguläre Ausdrücke verwenden gezeigt. In diesem Beitrag möchte ich jedoch dieses auslassen.

Damit wir nun die Tage bis Weihnachten, also den 24. Dezember berechnen können, müssen wir einiges über Zeit erfahren, denn auf dem Computer läuft die Zeit erst ab dem 01.01.1970. Ab da zählt ein Timer die Millisekunden hoch, dieses nennt man auch den Unix Timestamp.

Wir haben also jetzt einen gemeinsamen Ausgangspunkt (den 01.01.1970) somit müssen wir nur die Millisekunden seit diesem zu heute und bis zum Heiligabend berechnen und der Rest ist einfache Subtraktion. Dann wiederum das Ergebnis von Millisekunden in Tage oder Stunden umrechnen.

Um uns die Berechnung des Unix Timestamp einfacher zu machen, gibt es auch hier wieder eine Bibliothek, welche wir einbinden und einfach verwenden können. Es gibt zwei wege diese einzubinden, zum einen ladet man sich eine ZIP-Datei vom GitHub Repository https://github.com/PaulStoffregen/Time herunter oder man sucht in dem Bibliotheksverwalter der Arduino IDE danach. In diesem Fall war es einfacher, die ZIP-Datei herunterzuladen.

GitHub Repo von Paul Stoffregen für die Time Bibliothek
GitHub Repo von Paul Stoffregen für die Time Bibliothek

Diese ZIP-Datei binden wir nun über das Hauptmenü „Sketch“ > „Include Library“ > „Add .ZIP Library…“ ein.

einbinden einer ZIP-Datei als Bibliothek in der Arduino IDE 2.0
einbinden einer ZIP-Datei als Bibliothek in der Arduino IDE 2.0

Einbinden der Time Bibliothek in den bestehenden Code

Da nun die Bibliothek zur Arduino IDE hinzugefügt wurde, müssen wir diese noch mit einem Include Befehl einbinden und ein Objekt initialisieren.

#include <TimeLib.h>

void setup() {
  // beginn der seriellen Kommunikation mit 9600 baud
  Serial.begin(9600);
}


void loop() {
  // Wenn Daten anliegen, dann...
  if (Serial.available() > 0) {
    // auslesen der Daten von der seriellen Schnittstelle
    // als String
    String text = Serial.readString();
    // Ausgeben der empfangenen Daten im seriellen Monitor
    Serial.print("Empfangen:" + text);

    // Es wird fest gelegt das ein Datum im
    // Format Tag.Monat.Jahr gesendet / empfangen wird.
    // zbsp. 01.12.2022 für den ersten Dezember im Jahr 2022

    // Funktion substring liefert einen Teil eines Strings
    // mit einer festen länge. Das erste Zeichen hat den Index 0!
    // Wobei der letzte Index nicht mitgeliefert wird.

    // der Tag von Zeichen 0 bis 2 (die Zeichen von 01 aus dem Beispiel)
    int tag = text.substring(0, 2).toInt();
    // der Monat von Zeichen 3 bis 5 (ohne den Punkt, die Zeichen 12 aus dem Beispiel)
    int monat = text.substring(3, 5).toInt();
    // das Jahr von Zeichen 6 bis 10 (ohne den Punkt, die Zeichen 2022 aus dem Beispiel)
    int jahr = text.substring(6, 10).toInt();

    //Ausgeben der Daten auf der seriellen Schnittstelle
    Serial.println("Tag:" + String(tag, DEC));
    Serial.println("Monat:" + String(monat, DEC));
    Serial.println("Jahr:" + String(jahr, DEC));

    //Befüllen eines tmElements mit den ermittelten Werten
    tmElements_t current_time;

    current_time.Second = 0;
    current_time.Hour = 0;
    current_time.Minute = 0;
    current_time.Day = tag;
    current_time.Month = monat;
    current_time.Year = jahr - 1970;

    time_t unix_timestamp;
    unix_timestamp = makeTime(current_time);
    //Ausgeben des Unix Timestamps auf der seriellen Schnittstelle
    Serial.print("Unix Timestamp:");
    Serial.println(unix_timestamp);
  }
}

Wenn man nun wie zuvor in dem seriellen Monitor ein valides Datum eingibt, dann erhält man einen Unix Timestamp welchen man wiederum auf der Webseite https://www.unixtimestamp.com/ eingeben kann.

Berechnen der Tage bis Heiligabend

Mit diesem ermittelten Zeitstempel können wir jetzt die Tage, Stunden, Minuten, Sekunden bis Heiligabend ermitteln.

//Befüllen eines tmElements mit den ermittelten Werten
tmElements_t current_time;

current_time.Second = 0;
current_time.Hour = 0;
current_time.Minute = 0;
current_time.Day = tag;
current_time.Month = monat;
current_time.Year = jahr - 1970;

time_t current_unix_timestamp;
current_unix_timestamp = makeTime(current_time);

tmElements_t xmas_time;

xmas_time.Second = 0;
xmas_time.Hour = 0;
xmas_time.Minute = 0;
xmas_time.Day = 24;
xmas_time.Month = 12;
xmas_time.Year = jahr - 1970;

time_t xmas_unix_timestamp;
xmas_unix_timestamp = makeTime(xmas_time);

//Ausgeben des Unix Timestamps auf der seriellen Schnittstelle
Serial.print("aktueller Unix Timestamp:");
Serial.println(current_unix_timestamp);

Serial.print("xmas Unix Timestamp:");
Serial.println(xmas_unix_timestamp);

long differenzInSekunden = xmas_unix_timestamp - current_unix_timestamp;
Serial.print("differenz in Sekunden:");
Serial.println(differenzInSekunden);

Serial.print("Tage bis Heiligabend:");
Serial.print(differenzInSekunden / 60 / 60 / 24);
Serial.println(" d");

Serial.print("Stunden bis Heiligabend:");
Serial.print(differenzInSekunden / 60 / 60);
Serial.println(" h");

Serial.print("Minuten bis Heiligabend:");
Serial.print(differenzInSekunden / 60);
Serial.println(" min.");

Serial.print("Sekunden bis Heiligabend:");
Serial.print(differenzInSekunden);
Serial.println(" sek.");

Wenn wir jetzt das heutige Datum im seriellen Monitor an den Mikrocontroller senden, dann werden die Tage, Stunden, Minuten und Sekunden bis Heiligabend berechnet.

Der nächste Schritt könnte nun sein auch die Uhrzeit mit einzubinden um somit einen etwas genaueren Wert zu erhalten.

Ein Kommentar

Kommentar hinterlassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert