/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: Dan
  • Date: 2012-02-17 01:24:40 UTC
  • Revision ID: dan@waxworlds.org-20120217012440-y0kwpr4l2i3y1zuw
updated arduino.mk

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

src/propeller-clock.ino
28
28
 
29
29
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
30
30
 
31
 
 * the fan's SENSE (tachometer) pin connected to pin 2 on the
32
 
   Arduino.
 
31
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
32
   arduino.
33
33
 
34
 
 * the pins 4 to 13 on the Arduino should directly drive an LED (the
 
34
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
35
35
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
36
36
   13 is at the outside.
37
37
 
38
38
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
39
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.
 
40
   LEDs that turn on anf off in unison in the centre of the clock.
41
41
 
42
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
43
43
 
44
 
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analogue pins 4 and 5.
 
44
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
45
45
 
46
46
Implementation details:
47
47
 
50
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
51
51
   every rotation of the propeller.
52
52
    
53
 
 * a PC fan actually sends 2 tachometer pulses per revolution, so the
 
53
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
54
54
   software skips every other one. This means that the clock may
55
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
56
 
   position. You will need to experiment to discover the position that
 
56
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
57
57
   the propeller must be in when starting the clock.
58
58
    
59
59
Usage instructions:
75
75
 
76
76
******************************************************************************/
77
77
 
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"
 
78
 
 
79
#include <Bounce.h>
 
80
#include <DS1307.h>
 
81
#include <Wire.h>
85
82
 
86
83
//_____________________________________________________________________________
87
84
//                                                                         data
88
85
 
 
86
 
89
87
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
90
88
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
91
89
// restarted
92
 
static unsigned long _new_pulse_at = 0;
 
90
static unsigned long new_pulse_at = 0;
93
91
 
94
92
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
95
 
static unsigned long _last_pulse_at = 0;
 
93
static unsigned long last_pulse_at = 0;
96
94
 
97
95
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
98
 
static unsigned long _segment_step = 0;
 
96
static unsigned long segment_step = 0;
99
97
 
100
98
// 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
 
99
static unsigned long segment_step_sub_step = 0;
 
100
static unsigned long segment_step_sub = 0;
 
101
 
 
102
// flag to indicate that the drawing mode should be cycled to the next one
 
103
static bool inc_draw_mode = false;
 
104
 
 
105
// a bounce-managed button
 
106
static Bounce button( 3, 50 );
 
107
 
 
108
// the time
 
109
static int time_hours = 0;
 
110
static int time_minutes = 0;
 
111
static int time_seconds = 0;
 
112
 
 
113
// number of segments in a full display (rotation) is 60 (one per
 
114
// second) times the desired number of sub-divisions of a second
 
115
#define NUM_SECOND_SEGMENTS 5
 
116
#define NUM_SEGMENTS ( 60 * NUM_SECOND_SEGMENTS )
116
117
 
117
118
//_____________________________________________________________________________
118
119
//                                                                         code
119
120
 
120
121
 
121
 
// activate the current minor mode
122
 
void activate_minor_mode()
 
122
// check for button presses
 
123
void checkButtons()
123
124
{
124
 
        switch( _minor_mode ) {
125
 
        case ANALOGUE_CLOCK_IDX: analogue_clock_activate(); break;
126
 
        case DIGITAL_CLOCK_IDX: digital_clock_activate(); break;
127
 
        }
 
125
        // update buttons
 
126
        button.update();
 
127
 
 
128
        // notice button presses
 
129
        if( button.risingEdge() )
 
130
                inc_draw_mode = true;
128
131
}
129
132
 
130
 
// perform button events
131
 
void do_button_events()
 
133
 
 
134
// keep track of time
 
135
void trackTime()
132
136
{
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;
 
137
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
138
        static unsigned long last_time = millis();
 
139
        static unsigned long carry = 0;
 
140
 
 
141
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
142
        unsigned long next_time = millis();
 
143
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
144
 
 
145
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
146
        last_time = next_time;
 
147
        carry = delta % 1000;
 
148
 
 
149
        // add the seconds that have passed to the time
 
150
        time_seconds += delta / 1000;
 
151
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
152
                time_seconds -= 60;
 
153
                time_minutes++;
 
154
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
155
                        time_minutes -= 60;
 
156
                        time_hours++;
 
157
                        if( time_hours >= 24 )
 
158
                                time_hours -= 24;
172
159
                }
173
160
        }
174
161
}
175
162
 
176
163
 
177
 
// draw a display segment
178
 
void draw_next_segment( bool reset )
 
164
// turn an led on/off
 
165
void ledOn( int num, bool on )
 
166
{
 
167
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
 
168
 
 
169
        // convert to pin no.
 
170
        num += 4;
 
171
 
 
172
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
 
173
        // NOTE: PIN 4 TEMPORARILY DISABLED
 
174
        if( num == 4 ) on = true; //!on
 
175
 
 
176
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
 
177
}
 
178
 
 
179
 
 
180
// draw a segment for the test display
 
181
void drawNextSegment_test( bool reset )
179
182
{
180
183
        // 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
 
184
        static unsigned int segment = 0;
 
185
        if( reset ) segment = 0;
 
186
        segment++;
 
187
 
 
188
        // turn on inside and outside LEDs
 
189
        ledOn( 0, true );
 
190
        ledOn( 9, true );
 
191
 
 
192
        // display segment number in binary across in the inside LEDs,
 
193
        // with the LED on pin 12 showing the least-significant bit
 
194
        for( int a = 0; a < 8; a++ )
 
195
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
 
196
}
 
197
 
 
198
 
 
199
// draw a segment for the time display
 
200
void drawNextSegment_time( bool reset )
 
201
{
 
202
        static int second = 0;
 
203
        static int segment = 0;
 
204
 
 
205
        // handle display reset
190
206
        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
 
207
                second = 0;
 
208
                segment = 0;
 
209
        }
 
210
 
 
211
        // what needs to be drawn?
 
212
        bool draw_tick = !segment && second % 5 == 0;
 
213
        bool draw_second = !segment && second == time_seconds;
 
214
        bool draw_minute = !segment && second == time_minutes;
 
215
        bool draw_hour = !segment && second == time_hours;
 
216
 
 
217
        // set the LEDs
 
218
        ledOn( 9, true );
 
219
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
 
220
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
 
221
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
 
222
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
 
223
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
 
224
 
 
225
        // inc position
 
226
        if( ++segment >= NUM_SECOND_SEGMENTS ) {
 
227
                segment = 0;
 
228
                second++;
 
229
        }
 
230
}
 
231
 
 
232
 
 
233
// draw a display segment
 
234
void drawNextSegment( bool reset )
 
235
{
 
236
        static int draw_mode = 0;
 
237
 
 
238
        // handle mode switch requests
 
239
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
240
                inc_draw_mode = false;
 
241
                draw_mode++;
 
242
                if( draw_mode >= 2 )
 
243
                        draw_mode = 0;
 
244
        }
 
245
 
 
246
        // draw the segment
 
247
        switch( draw_mode ) {
 
248
        case 0: drawNextSegment_test( reset ); break;
 
249
        case 1: drawNextSegment_time( reset ); break;
 
250
        }
217
251
}
218
252
 
219
253
 
220
254
// calculate time constants when a new pulse has occurred
221
 
void calculate_segment_times()
 
255
void calculateSegmentTimes()
222
256
{
223
257
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
224
258
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
225
 
        if( _new_pulse_at > _last_pulse_at )
 
259
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
226
260
        {
227
261
                // 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;
 
262
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
263
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
264
                segment_step_sub = 0;
 
265
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
232
266
        }
233
267
 
234
268
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
235
269
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
236
 
        _last_pulse_at = _new_pulse_at;
237
 
        _new_pulse_at = 0;
 
270
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
271
        new_pulse_at = 0;
238
272
}
239
273
 
240
274
 
241
275
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
242
276
// occurred
243
 
void wait_till_end_of_segment( bool reset )
 
277
void waitTillNextSegment( bool reset )
244
278
{
245
279
        static unsigned long end_time = 0;
246
280
 
247
281
        // handle reset
248
282
        if( reset )
249
 
                end_time = _last_pulse_at;
 
283
                end_time = last_pulse_at;
250
284
 
251
285
        // 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;
 
286
        end_time += segment_step;
 
287
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
288
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
289
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
256
290
                end_time++;
257
291
        }
258
292
 
259
293
        // wait
260
 
        while( micros() < end_time && !_new_pulse_at );
 
294
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
261
295
}
262
296
 
263
297
 
264
298
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
265
 
void fan_pulse_handler()
 
299
void fanPulseHandler()
266
300
{
267
301
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
268
302
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
273
307
        if( !ignore )
274
308
        {
275
309
                // set a new pulse time
276
 
                _new_pulse_at = micros();
 
310
                new_pulse_at = micros();
277
311
        }
278
312
}
279
313
 
282
316
void setup()
283
317
{
284
318
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
285
 
        attachInterrupt( 0, fan_pulse_handler, RISING );
 
319
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
286
320
        digitalWrite( 2, HIGH );
287
321
  
288
322
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
292
326
        // set up mode-switch button on pin 3
293
327
        pinMode( 3, INPUT );
294
328
        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
 
        }
 
329
 
 
330
        // get the time from the real-time clock
 
331
        int rtc_data[ 7 ];
 
332
        RTC.get( rtc_data, true );
 
333
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
334
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
335
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
336
 
 
337
        // serial comms
 
338
        Serial.begin( 9600 );
305
339
}
306
340
 
307
341
 
309
343
void loop()
310
344
{
311
345
        // 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();
 
346
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
316
347
 
317
348
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
318
349
        // that no state changes mid-display
319
350
        if( reset )
320
351
        {
321
 
                // calculate segment times
322
 
                calculate_segment_times();
 
352
                // check buttons
 
353
                checkButtons();
323
354
 
324
355
                // keep track of time
325
 
                Time::update();
326
 
 
327
 
                // perform button events
328
 
                do_button_events();
 
356
                trackTime();
329
357
        }
330
358
 
331
359
        // draw this segment
332
 
        draw_next_segment( reset );
 
360
        drawNextSegment( reset );
 
361
 
 
362
        // do we need to recalculate segment times?
 
363
        if( reset )
 
364
                calculateSegmentTimes();
333
365
 
334
366
        // wait till it's time to draw the next segment
335
 
        wait_till_end_of_segment( reset );
 
367
        waitTillNextSegment( reset );
336
368
}