/elec/propeller-clock

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  • Committer: Dan
  • Date: 2011-11-02 22:26:25 UTC
  • Revision ID: dan@waxworlds.org-20111102222625-fo8prx1bigkjecbt
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propeller-clock/propeller-clock.pde
1
 
/*
2
 
 * propeller-clock.pde
3
 
 *
4
 
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <edam@waxworlds.org>
5
 
 *
6
 
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
7
 
 * program"). See http://ed.am/software/arduino/propeller-clock for more
8
 
 * information.
9
 
 *
10
 
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
11
 
 * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
12
 
 * by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
13
 
 * (at your option) any later version.
14
 
 *
15
 
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16
 
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17
 
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18
 
 * GNU Lesser General Public License for more details.
19
 
 *
20
 
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
21
 
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
22
 
 */
23
 
 
24
 
/******************************************************************************
25
 
 
26
 
  For a schematic, see propeller-clock.sch.
27
 
 
28
 
  Set up as follows:
29
 
 
30
 
  - a PC fan is wired up to the 12V supply.
31
 
 
32
 
  - the fan's SENSE (tachiometer) pin is connected to pin 2 on the
33
 
    arduino.
34
 
 
35
 
  - the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
36
 
    LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
37
 
    13 is at the outside.
38
 
 
39
 
  - if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can
40
 
    be used to indirectly drive (via a MOSFET) multiple LEDs which
41
 
    turn on and off in unison in the centre of the clock.
42
 
 
43
 
  - a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
44
 
 
45
 
  Implementation details:
46
 
 
47
 
  - the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
48
 
    every rotation of the propeller (for maximum update speed).
49
 
 
50
 
  - pressing the button cycles between display modes
51
 
 
52
 
  - holding down the button for 2 seconds enters "set time" mode. In
53
 
    this mode, the fan must be held still and the LEDs will indicate
54
 
    what number is being entered for each time digit. Pressing the
55
 
    button increments the current digit. Holding it down moves to the
56
 
    next digit (or leaves "set time" mode when there are no more). In
57
 
    order, the digits (with accepted values) are: hours-tens (0 to 2),
58
 
    hours-ones (0 to 9), minutes-tens (0 to 5), minutes-ones (0 to 9).
59
 
 
60
 
******************************************************************************/
61
 
 
62
 
 
63
 
#include <Bounce.h>
64
 
 
65
 
//_____________________________________________________________________________
66
 
//                                                                         data
67
 
 
68
 
 
69
 
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
70
 
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
71
 
// restarted
72
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
73
 
 
74
 
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
75
 
static unsigned long last_pulse_at = 0;
76
 
 
77
 
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
78
 
static unsigned long segment_step = 0;
79
 
 
80
 
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
81
 
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
82
 
static unsigned long segment_step_sub = 0;
83
 
 
84
 
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
85
 
static bool inc_draw_mode = false;
86
 
 
87
 
// a bounce-managed button
88
 
static Bounce button( 3, 5 );
89
 
 
90
 
// the time
91
 
static int time_hours = 0;
92
 
static int time_minutes = 0;
93
 
static int time_seconds = 0;
94
 
 
95
 
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
96
 
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
97
 
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
98
 
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
99
 
 
100
 
//_____________________________________________________________________________
101
 
//                                                                         code
102
 
 
103
 
 
104
 
// check for button presses
105
 
void checkButtons()
106
 
{
107
 
        // update buttons
108
 
        button.update();
109
 
 
110
 
        // notice button presses
111
 
        if( button.risingEdge() )
112
 
                inc_draw_mode = true;
113
 
}
114
 
 
115
 
 
116
 
// keep track of time
117
 
void trackTime()
118
 
{
119
 
        // previous time and any carried-over milliseconds
120
 
        static unsigned long last_time = millis();
121
 
        static unsigned long carry = 0;
122
 
 
123
 
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
124
 
        unsigned long next_time = millis();
125
 
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
126
 
 
127
 
        // update the previous time and carried-over milliseconds
128
 
        last_time = next_time;
129
 
        carry = delta % 1000;
130
 
 
131
 
        // add the seconds that have passed to the time
132
 
        time_seconds += delta / 1000;
133
 
        while( time_seconds >= 60 ) {
134
 
                time_seconds -= 60;
135
 
                time_minutes++;
136
 
                if( time_minutes >= 60 ) {
137
 
                        time_minutes -= 60;
138
 
                        time_hours++;
139
 
                        if( time_hours >= 24 )
140
 
                                time_hours -= 24;
141
 
                }
142
 
        }
143
 
}
144
 
 
145
 
 
146
 
// draw a segment for the test display
147
 
void drawNextSegment_test( bool reset )
148
 
{
149
 
        // keep track of segment
150
 
        static unsigned int segment = 0;
151
 
        if( reset ) segment = 0;
152
 
        segment++;
153
 
 
154
 
        // turn on inside and outside LEDs
155
 
        digitalWrite( 4, HIGH );
156
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
157
 
 
158
 
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
159
 
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
160
 
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
161
 
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
162
 
}
163
 
 
164
 
 
165
 
// draw a segment for the time display
166
 
void drawNextSegment_time( bool reset )
167
 
{
168
 
        static unsigned int second = 0;
169
 
        static unsigned int segment = 0;
170
 
 
171
 
        // handle display reset
172
 
        if( reset ) {
173
 
                second = 0;
174
 
                segment = 0;
175
 
        }
176
 
 
177
 
        // what needs to be drawn?
178
 
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
179
 
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
180
 
        bool draw_minute = !segment && second == time_minute;
181
 
        bool draw_hour = !segment && second == time_hour;
182
 
 
183
 
        // set the LEDs
184
 
        digitalWrite( 13, HIGH );
185
 
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
186
 
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
187
 
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
188
 
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
189
 
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
190
 
 
191
 
        // inc position
192
 
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
193
 
                segment = 0;
194
 
                second++;
195
 
        }
196
 
}
197
 
 
198
 
 
199
 
// draw a display segment
200
 
void drawNextSegment( bool reset )
201
 
{
202
 
        static int draw_mode = 0;
203
 
 
204
 
        // handle mode switch requests
205
 
        if( reset && inc_draw_mode ) {
206
 
                inc_draw_mode = false;
207
 
                draw_mode++;
208
 
                if( draw_mode >= 2 )
209
 
                        draw_mode = 0;
210
 
        }
211
 
 
212
 
        // draw the segment
213
 
        switch( draw_mode ) {
214
 
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
215
 
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
216
 
        }
217
 
}
218
 
 
219
 
 
220
 
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculateSegmentTimes()
222
 
{
223
 
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
 
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
226
 
        {
227
 
                // 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;
232
 
        }
233
 
 
234
 
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
 
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        last_pulse_at = new_pulse_at;
237
 
        new_pulse_at = 0;
238
 
}
239
 
 
240
 
 
241
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
 
// occurred
243
 
void waitTillNextSegment( bool reset )
244
 
{
245
 
        static unsigned long end_time = 0;
246
 
 
247
 
        // handle reset
248
 
        if( reset )
249
 
                end_time = last_pulse_at;
250
 
 
251
 
        // 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;
256
 
                end_time++;
257
 
        }
258
 
 
259
 
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
261
 
}
262
 
 
263
 
 
264
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fanPulseHandler()
266
 
{
267
 
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
 
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
269
 
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
270
 
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
271
 
        static bool ignore = true;
272
 
        ignore = !ignore;
273
 
        if( !ignore )
274
 
        {
275
 
                // set a new pulse time
276
 
                new_pulse_at = micros();
277
 
        }
278
 
}
279
 
 
280
 
 
281
 
// main setup
282
 
void setup()
283
 
{
284
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
286
 
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
 
  
288
 
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
289
 
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
290
 
                pinMode( a, OUTPUT );
291
 
 
292
 
        // set up mode-switch button on pin 3
293
 
        pinMode( 3, INPUT );
294
 
 
295
 
        // serial comms
296
 
        Serial.begin( 9600 );
297
 
}
298
 
 
299
 
 
300
 
// main loop
301
 
void loop()
302
 
{
303
 
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
304
 
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
305
 
 
306
 
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
307
 
        // that no state changes mid-display
308
 
        if( reset )
309
 
        {
310
 
                // check buttons
311
 
                checkButtons();
312
 
 
313
 
                // keep track of time
314
 
                trackTime();
315
 
        }
316
 
 
317
 
        // draw this segment
318
 
        drawNextSegment( reset );
319
 
 
320
 
        // do we need to recalculate segment times?
321
 
        if( reset )
322
 
                calculateSegmentTimes();
323
 
 
324
 
        // wait till it's time to draw the next segment
325
 
        waitTillNextSegment( reset );
326
 
}