/elec/propeller-clock

To get this branch, use:
bzr branch http://bzr.ed.am/elec/propeller-clock

« back to all changes in this revision

Viewing changes to src/propeller-clock.ino

  • Committer: edam
  • Date: 2011-12-30 15:51:15 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111230155115-0i1sbpw7f585oact
corrected URL and removed scematic from src

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.ino
1
 
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
2
1
/*
3
2
 * propeller-clock.ino
4
3
 *
28
27
 
29
28
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
29
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   Arduino.
 
30
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
31
   arduino.
33
32
 
34
 
 * the pins 4 to 13 on the Arduino should directly drive an LED (the
 
33
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
35
34
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
35
   13 is at the outside.
37
36
 
38
37
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
39
 
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
40
 
   LEDs that turn on and off in unison in the centre of the clock.
 
38
   used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which turn on
 
39
   and off in unison in the centre of the clock.
41
40
 
42
41
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
42
 
44
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
45
 
 
46
43
Implementation details:
47
44
 
48
 
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
 
45
 * for a schematic, see project/propeller-clock.sch.
49
46
 
50
47
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
48
   every rotation of the propeller.
52
49
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
50
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
51
   software skips every other one. This means that the clock may
55
52
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
53
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
54
   the propeller must be in when starting the clock.
58
55
    
59
56
Usage instructions:
70
67
    - pressing the button increments the field currently being set
71
68
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
72
69
      fields that can be set
73
 
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
74
 
      exits "time set" mode
 
70
    - press and holding the button for 5 seconds to finish
75
71
 
76
72
******************************************************************************/
77
73
 
78
 
#include "config.h"
79
 
#include "button.h"
80
 
#include "time.h"
81
 
#include "Arduino.h"
82
 
#include "analogue_clock.h"
83
 
#include "digital_clock.h"
84
 
#include "test_pattern.h"
 
74
 
 
75
#include <Bounce.h>
85
76
 
86
77
//_____________________________________________________________________________
87
78
//                                                                         data
88
79
 
 
80
 
89
81
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
90
82
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
91
83
// restarted
92
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
84
static unsigned long new_pulse_at = 0;
93
85
 
94
86
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
95
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
87
static unsigned long last_pulse_at = 0;
96
88
 
97
89
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
98
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
90
static unsigned long segment_step = 0;
99
91
 
100
92
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
101
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
102
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
103
 
 
104
 
// the button
105
 
static Button _button( 3 );
106
 
 
107
 
// modes
108
 
static int _major_mode = 0;
109
 
static int _minor_mode = 0;
110
 
 
111
 
#define MAIN_MODE_IDX 0
112
 
 
113
 
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
114
 
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
115
 
#define TEST_PATTERN_IDX 2
 
93
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
94
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
95
 
 
96
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
97
static bool inc_draw_mode = false;
 
98
 
 
99
// a bounce-managed button
 
100
static Bounce button( 3, 5 );
 
101
 
 
102
// the time
 
103
static int time_hours = 0;
 
104
static int time_minutes = 0;
 
105
static int time_seconds = 0;
 
106
 
 
107
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
108
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
109
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
110
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
116
111
 
117
112
//_____________________________________________________________________________
118
113
//                                                                         code
119
114
 
120
115
 
121
 
// activate the current minor mode
122
 
void activate_minor_mode()
 
116
// check for button presses
 
117
void checkButtons()
123
118
{
124
 
        switch( _minor_mode ) {
125
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
126
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
127
 
        }
 
119
        // update buttons
 
120
        button.update();
 
121
 
 
122
        // notice button presses
 
123
        if( button.risingEdge() )
 
124
                inc_draw_mode = true;
128
125
}
129
126
 
130
 
// perform button events
131
 
void do_button_events()
 
127
 
 
128
// keep track of time
 
129
void trackTime()
132
130
{
133
 
        // loop through pending events
134
 
        while( int event = _button.get_event() )
135
 
        {
136
 
                switch( event )
137
 
                {
138
 
                case 1:
139
 
                        // short press
140
 
                        switch( _major_mode ) {
141
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
142
 
                                switch( _minor_mode ) {
143
 
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
144
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
145
 
                                }
146
 
                                break;
147
 
                        }
148
 
                        break;
149
 
 
150
 
                case 2:
151
 
                        // long press
152
 
                        switch( _major_mode ) {
153
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
154
 
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
155
 
                                        _minor_mode = 0;
156
 
                                switch( _minor_mode ) {
157
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
158
 
                                }
159
 
                                break;
160
 
                        }
161
 
                        break;
162
 
 
163
 
                case 3:
164
 
                        // looooong press (change major mode)
165
 
                        if( ++_major_mode > 0 )
166
 
                                _major_mode = 0;
167
 
                        switch( _major_mode ) {
168
 
                        case MAIN_MODE_IDX: _minor_mode = 0; break;
169
 
                        }
170
 
                        activate_minor_mode();
171
 
                        break;
 
131
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
132
        static unsigned long last_time = millis();
 
133
        static unsigned long carry = 0;
 
134
 
 
135
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
136
        unsigned long next_time = millis();
 
137
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
138
 
 
139
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
140
        last_time = next_time;
 
141
        carry = delta % 1000;
 
142
 
 
143
        // add the seconds that have passed to the time
 
144
        time_seconds += delta / 1000;
 
145
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
146
                time_seconds -= 60;
 
147
                time_minutes++;
 
148
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
149
                        time_minutes -= 60;
 
150
                        time_hours++;
 
151
                        if( time_hours >= 24 )
 
152
                                time_hours -= 24;
172
153
                }
173
154
        }
174
155
}
175
156
 
176
157
 
177
 
// draw a display segment
178
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
158
// draw a segment for the test display
 
159
void drawNextSegment_test( bool reset )
179
160
{
180
161
        // keep track of segment
181
 
#if CLOCK_FORWARD
182
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
183
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
184
 
#else
185
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
186
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
187
 
#endif
188
 
 
189
 
        // frame reset
 
162
        static unsigned int segment = 0;
 
163
        if( reset ) segment = 0;
 
164
        segment++;
 
165
 
 
166
        // turn on inside and outside LEDs
 
167
        digitalWrite( 4, HIGH );
 
168
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
169
 
 
170
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
171
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
172
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
173
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
 
174
}
 
175
 
 
176
 
 
177
// draw a segment for the time display
 
178
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
179
{
 
180
        static unsigned int second = 0;
 
181
        static unsigned int segment = 0;
 
182
 
 
183
        // handle display reset
190
184
        if( reset ) {
191
 
                switch( _major_mode ) {
192
 
                case MAIN_MODE_IDX:
193
 
                        switch( _minor_mode ) {
194
 
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
195
 
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
196
 
                        }
197
 
                        break;
198
 
                }
199
 
        }
200
 
 
201
 
        // draw
202
 
        switch( _major_mode ) {
203
 
        case MAIN_MODE_IDX:
204
 
                switch( _minor_mode ) {
205
 
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
206
 
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
207
 
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
208
 
                }
209
 
                break;
210
 
        }
211
 
 
212
 
#if CLOCK_FORWARD
213
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
214
 
#else
215
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
216
 
#endif
 
185
                second = 0;
 
186
                segment = 0;
 
187
        }
 
188
 
 
189
        // what needs to be drawn?
 
190
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
191
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
192
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
193
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
194
 
 
195
        // set the LEDs
 
196
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
197
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
 
198
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
 
199
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
 
200
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
 
201
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
 
202
 
 
203
        // inc position
 
204
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
205
                segment = 0;
 
206
                second++;
 
207
        }
 
208
}
 
209
 
 
210
 
 
211
// draw a display segment
 
212
void drawNextSegment( bool reset )
 
213
{
 
214
        static int draw_mode = 0;
 
215
 
 
216
        // handle mode switch requests
 
217
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
218
                inc_draw_mode = false;
 
219
                draw_mode++;
 
220
                if( draw_mode >= 2 )
 
221
                        draw_mode = 0;
 
222
        }
 
223
 
 
224
        // draw the segment
 
225
        switch( draw_mode ) {
 
226
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
227
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
228
        }
217
229
}
218
230
 
219
231
 
220
232
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculate_segment_times()
 
233
void calculateSegmentTimes()
222
234
{
223
235
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
236
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
237
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
226
238
        {
227
239
                // new segment stepping times
228
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
229
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
230
 
                _segment_step_sub = 0;
231
 
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
240
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
241
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
242
                segment_step_sub = 0;
 
243
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
232
244
        }
233
245
 
234
246
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
247
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
237
 
        _new_pulse_at = 0;
 
248
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
249
        new_pulse_at = 0;
238
250
}
239
251
 
240
252
 
241
253
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
254
// occurred
243
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
255
void waitTillNextSegment( bool reset )
244
256
{
245
257
        static unsigned long end_time = 0;
246
258
 
247
259
        // handle reset
248
260
        if( reset )
249
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
261
                end_time = last_pulse_at;
250
262
 
251
263
        // work out the time that this segment should be displayed until
252
 
        end_time += _segment_step;
253
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
254
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
255
 
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
264
        end_time += segment_step;
 
265
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
266
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
267
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
256
268
                end_time++;
257
269
        }
258
270
 
259
271
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
272
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
261
273
}
262
274
 
263
275
 
264
276
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fan_pulse_handler()
 
277
void fanPulseHandler()
266
278
{
267
279
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
280
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
273
285
        if( !ignore )
274
286
        {
275
287
                // set a new pulse time
276
 
                _new_pulse_at = micros();
 
288
                new_pulse_at = micros();
277
289
        }
278
290
}
279
291
 
282
294
void setup()
283
295
{
284
296
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
297
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
286
298
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
299
  
288
300
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
291
303
 
292
304
        // set up mode-switch button on pin 3
293
305
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
295
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
296
 
        _button.set_event_times( event_times );
297
 
 
298
 
        // initialise RTC
299
 
        Time::init();
300
 
 
301
 
        // activate the minor mode
302
 
        switch( _major_mode ) {
303
 
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
304
 
        }
 
306
 
 
307
        // serial comms
 
308
        Serial.begin( 9600 );
305
309
}
306
310
 
307
311
 
309
313
void loop()
310
314
{
311
315
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
312
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
313
 
 
314
 
        // update button
315
 
        _button.update();
 
316
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
316
317
 
317
318
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
318
319
        // that no state changes mid-display
319
320
        if( reset )
320
321
        {
321
 
                // calculate segment times
322
 
                calculate_segment_times();
 
322
                // check buttons
 
323
                checkButtons();
323
324
 
324
325
                // keep track of time
325
 
                Time::update();
326
 
 
327
 
                // perform button events
328
 
                do_button_events();
 
326
                trackTime();
329
327
        }
330
328
 
331
329
        // draw this segment
332
 
        draw_next_segment( reset );
 
330
        drawNextSegment( reset );
 
331
 
 
332
        // do we need to recalculate segment times?
 
333
        if( reset )
 
334
                calculateSegmentTimes();
333
335
 
334
336
        // wait till it's time to draw the next segment
335
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
337
        waitTillNextSegment( reset );
336
338
}