/elec/propeller-clock

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  • Committer: edam
  • Date: 2011-11-04 15:07:26 UTC
  • Revision ID: edam@waxworlds.org-20111104150726-0evv5cetrckzg9do
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added added

removed removed

src/propeller-clock.ino
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.
62
 
  
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
89
 
static unsigned long new_pulse_at = 0;
90
 
 
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
282
 
void fanPulseHandler()
283
 
{
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
 
        }
295
 
}
296
 
 
297
 
 
298
 
// main setup
299
 
void setup()
300
 
{
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 );
321
 
}
322
 
 
323
 
 
324
 
// main loop
325
 
void loop()
326
 
{
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 );
350
 
}