/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2012-01-14 17:31:34 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120114173134-5zoqjn0upzpb4ufa
added led-test subproject

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
src/propeller-clock.ino
1
 
//
2
 
// propeller-clock.pde
3
 
//
4
 
// A propeller clock.
5
 
 
6
 
void setup()
7
 
{
8
 
  // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
9
 
  attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
10
 
  digitalWrite( 2, HIGH );
 
1
/*
 
2
 * propeller-clock.ino
 
3
 *
 
4
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
 
5
 *
 
6
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
 
7
 * program"). See http://ed.am/dev/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
Set up:
 
27
 
 
28
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
 
29
 
 
30
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
31
   arduino.
 
32
 
 
33
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
 
34
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
 
35
   13 is at the outside.
 
36
 
 
37
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
 
38
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
 
39
   LEDs that turn on anf off in unison in the centre of the clock.
 
40
 
 
41
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
 
42
 
 
43
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
 
44
 
 
45
Implementation details:
 
46
 
 
47
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
 
48
 
 
49
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
 
50
   every rotation of the propeller.
 
51
    
 
52
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
 
53
   software skips every other one. This means that the clock may
 
54
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
 
55
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
 
56
   the propeller must be in when starting the clock.
 
57
    
 
58
Usage instructions:
 
59
 
 
60
 * pressing the button cycles between variations of the current
 
61
   display mode.
11
62
  
12
 
  // set up output pins (4 to 13) for the led array
13
 
  for( int a = 4; a < 14; a++ )
14
 
    pinMode( a, OUTPUT );
15
 
 
16
 
  // serial comms
17
 
  Serial.begin( 9600 );
18
 
}
19
 
 
20
 
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that has just
21
 
// occurred, which means that segment drawing needs to be restarted
 
63
 * pressing and holding the button for a second cycles between display
 
64
   modes (e.g., analogue and digital).
 
65
 
 
66
 * pressing and holding the button for 5 seconds enters "time set"
 
67
   mode. In this mode, the following applies:
 
68
    - the field that is being set flashes
 
69
    - pressing the button increments the field currently being set
 
70
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
 
71
      fields that can be set
 
72
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
 
73
      exits "time set" mode
 
74
 
 
75
******************************************************************************/
 
76
 
 
77
 
 
78
#include <Bounce.h>
 
79
#include <DS1307.h>
 
80
#include <Wire.h>
 
81
 
 
82
//_____________________________________________________________________________
 
83
//                                                                         data
 
84
 
 
85
 
 
86
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
 
87
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
 
88
// restarted
22
89
static unsigned long new_pulse_at = 0;
23
90
 
24
 
// interrupt handler to count the number of fan pulses
 
91
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
 
92
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
93
 
 
94
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
 
95
static unsigned long segment_step = 0;
 
96
 
 
97
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
 
98
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
99
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
100
 
 
101
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
102
static bool inc_draw_mode = false;
 
103
 
 
104
// a bounce-managed button
 
105
static Bounce button( 3, 5 );
 
106
 
 
107
// the time
 
108
static int time_hours = 0;
 
109
static int time_minutes = 0;
 
110
static int time_seconds = 0;
 
111
 
 
112
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
113
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
114
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
115
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
 
116
 
 
117
//_____________________________________________________________________________
 
118
//                                                                         code
 
119
 
 
120
 
 
121
// check for button presses
 
122
void checkButtons()
 
123
{
 
124
        // update buttons
 
125
        button.update();
 
126
 
 
127
        // notice button presses
 
128
        if( button.risingEdge() )
 
129
                inc_draw_mode = true;
 
130
}
 
131
 
 
132
 
 
133
// keep track of time
 
134
void trackTime()
 
135
{
 
136
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
137
        static unsigned long last_time = millis();
 
138
        static unsigned long carry = 0;
 
139
 
 
140
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
141
        unsigned long next_time = millis();
 
142
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
143
 
 
144
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
145
        last_time = next_time;
 
146
        carry = delta % 1000;
 
147
 
 
148
        // add the seconds that have passed to the time
 
149
        time_seconds += delta / 1000;
 
150
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
151
                time_seconds -= 60;
 
152
                time_minutes++;
 
153
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
154
                        time_minutes -= 60;
 
155
                        time_hours++;
 
156
                        if( time_hours >= 24 )
 
157
                                time_hours -= 24;
 
158
                }
 
159
        }
 
160
}
 
161
 
 
162
 
 
163
// draw a segment for the test display
 
164
void drawNextSegment_test( bool reset )
 
165
{
 
166
        // keep track of segment
 
167
        static unsigned int segment = 0;
 
168
        if( reset ) segment = 0;
 
169
        segment++;
 
170
 
 
171
        // turn on inside and outside LEDs
 
172
        digitalWrite( 4, HIGH );
 
173
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
174
 
 
175
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
176
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
177
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
178
                digitalWrite( 12 - a, ( ( segment >> a ) & 1 )? HIGH : LOW );
 
179
}
 
180
 
 
181
 
 
182
// draw a segment for the time display
 
183
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
184
{
 
185
        static unsigned int second = 0;
 
186
        static unsigned int segment = 0;
 
187
 
 
188
        // handle display reset
 
189
        if( reset ) {
 
190
                second = 0;
 
191
                segment = 0;
 
192
        }
 
193
 
 
194
        // what needs to be drawn?
 
195
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
196
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
197
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
198
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
199
 
 
200
        // set the LEDs
 
201
        digitalWrite( 13, HIGH );
 
202
        digitalWrite( 12, draw_tick || draw_minute );
 
203
        for( int a = 10; a <= 11; a++ )
 
204
                digitalWrite( a, draw_minute || draw_second );
 
205
        for( int a = 4; a <= 9; a++ )
 
206
                digitalWrite( 10, draw_minute | draw_second || draw_hour );
 
207
 
 
208
        // inc position
 
209
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
210
                segment = 0;
 
211
                second++;
 
212
        }
 
213
}
 
214
 
 
215
 
 
216
// draw a display segment
 
217
void drawNextSegment( bool reset )
 
218
{
 
219
        static int draw_mode = 0;
 
220
 
 
221
        // handle mode switch requests
 
222
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
223
                inc_draw_mode = false;
 
224
                draw_mode++;
 
225
                if( draw_mode >= 2 )
 
226
                        draw_mode = 0;
 
227
        }
 
228
 
 
229
        // draw the segment
 
230
        switch( draw_mode ) {
 
231
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
232
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
233
        }
 
234
}
 
235
 
 
236
 
 
237
// calculate time constants when a new pulse has occurred
 
238
void calculateSegmentTimes()
 
239
{
 
240
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
 
241
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
 
242
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
243
        {
 
244
                // new segment stepping times
 
245
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
246
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
247
                segment_step_sub = 0;
 
248
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
249
        }
 
250
 
 
251
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
 
252
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
 
253
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
254
        new_pulse_at = 0;
 
255
}
 
256
 
 
257
 
 
258
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
 
259
// occurred
 
260
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
261
{
 
262
        static unsigned long end_time = 0;
 
263
 
 
264
        // handle reset
 
265
        if( reset )
 
266
                end_time = last_pulse_at;
 
267
 
 
268
        // work out the time that this segment should be displayed until
 
269
        end_time += segment_step;
 
270
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
271
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
272
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
273
                end_time++;
 
274
        }
 
275
 
 
276
        // wait
 
277
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
278
}
 
279
 
 
280
 
 
281
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
25
282
void fanPulseHandler()
26
283
{
27
 
  // ignore every other pulse
28
 
  static bool ignore = true;
29
 
  ignore = !ignore;
30
 
  if( !ignore )
31
 
  {
32
 
    // set a new pulse time
33
 
    new_pulse_at = micros();
34
 
  }
 
284
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
 
285
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
 
286
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
 
287
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
 
288
        static bool ignore = true;
 
289
        ignore = !ignore;
 
290
        if( !ignore )
 
291
        {
 
292
                // set a new pulse time
 
293
                new_pulse_at = micros();
 
294
        }
35
295
}
36
296
 
37
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has occurred
38
 
void endOfSegmentDelay()
 
297
 
 
298
// main setup
 
299
void setup()
39
300
{
40
 
  while( micros() < next_segment_at && !new_pulse_at );
 
301
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
302
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
303
        digitalWrite( 2, HIGH );
 
304
  
 
305
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
 
306
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
 
307
                pinMode( a, OUTPUT );
 
308
 
 
309
        // set up mode-switch button on pin 3
 
310
        pinMode( 3, INPUT );
 
311
 
 
312
        // get the time from the real-time clock
 
313
        int rtc_data[ 7 ];
 
314
        RTC.get( rtc_data, true );
 
315
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
316
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
317
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
318
 
 
319
        // serial comms
 
320
        Serial.begin( 9600 );
41
321
}
42
322
 
 
323
 
 
324
// main loop
43
325
void loop()
44
326
{
45
 
  static int led = 4;
46
 
 
47
 
  unsigned long loop_start_time = micros();
48
 
 
49
 
  // wait till it's time to draw the next segment
50
 
  
 
327
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
 
328
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
329
 
 
330
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
 
331
        // that no state changes mid-display
 
332
        if( reset )
 
333
        {
 
334
                // check buttons
 
335
                checkButtons();
 
336
 
 
337
                // keep track of time
 
338
                trackTime();
 
339
        }
 
340
 
 
341
        // draw this segment
 
342
        drawNextSegment( reset );
 
343
 
 
344
        // do we need to recalculate segment times?
 
345
        if( reset )
 
346
                calculateSegmentTimes();
 
347
 
 
348
        // wait till it's time to draw the next segment
 
349
        waitTillNextSegment( reset );
51
350
}