/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2012-02-02 01:19:19 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120202011919-rcu4pt8mq8pieujs
modified schematic and updated notes

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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 "modes/switcher_major_mode.h"
83
 
#include "modes/settings_major_mode.h"
84
 
#include "modes/analogue_clock_mode.h"
85
 
#include "modes/digital_clock_mode.h"
86
 
#include "modes/info_mode.h"
87
 
#include "modes/test_pattern_mode.h"
88
 
#include "text.h"
89
 
#include "text_renderer.h"
90
 
#include "common.h"
 
77
 
 
78
#include <Bounce.h>
 
79
#include <DS1307.h>
 
80
#include <Wire.h>
91
81
 
92
82
//_____________________________________________________________________________
93
83
//                                                                         data
94
84
 
 
85
 
95
86
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
96
87
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
97
88
// restarted
98
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
89
static unsigned long new_pulse_at = 0;
99
90
 
100
91
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
101
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
92
static unsigned long last_pulse_at = 0;
102
93
 
103
94
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
104
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
95
static unsigned long segment_step = 0;
105
96
 
106
97
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
107
 
static unsigned long _segment_step_sub_step = 0;
108
 
static unsigned long _segment_step_sub = 0;
109
 
 
110
 
// the button
111
 
static Button _button( 3 );
112
 
 
113
 
// major modes
114
 
static MajorMode *_modes[ 3 ];
115
 
 
116
 
// current major mode
117
 
static int _mode = 0;
 
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 )
118
116
 
119
117
//_____________________________________________________________________________
120
118
//                                                                         code
121
119
 
122
 
// perform button events
123
 
void do_button_events()
124
 
{
125
 
        // loop through pending events
126
 
        while( int event = _button.get_event() )
127
 
        {
128
 
                switch( event )
129
 
                {
130
 
                case 1:
131
 
                        // short press
132
 
                        _modes[ _mode ]->press();
133
 
                        break;
134
 
                case 2:
135
 
                        // long press
136
 
                        _modes[ _mode ]->long_press();
137
 
                        break;
138
 
                case 3:
139
 
                        // looooong press (change major mode)
140
 
                        _modes[ _mode ]->deactivate();
141
 
                        if( !_modes[ ++_mode ] ) _mode = 0;
142
 
                        _modes[ _mode ]->activate();
143
 
                        break;
 
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;
144
158
                }
145
159
        }
146
160
}
147
161
 
148
162
 
 
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 )
 
180
{
 
181
        // keep track of segment
 
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
 
204
        if( reset ) {
 
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
 
149
231
// draw a display segment
150
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
232
void drawNextSegment( bool reset )
151
233
{
152
 
        // keep track of segment
153
 
#if CLOCK_FORWARD
154
 
        static int segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
155
 
        if( reset ) segment = ( NUM_SEGMENTS - CLOCK_SHIFT ) % NUM_SEGMENTS;
156
 
#else
157
 
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
158
 
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1 - CLOCK_SHIFT;
159
 
#endif
160
 
 
161
 
        // reset the text renderer's buffer
162
 
        TextRenderer::reset_buffer();
163
 
 
164
 
        if( reset )
165
 
        {
166
 
                _modes[ _mode ]->draw_reset();
167
 
 
168
 
                // tell the text services we're starting a new frame
169
 
                Text::draw_reset();
170
 
        }
171
 
 
172
 
        // draw
173
 
        _modes[ _mode ]->draw( segment );
174
 
 
175
 
        // TODO: remove this hack
176
 
        Text::post_draw();
177
 
 
178
 
        // draw text rednerer's buffer
179
 
        TextRenderer::output_buffer();
180
 
 
181
 
#if CLOCK_FORWARD
182
 
        if( ++segment >= NUM_SEGMENTS ) segment = 0;
183
 
#else
184
 
        if( --segment < 0 ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
185
 
#endif
 
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
        }
186
249
}
187
250
 
188
251
 
189
252
// calculate time constants when a new pulse has occurred
190
 
void calculate_segment_times()
 
253
void calculateSegmentTimes()
191
254
{
192
255
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
193
256
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
194
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
257
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
195
258
        {
196
259
                // new segment stepping times
197
 
                unsigned long delta = _new_pulse_at - _last_pulse_at;
198
 
                _segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
199
 
                _segment_step_sub = 0;
200
 
                _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;
201
264
        }
202
265
 
203
266
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
204
267
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
205
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
206
 
        _new_pulse_at = 0;
 
268
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
269
        new_pulse_at = 0;
207
270
}
208
271
 
209
272
 
210
273
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
211
274
// occurred
212
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
275
void waitTillNextSegment( bool reset )
213
276
{
214
277
        static unsigned long end_time = 0;
215
278
 
216
279
        // handle reset
217
280
        if( reset )
218
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
281
                end_time = last_pulse_at;
219
282
 
220
283
        // work out the time that this segment should be displayed until
221
 
        end_time += _segment_step;
222
 
        _segment_step_sub += _segment_step_sub_step;
223
 
        if( _segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
224
 
                _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;
225
288
                end_time++;
226
289
        }
227
290
 
228
291
        // wait
229
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
292
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
230
293
}
231
294
 
232
295
 
233
 
// ISR to handle the pulses from the fan's tachometer
234
 
void fan_pulse_handler()
 
296
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
 
297
void fanPulseHandler()
235
298
{
236
299
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
237
300
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
242
305
        if( !ignore )
243
306
        {
244
307
                // set a new pulse time
245
 
                _new_pulse_at = micros();
 
308
                new_pulse_at = micros();
246
309
        }
247
310
}
248
311
 
250
313
// main setup
251
314
void setup()
252
315
{
253
 
        // set up an interrupt handler on pin 2 to notice fan pulses
254
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
316
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
317
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
255
318
        digitalWrite( 2, HIGH );
256
319
  
257
320
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
260
323
 
261
324
        // set up mode-switch button on pin 3
262
325
        pinMode( 3, INPUT );
263
 
        digitalWrite( 3, HIGH );
264
 
        static int event_times[] = { 5, 500, 4000, 0 };
265
 
        _button.set_event_times( event_times );
266
 
 
267
 
        // initialise RTC
268
 
        Time::init();
269
 
 
270
 
        // init text renderer
271
 
        TextRenderer::init();
272
 
 
273
 
        // reset text
274
 
        Text::reset();
275
 
        leds_off();
276
 
 
277
 
        static SwitcherMajorMode switcher;
278
 
        static SettingsMajorMode settings;
279
 
 
280
 
        // add major modes
281
 
        int mode = 0;
282
 
        _modes[ mode++ ] = &switcher;
283
 
        _modes[ mode++ ] = &settings;
284
 
        _modes[ mode ] = 0;
285
 
 
286
 
        // activate the current major mode
287
 
        _modes[ _mode ]->activate();
 
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 );
288
336
}
289
337
 
290
338
 
292
340
void loop()
293
341
{
294
342
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
295
 
        bool reset = _new_pulse_at? true : false;
296
 
 
297
 
        // update button
298
 
        _button.update();
 
343
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
299
344
 
300
345
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
301
346
        // that no state changes mid-display
302
347
        if( reset )
303
348
        {
304
 
                // calculate segment times
305
 
                calculate_segment_times();
 
349
                // check buttons
 
350
                checkButtons();
306
351
 
307
352
                // keep track of time
308
 
                Time::update();
309
 
 
310
 
                // perform button events
311
 
                do_button_events();
 
353
                trackTime();
312
354
        }
313
355
 
314
356
        // draw this segment
315
 
        draw_next_segment( reset );
 
357
        drawNextSegment( reset );
 
358
 
 
359
        // do we need to recalculate segment times?
 
360
        if( reset )
 
361
                calculateSegmentTimes();
316
362
 
317
363
        // wait till it's time to draw the next segment
318
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
364
        waitTillNextSegment( reset );
319
365
}