/elec/propeller-clock

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Viewing changes to src/propeller-clock.ino

  • Committer: edam
  • Date: 2012-02-23 00:26:32 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20120223002632-kkwrdwijfmv45f0j
conrtol segment number from one place and reverse the order the segments are drawn (backwards clock!)

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
/* -*- mode: c++; compile-command: "BOARD=pro5v make"; -*- */
 
2
/*
 
3
 * propeller-clock.ino
 
4
 *
 
5
 * Copyright (C) 2011 Tim Marston <tim@ed.am> and Dan Marston.
 
6
 *
 
7
 * This file is part of propeller-clock (hereafter referred to as "this
 
8
 * program"). See http://ed.am/dev/software/arduino/propeller-clock for more
 
9
 * information.
 
10
 *
 
11
 * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
 
12
 * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
 
13
 * by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
 
14
 * (at your option) any later version.
 
15
 *
 
16
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 
17
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 
18
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 
19
 * GNU Lesser General Public License for more details.
 
20
 *
 
21
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
 
22
 * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 
23
 */
 
24
 
 
25
/******************************************************************************
 
26
 
 
27
Set up:
 
28
 
 
29
 * a PC fan is wired up to a 12V power supply
 
30
 
 
31
 * the fan's SENSE (tachiometer) pin connected to pin 2 on the
 
32
   arduino.
 
33
 
 
34
 * the pins 4 to 13 on the arduino should directly drive an LED (the
 
35
   LED on pin 4 is in the centre of the clock face and the LED on pin
 
36
   13 is at the outside.
 
37
 
 
38
 * if a longer hand (and a larger clock face) is desired, pin 4 can be
 
39
   used to indirectly drive a transistor which in turn drives several
 
40
   LEDs that turn on anf off in unison in the centre of the clock.
 
41
 
 
42
 * a button should be attached to pin 3 that grounds it when pressed.
 
43
 
 
44
 * A DS1307 remote clock is connected via I2C on analog pins 4 and 5.
 
45
 
 
46
Implementation details:
 
47
 
 
48
 * for a schematic, see ../project/propeller-clock.sch.
 
49
 
 
50
 * the timing of the drawing of the clock face is recalculated with
 
51
   every rotation of the propeller.
 
52
    
 
53
 * a PC fan actually sends 2 tachiometer pulses per revolution, so the
 
54
   software skips every other one. This means that the clock may
 
55
   appear upside-down if started with the propeller in the wrong
 
56
   position. You will need to experiment to dicsover the position that
 
57
   the propeller must be in when starting the clock.
 
58
    
 
59
Usage instructions:
 
60
 
 
61
 * pressing the button cycles between variations of the current
 
62
   display mode.
11
63
  
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
 
64
 * pressing and holding the button for a second cycles between display
 
65
   modes (e.g., analogue and digital).
 
66
 
 
67
 * pressing and holding the button for 5 seconds enters "time set"
 
68
   mode. In this mode, the following applies:
 
69
    - the field that is being set flashes
 
70
    - pressing the button increments the field currently being set
 
71
    - pressing and holding the button for a second cycles through the
 
72
      fields that can be set
 
73
    - pressing and holding the button for 5 seconds sets the time and
 
74
      exits "time set" mode
 
75
 
 
76
******************************************************************************/
 
77
 
 
78
 
 
79
#include <Bounce.h>
 
80
#include <DS1307.h>
 
81
#include <Wire.h>
 
82
 
 
83
//_____________________________________________________________________________
 
84
//                                                                         data
 
85
 
 
86
 
 
87
// when non-zero, the time (in microseconds) of a new fan pulse that
 
88
// has just occurred, which means that segment drawing needs to be
 
89
// restarted
22
90
static unsigned long new_pulse_at = 0;
23
91
 
24
 
// interrupt handler to count the number of fan pulses
 
92
// the time (in microseconds) when the last fan pulse occurred
 
93
static unsigned long last_pulse_at = 0;
 
94
 
 
95
// duration (in microseconds) that a segment should be displayed
 
96
static unsigned long segment_step = 0;
 
97
 
 
98
// remainder after divisor and a tally of the remainders for each segment
 
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 )
 
117
 
 
118
// clock direction
 
119
#define CLOCK_FORWARD 0
 
120
 
 
121
//_____________________________________________________________________________
 
122
//                                                                         code
 
123
 
 
124
 
 
125
// check for button presses
 
126
void checkButtons()
 
127
{
 
128
        // update buttons
 
129
        button.update();
 
130
 
 
131
        // notice button presses
 
132
        if( button.risingEdge() )
 
133
                inc_draw_mode = true;
 
134
}
 
135
 
 
136
 
 
137
// keep track of time
 
138
void trackTime()
 
139
{
 
140
        // previous time and any carried-over milliseconds
 
141
        static unsigned long last_time = millis();
 
142
        static unsigned long carry = 0;
 
143
 
 
144
        // how many milliseonds have elapsed since we last checked?
 
145
        unsigned long next_time = millis();
 
146
        unsigned long delta = next_time - last_time + carry;
 
147
 
 
148
        // update the previous time and carried-over milliseconds
 
149
        last_time = next_time;
 
150
        carry = delta % 1000;
 
151
 
 
152
        // add the seconds that have passed to the time
 
153
        time_seconds += delta / 1000;
 
154
        while( time_seconds >= 60 ) {
 
155
                time_seconds -= 60;
 
156
                time_minutes++;
 
157
                if( time_minutes >= 60 ) {
 
158
                        time_minutes -= 60;
 
159
                        time_hours++;
 
160
                        if( time_hours >= 24 )
 
161
                                time_hours -= 24;
 
162
                }
 
163
        }
 
164
}
 
165
 
 
166
 
 
167
// turn an led on/off
 
168
void ledOn( int num, bool on )
 
169
{
 
170
        if( num < 0 || num > 9 ) return;
 
171
 
 
172
        // convert to pin no.
 
173
        num += 4;
 
174
 
 
175
        // pin 4 needs to be inverted (it's driving a PNP)
 
176
        // NOTE: PIN 4 TEMPORARILY DISABLED
 
177
//      if( num == 4 ) on = true;
 
178
if( num == 4 ) on = !on;
 
179
 
 
180
        digitalWrite( num, on? HIGH : LOW );
 
181
}
 
182
 
 
183
 
 
184
// draw a segment for the test display
 
185
void drawNextSegment_test( int segment )
 
186
{
 
187
        // turn on inside and outside LEDs
 
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 < 9; a++ )
 
193
                ledOn( 8 - a, ( segment >> a ) & 1 );
 
194
}
 
195
 
 
196
 
 
197
// draw a segment for the time display
 
198
void drawNextSegment_time( int segment )
 
199
{
 
200
        int second = segment / NUM_SECOND_SEGMENTS;
 
201
        int second_segment = segment % NUM_SECOND_SEGMENTS;
 
202
 
 
203
        // what needs to be drawn?
 
204
        bool draw_tick = !second_segment && second % 5 == 0;
 
205
        bool draw_second = !second_segment && second == time_seconds;
 
206
        bool draw_minute = !second_segment && second == time_minutes;
 
207
        bool draw_hour = !second_segment && second == time_hours;
 
208
 
 
209
        // set the LEDs
 
210
        ledOn( 9, true );
 
211
        ledOn( 8, draw_tick || draw_minute );
 
212
        for( int a = 6; a <= 7; a++ )
 
213
                ledOn( a, draw_minute || draw_second );
 
214
        for( int a = 0; a <= 5; a++ )
 
215
                ledOn( a, draw_minute || draw_second || draw_hour );
 
216
}
 
217
 
 
218
 
 
219
// draw a display segment
 
220
void drawNextSegment( bool reset )
 
221
{
 
222
        static int draw_mode = 0;
 
223
 
 
224
        // keep track of segment
 
225
#if CLOCK_FORWARD
 
226
        static int segment = 0;
 
227
        if( reset ) segment = 0;
 
228
#else
 
229
        static int segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
230
        if( reset ) segment = NUM_SEGMENTS - 1;
 
231
#endif
 
232
 
 
233
        // handle mode switch requests
 
234
        if( reset && inc_draw_mode ) {
 
235
                inc_draw_mode = false;
 
236
                draw_mode++;
 
237
                if( draw_mode >= 2 )
 
238
                        draw_mode = 0;
 
239
        }
 
240
 
 
241
        // draw the segment
 
242
        switch( draw_mode ) {
 
243
        case 0: drawNextSegment_test( segment ); break;
 
244
        case 1: drawNextSegment_time( segment ); break;
 
245
        }
 
246
 
 
247
#if CLOCK_FORWARD
 
248
        segment++;
 
249
#else
 
250
        segment--;
 
251
#endif
 
252
}
 
253
 
 
254
 
 
255
// calculate time constants when a new pulse has occurred
 
256
void calculateSegmentTimes()
 
257
{
 
258
        // check for overflows, and only recalculate times if there isn't
 
259
        // one (if there is, we'll just go with the last pulse's times)
 
260
        if( new_pulse_at > last_pulse_at )
 
261
        {
 
262
                // new segment stepping times
 
263
                unsigned long delta = new_pulse_at - last_pulse_at;
 
264
                segment_step = delta / NUM_SEGMENTS;
 
265
                segment_step_sub = 0;
 
266
                segment_step_sub_step = delta % NUM_SEGMENTS;
 
267
        }
 
268
 
 
269
        // now we have dealt with this pulse, save the pulse time and
 
270
        // clear new_pulse_at, ready for the next pulse
 
271
        last_pulse_at = new_pulse_at;
 
272
        new_pulse_at = 0;
 
273
}
 
274
 
 
275
 
 
276
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has
 
277
// occurred
 
278
void waitTillNextSegment( bool reset )
 
279
{
 
280
        static unsigned long end_time = 0;
 
281
 
 
282
        // handle reset
 
283
        if( reset )
 
284
                end_time = last_pulse_at;
 
285
 
 
286
        // work out the time that this segment should be displayed until
 
287
        end_time += segment_step;
 
288
        segment_step_sub += segment_step_sub_step;
 
289
        if( segment_step_sub >= NUM_SEGMENTS ) {
 
290
                segment_step_sub -= NUM_SEGMENTS;
 
291
                end_time++;
 
292
        }
 
293
 
 
294
        // wait
 
295
        while( micros() < end_time && !new_pulse_at );
 
296
}
 
297
 
 
298
 
 
299
// ISR to handle the pulses from the fan's tachiometer
25
300
void fanPulseHandler()
26
301
{
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
 
  }
 
302
        // the fan actually sends two pulses per revolution. These pulses
 
303
        // may not be exactly evenly distributed around the rotation, so
 
304
        // we can't recalculate times on every pulse. Instead, we ignore
 
305
        // every other pulse so timings are based on a complete rotation.
 
306
        static bool ignore = true;
 
307
        ignore = !ignore;
 
308
        if( !ignore )
 
309
        {
 
310
                // set a new pulse time
 
311
                new_pulse_at = micros();
 
312
        }
35
313
}
36
314
 
37
 
// wait until it is time to draw the next segment or a new pulse has occurred
38
 
void endOfSegmentDelay()
 
315
 
 
316
// main setup
 
317
void setup()
39
318
{
40
 
  while( micros() < next_segment_at && !new_pulse_at );
 
319
        // set up an interrupt handler on pin 2 to nitice fan pulses
 
320
        attachInterrupt( 0, fanPulseHandler, RISING );
 
321
        digitalWrite( 2, HIGH );
 
322
  
 
323
        // set up output pins (4 to 13) for the led array
 
324
        for( int a = 4; a < 14; a++ )
 
325
                pinMode( a, OUTPUT );
 
326
 
 
327
        // set up mode-switch button on pin 3
 
328
        pinMode( 3, INPUT );
 
329
        digitalWrite( 3, HIGH );
 
330
 
 
331
        // get the time from the real-time clock
 
332
        int rtc_data[ 7 ];
 
333
        RTC.get( rtc_data, true );
 
334
        time_hours = rtc_data[ DS1307_HR ];
 
335
        time_minutes = rtc_data[ DS1307_MIN ];
 
336
        time_seconds = rtc_data[ DS1307_SEC ];
 
337
 
 
338
        // serial comms
 
339
        Serial.begin( 9600 );
41
340
}
42
341
 
 
342
 
 
343
// main loop
43
344
void loop()
44
345
{
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
 
  
 
346
        // if there has been a new pulse, we'll be resetting the display
 
347
        bool reset = new_pulse_at? true : false;
 
348
 
 
349
        // only do this stuff at the start of a display cycle, to ensure
 
350
        // that no state changes mid-display
 
351
        if( reset )
 
352
        {
 
353
                // check buttons
 
354
                checkButtons();
 
355
 
 
356
                // keep track of time
 
357
                trackTime();
 
358
        }
 
359
 
 
360
        // draw this segment
 
361
        drawNextSegment( reset );
 
362
 
 
363
        // do we need to recalculate segment times?
 
364
        if( reset )
 
365
                calculateSegmentTimes();
 
366
 
 
367
        // wait till it's time to draw the next segment
 
368
        waitTillNextSegment( reset );
51
369
}