/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: 2012-01-26 23:49:09 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120126234909-2sk9o3fr9idt6yd4
updated notes and scematic (adding capacitor+resistor and diode)

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
38
   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.
 
39
   LEDs that turn on anf 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.
 
43
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
45
44
 
46
45
Implementation details:
47
46
 
50
49
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
50
   every rotation of the propeller.
52
51
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
52
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
53
   software skips every other one. This means that the clock may
55
54
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
55
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
56
   the propeller must be in when starting the clock.
58
57
    
59
58
Usage instructions:
75
74
 
76
75
******************************************************************************/
77
76
 
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"
85
 
#include "settings_mode.h"
86
 
#include "text.h"
87
 
#include "text_renderer.h"
88
 
#include "common.h"
 
77
 
 
78
#include <Bounce.h>
 
79
#include <DS1307.h>
 
80
#include <Wire.h>
89
81
 
90
82
//_____________________________________________________________________________
91
83
//                                                                         data
92
84
 
 
85
 
93
86
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
94
87
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
95
88
// restarted
96
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
89
static unsigned long new_pulse_at = 0;
97
90
 
98
91
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
99
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
92
static unsigned long last_pulse_at = 0;
100
93
 
101
94
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
102
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
95
static unsigned long segment_step = 0;
103
96
 
104
97
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
105
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
106
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
107
 
 
108
 
// the button
109
 
static Button _button( 3 );
110
 
 
111
 
// modes
112
 
static int _major_mode = 0;
113
 
static int _minor_mode = 0;
114
 
 
115
 
#define MAIN_MODE_IDX 1
116
 
#define SETTINGS_MODE_IDX 0
117
 
 
118
 
#define ANALOGUE_CLOCK_IDX 0
119
 
#define DIGITAL_CLOCK_IDX 1
120
 
#define TEST_PATTERN_IDX 2
 
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 )
121
116
 
122
117
//_____________________________________________________________________________
123
118
//                                                                         code
124
119
 
125
120
 
126
 
// activate the current minor mode
127
 
void activate_minor_mode()
128
 
{
129
 
        switch( _minor_mode ) {
130
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
131
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
132
 
        }
133
 
 
134
 
        // reset text
135
 
        Text::reset();
136
 
        leds_off();
137
 
}
138
 
 
139
 
 
140
 
// activate major mode
141
 
void activate_major_mode()
142
 
{
143
 
        switch( _major_mode ) {
144
 
        case MAIN_MODE_IDX: activate_minor_mode(); break;
145
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_activate(); break;
146
 
        }
147
 
 
148
 
        // reset text
149
 
        Text::reset();
150
 
        leds_off();
151
 
}
152
 
 
153
 
 
154
 
// perform button events
155
 
void do_button_events()
156
 
{
157
 
        // loop through pending events
158
 
        while( int event = _button.get_event() )
159
 
        {
160
 
                switch( event )
161
 
                {
162
 
                case 1:
163
 
                        // short press
164
 
                        switch( _major_mode ) {
165
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
166
 
                                switch( _minor_mode ) {
167
 
                                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_press(); break;
168
 
                                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_press(); break;
169
 
                                }
170
 
                                break;
171
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_press(); break;
172
 
                        }
173
 
                        break;
174
 
 
175
 
                case 2:
176
 
                        // long press
177
 
                        switch( _major_mode ) {
178
 
                        case MAIN_MODE_IDX:
179
 
                                if( ++_minor_mode >= 3 )
180
 
                                        _minor_mode = 0;
181
 
                                activate_minor_mode();
182
 
                                break;
183
 
                        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_long_press(); break;
184
 
                        }
185
 
                        break;
186
 
 
187
 
                case 3:
188
 
                        // looooong press (change major mode)
189
 
                        if( ++_major_mode > 1 )
190
 
                                _major_mode = 0;
191
 
                        activate_major_mode();
192
 
                        break;
 
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;
193
158
                }
194
159
        }
195
160
}
196
161
 
197
162
 
198
 
// draw a display segment
199
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
163
// turn an led on/off
 
164
void ledOn( int num, bool on )
 
165
{
 
166
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
 
167
 
 
168
        // convert to pin no.
 
169
        num += 4;
 
170
 
 
171
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
 
172
        if( num == 4 ) on = !on;
 
173
 
 
174
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
 
175
}
 
176
 
 
177
 
 
178
// draw a segment for the test display
 
179
void drawNextSegment_test( bool reset )
200
180
{
201
181
        // keep track of segment
202
 
#if CLOCK_FORWARD
203
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
204
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
205
 
#else
206
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
207
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
208
 
#endif
209
 
 
210
 
        // reset the text renderer
211
 
        TextRenderer::reset_buffer();
212
 
 
213
 
        // frame reset
 
182
        static unsigned int segment = 0;
 
183
        if( reset ) segment = 0;
 
184
        segment++;
 
185
 
 
186
        // turn on inside and outside LEDs
 
187
        ledOn( 0, true );
 
188
        ledOn( 9, true );
 
189
 
 
190
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
191
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
192
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
193
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
 
194
}
 
195
 
 
196
 
 
197
// draw a segment for the time display
 
198
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
199
{
 
200
        static int second = 0;
 
201
        static int segment = 0;
 
202
 
 
203
        // handle display reset
214
204
        if( reset ) {
215
 
                switch( _major_mode ) {
216
 
                case MAIN_MODE_IDX:
217
 
                        switch( _minor_mode ) {
218
 
                        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw_reset(); break;
219
 
                        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw_reset(); break;
220
 
                        }
221
 
                        break;
222
 
                case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw_reset(); break;
223
 
                }
224
 
 
225
 
                // tell the text services we're starting a new frame
226
 
                Text::draw_reset();
227
 
        }
228
 
 
229
 
        // draw
230
 
        switch( _major_mode ) {
231
 
        case MAIN_MODE_IDX:
232
 
                switch( _minor_mode ) {
233
 
                case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_draw( segment ); break;
234
 
                case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_draw( segment ); break;
235
 
                case TEST_PATTERN_IDX: test_pattern_draw( segment ); break;
236
 
                }
237
 
                break;
238
 
        case SETTINGS_MODE_IDX: settings_mode_draw( segment ); break;
239
 
        }
240
 
 
241
 
        // draw any text that was rendered
242
 
        TextRenderer::output_buffer();
243
 
 
244
 
#if CLOCK_FORWARD
245
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
246
 
#else
247
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
248
 
#endif
 
205
                second = 0;
 
206
                segment = 0;
 
207
        }
 
208
 
 
209
        // what needs to be drawn?
 
210
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
211
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
212
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
213
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
214
 
 
215
        // set the LEDs
 
216
        ledOn( 9, true );
 
217
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
 
218
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
 
219
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
 
220
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
 
221
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
 
222
 
 
223
        // inc position
 
224
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
225
                segment = 0;
 
226
                second++;
 
227
        }
 
228
}
 
229
 
 
230
 
 
231
// draw a display segment
 
232
void drawNextSegment( bool reset )
 
233
{
 
234
        static int draw_mode = 0;
 
235
 
 
236
        // handle mode switch requests
 
237
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
238
                inc_draw_mode = false;
 
239
                draw_mode++;
 
240
                if( draw_mode >= 2 )
 
241
                        draw_mode = 0;
 
242
        }
 
243
 
 
244
        // draw the segment
 
245
        switch( draw_mode ) {
 
246
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
247
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
248
        }
249
249
}
250
250
 
251
251
 
252
252
// calculate time constants when a new pulse has occurred
253
 
void calculate_segment_times()
 
253
void calculateSegmentTimes()
254
254
{
255
255
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
256
256
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
257
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
257
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
258
258
        {
259
259
                // new segment stepping times
260
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
261
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
262
 
                _segment_step_sub = 0;
263
 
                _segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
260
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
261
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
262
                segment_step_sub = 0;
 
263
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
264
264
        }
265
265
 
266
266
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
267
267
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
268
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
269
 
        _new_pulse_at = 0;
 
268
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
269
        new_pulse_at = 0;
270
270
}
271
271
 
272
272
 
273
273
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
274
274
// occurred
275
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
275
void waitTillNextSegment( bool reset )
276
276
{
277
277
        static unsigned long end_time = 0;
278
278
 
279
279
        // handle reset
280
280
        if( reset )
281
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
281
                end_time = last_pulse_at;
282
282
 
283
283
        // work out the time that this segment should be displayed until
284
 
        end_time += _segment_step;
285
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
286
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
287
 
                _segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
284
        end_time += segment_step;
 
285
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
286
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
287
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
288
288
                end_time++;
289
289
        }
290
290
 
291
291
        // wait
292
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
292
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
293
293
}
294
294
 
295
295
 
296
296
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
297
 
void fan_pulse_handler()
 
297
void fanPulseHandler()
298
298
{
299
299
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
300
300
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
305
305
        if( !ignore )
306
306
        {
307
307
                // set a new pulse time
308
 
                _new_pulse_at = micros();
 
308
                new_pulse_at = micros();
309
309
        }
310
310
}
311
311
 
314
314
void setup()
315
315
{
316
316
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
317
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
317
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
318
318
        digitalWrite( 2, HIGH );
319
319
  
320
320
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
323
323
 
324
324
        // set up mode-switch button on pin 3
325
325
        pinMode( 3, INPUT );
326
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
327
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
328
 
        _button.set_event_times( event_times );
329
 
 
330
 
        // initialise RTC
331
 
        Time::init();
332
 
 
333
 
        // activate the minor mode
334
 
        activate_major_mode();
 
326
 
 
327
        // get the time from the real-time clock
 
328
        int rtc_data[ 7 ];
 
329
        RTC.get( rtc_data, true );
 
330
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
331
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
332
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
333
 
 
334
        // serial comms
 
335
        Serial.begin( 9600 );
335
336
}
336
337
 
337
338
 
339
340
void loop()
340
341
{
341
342
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
342
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
343
 
 
344
 
        // update button
345
 
        _button.update();
 
343
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
346
344
 
347
345
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
348
346
        // that no state changes mid-display
349
347
        if( reset )
350
348
        {
351
 
                // calculate segment times
352
 
                calculate_segment_times();
 
349
                // check buttons
 
350
                checkButtons();
353
351
 
354
352
                // keep track of time
355
 
                Time::update();
356
 
 
357
 
                // perform button events
358
 
                do_button_events();
 
353
                trackTime();
359
354
        }
360
355
 
361
356
        // draw this segment
362
 
        draw_next_segment( reset );
 
357
        drawNextSegment( reset );
 
358
 
 
359
        // do we need to recalculate segment times?
 
360
        if( reset )
 
361
                calculateSegmentTimes();
363
362
 
364
363
        // wait till it's time to draw the next segment
365
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
364
        waitTillNextSegment( reset );
366
365
}