Привет, geektimes! В первой части статьи были рассмотрены принципы получения точного времени на самодельных часах. Пойдем дальше, и рассмотрим, как и на чем это время лучше выводить.
1. Устройства вывода
Итак, у нас есть некая платформа (Arduino, Raspberry, PIC/AVR/STM-контроллер, etc), и стоит задача подключить к нему некую индикацию. Есть множество вариантов, которые мы и рассмотрим.
Сегментная индикация
Тут все просто. Сегментный индикатор состоит из обычных светодиодов, которые банально подключаются к микроконтроллеру через гасящие резисторы.
Осторожно, траффик!
Плюсы: простота конструкции, хорошие углы обзора, невысокая цена.
Минус: количество отображаемой информации ограничено.
Конструкции индикаторов бывают двух видов, с общим катодом и общим анодом, внутри это выглядит примерно так (схема с сайта производителя).
Есть 1001 статья как подключить светодиод к микроконтроллеру, гугл в помощь. Сложности начинаются тогда, когда мы захотим сделать большие часы - ведь смотреть на мелкий индикатор не особо удобно. Тогда нам нужны такие индикаторы (фото с eBay):
Они питаются от 12В, и напрямую от микроконтроллера просто не заработают. Тут нам в помощь приходит микросхема CD4511
, как раз для этого предназначенная. Она не только преобразует данные с 4-битной линии в нужные цифры, но и содержит встроенный транзисторный ключ для подачи напряжения на индикатор. Таким образом, нам в схеме нужно будет иметь «силовое» напряжение в 9-12В, и отдельный понижающий преобразователь (например L7805) для питания «логики» схемы.
Матричные индикаторы
По сути, это те же светодиоды, только в виде матрицы 8х8. Фото с eBay:
Продаются на eBay в виде одиночных модулей либо готовых блоков, например по 4 штуки. Управление ими весьма просто - на модулях уже распаяна микросхема MAX7219
, обеспечивающая их работу и подключение к микроконтроллеру с помощью всего лишь 5 проводов. Для Arduino есть много библиотек, желающие могут посмотреть код.
Плюсы: невысокая цена, хорошие углы обзора и яркость.
Минус: невысокое разрешение. Но для задачи вывода времени вполне достаточно.
ЖК-индикаторы
ЖК-индикаторы бывают графические и текстовые.
Графические дороже, однако позволяют выводить более разнообразную информацию (например график атмосферного давления). Текстовые дешевле, и с ними проще работать, они также позволяют выводить псевдографику - есть возможность загружать в дисплей пользовательские символы.
Работать с ЖК-индикатором из кода несложно, но есть определенный минус - индикатор требует много управляющих линий (от 7 до 12) от микроконтроллера, что неудобно. Поэтому китайцы придумали совместить ЖК-индикатор с i2c-контроллером, получилось в итоге очень удобно - для подключения достаточно всего 4х проводов (фото с eBay).
ЖК-индикаторы достаточно дешевые (если брать на еБее), крупные, их просто подключать, и можно выводить разнообразную информацию. Единственный минус это не очень большие углы обзора.
OLED-индикаторы
Являются улучшенным продолжением предыдущего варианта. Варьируются от маленьких и дешевых с диагональю 1.1", до больших и дорогих. Фото с eBay.
Собственно, хороши всем кроме цены. Что касается мелких индикаторов, размером 0.9-1.1", то (кроме изучения работы с i2c) какое-то практическое применение им найти сложно.
Газоразрядные индикаторы (ИН-14, ИН-18)
Эти индикаторы сейчас весьма популярны, видимо из-за «теплого лампового звука света» и оригинальности конструкции.
(фото с сайта nocrotec.com)
Схема их подключения несколько сложнее, т.к. эти индикаторы для зажигания используют напряжение в 170В. Преобразователь из 12В=>180В может быть сделан на микросхеме MAX771
. Для подачи напряжения на индикаторы используется советская микросхема К155ИД1
, которая специально для этого и была создана. Цена вопроса при самостоятельном изготовлении: около 500р за каждый индикатор и 100р за К155ИД1, все остальные детали, как писали в старых журналах, «дефицитными не являются». Основная сложность тут в том, что и ИН-хх, и К155ИД1, давно сняты с производства, и купить их можно разве что на радиорынках или в немногих специализированных магазинах.
2. Выбор платформы
С индикацией мы более-менее разобрались, осталось решить, какую аппаратную платформу лучше использовать. Тут есть несколько вариантов (самодельные я не рассматриваю, т.к. тем кто умеет развести плату и припаять процессор, эта статья не нужна).
Arduino
Самый простой вариант для начинающих. Готовая плата стоит недорого (около 10$ на eBay с бесплатной доставкой), имеет все необходимые разъемы для программирования. Фото с eBay:
Под Arduino есть огромное количество разных библиотек (например для тех же ЖК-экранов, модулей реального времени), Arduino аппаратно совместима с различными дополнительными модулями.
Главный минус: сложность отладки (только через консоль последовательного порта) и довольно-таки слабый по современным меркам процессор (2КБайт RAM и 16МГц).
Главный плюс: можно сделать много чего, практически не заморачиваясь с пайкой, покупкой программатора и разводкой плат, модули достаточно соединить друг с другом.
32-разрядные процессоры STM
Для тех кто захочет что-то помощнее, есть готовые платы с процессорами STM, например плата с STM32F103RBT6 и TFT-экраном. Фото с eBay:
Здесь мы уже имеем полноценную отладку в полноценной IDE (из всех разных мне больше понравилась Coocox IDE), однако понадобится отдельный программатор-отладчик ST-LINK с разъемом JTAG (цена вопроса 20-40$ на eBay). Как вариант, можно купить отладочную плату STM32F4Discovery, на которой этот программатор уже встроен, и его можно использовать отдельно.
Raspberry PI
И наконец, для тех кто хочет полной интеграции с современным миром, есть одноплатные компьютеры с Linux, всем уже наверное известные Raspberry PI. Фото с eBay:
Это полноценный компьютер с Linux, гигабайтом RAM и 4х-ядерным процессором на борту. С краю платы выведена панель из 40 пинов, позволяющая подключать различную периферию (пины доступны из кода, например на Python, не говоря о C/C++), есть также стандартный USB в виде 4х разъемов (можно подключить WiFi). Так же есть стандартный HDMI.
Мощности платы хватит к примеру, не только чтобы выводить время, но и чтобы держать HTTP-сервер для настройки параметров через web-интерфейс, подгружать прогноз погоды через интернет, и так далее. В общем, простор для полета фантазии большой.
С Raspberry (и процессорами STM32) есть одна единственная сложность - ее пины используют 3-вольтовую логику, а большинство внешних устройств (например ЖК-экраны) работают «по старинке» от 5В. Можно конечно подключить и так, в принципе заработает, но это не совсем правильный метод, да и испортить плату за 50$ как-то жалко. Правильный способ - использовать «logic level converter», который на eBay стоит всего 1-2$.
Фото с eBay:
Теперь достаточно подключить наше устройство через такой модуль, и все параметры будут согласованы.
ESP8266
Способ скорее экзотический, но довольно-таки перспективный в силу компактности и дешевизны решения. За совсем небольшие деньги (около 4-5$ на eBay) можно купить модуль ESP8266, содержащий процессор и WiFi на борту.
Фото с eBay:
Изначально такие модули предназначались как WiFi-мост для обмена по serial-порту, однако энтузиастами было написано множество альтернативных прошивок, позволяющих работать с датчиками, i2c-устройствами, PWM и пр. Гипотетически вполне возможно получать время от NTP-сервера и выводить его по i2c на дисплей. Для тех кто хочет подключить много различной периферии, есть специальные платы NodeMCU с большим числом выводов, цена вопроса около 500р (разумеется на eBay):
Единственный минус - ESP8266 имеет очень мало памяти RAM (в зависимости от прошивки, от 1 до 32КБайт), но задача от этого становится даже интересней. Модули ESP8266 используют 3-вольтовую логику, так что вышеприведенный конвертор уровней тут также пригодится.
На этом вводный экскурс в самодельную электронику можно закончить, автор желает всем удачных экспериментов.
Вместо заключения
Я в итоге остановился на использовании Raspberry PI с текстовым индикатором, настроенным на работу с псевдографикой (что вышло дешевле чем графический экран той же диагонали). Сфоткал экран настольных часов во время написания этой статьи.
Часы выводят точное время, взятое из Интернета, и погоду которая обновляется с Яндекса, все это написано на Python, и вполне работает уже несколько месяцев. Параллельно на часах запущен FTP-сервер, что позволяет (вкупе с пробросом портов на роутере) обновить на них прошивку не только из дома, но и из любого места где есть Интернет. Как бонус, ресурсов Raspberry в принципе хватит и для подключения камеры и/или микрофона с возможностью удаленного наблюдения за квартирой, или для управлением различными модулями/реле/датчиками. Можно добавить всякие «плюшки», типа светодиодной индикации о пришедшей почте, и так далее.
PS: Почему eBay?
Как можно было видеть, для всех девайсов приводились цены или фото с ебея. Почему так? К сожалению, наши магазины часто живут по принципу «за 1$ купил, за 3$ продал, на эти 2 процента и живу». В качестве простого примера, Arduino Uno R3 стоит (на момент написания статьи) 3600р в Петербурге, и 350р на eBay с бесплатной доставкой из Китая. Разница действительно на порядок, безо всяких литературных преувеличений. Да, придется подождать месяц чтобы забрать посылку на почте, но такая разница в цене думаю, того стоит. Но впрочем, если кому-то надо прямо сейчас и срочно, то наверно и в местных магазинах есть выбор, тут каждый решает сам.
Существует множество способов собрать электронные часы своими руками: схемы широко представлены в литературе и сети Интернет. Большинство современных реализаций построено на основе микроконтроллеров. Выполнение таких проектов зачастую требует обширных практических навыков и теоретических знаний в области электроники: умения пользоваться специализированным программным обеспечением, создавать в домашних условиях печатные платы методом травления в хлорном железе, хорошо паять. Также необходимо иметь множество инструментов и расходных материалов.
Однако существует простой и доступный способ собрать электронные часы своими руками в домашних условиях: использовать платформу Arduino. Она представляет собой программно-аппаратный комплекс, специально предназначенный для обучения основам программирования и электроники. C помощью Arduino любой человек, даже без специальной предварительной подготовки, сможет построить электронные часы своими руками: схемы принципиальные, инженерные программы и даже паяльник не понадобятся!
Соединение всех электронных компонентов проводится на специальной контактной («беспаячной») макетной плате, что исключает риск получения ожогов, порезов и других травм - поэтому заниматься с конструктором Arduino можно и вместе с детьми. А наглядный способ представления принципиальной схемы поможет не ошибиться при сборке устройства.
Шаг 1. Список компонентов
Чтобы собрать простые часы на светодиодных матрицах вам потребуется всего несколько дешёвых компонентов:
- платформа Arduino. Подойдут самые простые модели - или Micro;
- контактная макетная плата;
- соединительные провода для макетной платы;
- модуль часов реального времени Adafruit DS3231;
- светодиодный матричный модуль 32x8 MAX7219;
- две кнопки.
Также понадобится персональный компьютер и USB-mini-USB кабель для загрузки программы управления в память . Вот и всё - паяльник, щипцы для снятия изоляции, монтажные ножи и прочие профессиональные инструменты не нужны: все операции выполняются руками. Разве что в некоторых случаях удобнее использовать пинцет, но можно обойтись и без него.
Шаг 2. Сборка электронной схемы
Схема электронных часов с индикацией на светодиодах с применением Arduino даже для неопытных радиолюбителей покажется довольно простой. Для сборки требуется всего несколько проводников. Таблица подключений:
Модуль Arduino → светодиодная матрица 32x8 MAX7219
Модуль Arduino → часы реального времени Adafruit DS3231
Модуль Arduino → кнопки
D2 - кнопка 1
D3 - кнопка 2
Второй вывод кнопок соединяется с землёй GND.
Следует лишь обратить внимание и запомнить, каким образом замкнуты между собой контактные отверстия на макетной плате. Следующая схема иллюстрирует способ внутреннего соединения контактных отверстий:
Два ряда (1 и 4) с обеих сторон замкнуты горизонтально - обычно они используются как линия питания +5V и земля GND. Все внутренние контакты (2 и 3) замкнуты вертикально. При этом монтажная плата как вертикально, так и горизонтально разделена на две независимые друг от друга симметричные части. Это позволяет, например, собрать два разных устройства на одной плате.
Схема электронных часов с индикацией на светодиодах, а также расположение элементов на монтажной плате представлена на иллюстрации:
Тщательно проверьте соответствие всех соединений указанной схеме. Также убедитесь в том, что проводники хорошо закреплены в контактных отверстиях монтажной платы.
Шаг 3. Прошивка Arduino
После того как сборка и проверка схемы завершена, можно приступать к загрузке управляющей программы (или «прошивки») в память Arduino.
Для этого нужно установить бесплатную официальную среду разработки - . Также вам потребуется исходный код проекта, который вы можете скачать ниже в архиве со всеми библиотеками и скетчем, а если вам нужен просто скетч - его можно скопировать отдельно:
//include libraries:
#include "LedControl.h"
#include
// Font library
#include // DS1307 clock
#include "RTClib.h" // DS1307 clock
#include // Button library by Alexander Brevig
// Setup LED Matrix
// pin 12 is connected to the DataIn on the display
// pin 11 is connected to the CLK on the display
// pin 10 is connected to LOAD on the display
LedControl lc = LedControl(6, 5, 4, 4); //sets the 3 pins as 12, 11 & 10 and then sets 4 displays (max is 8 displays)
//global variables
byte intensity = 7; // Default intensity/brightness (0-15)
byte clock_mode = 0; // Default clock mode. Default = 0 (basic_mode)
bool random_mode = 0; // Define random mode - changes the display type every few hours. Default = 0 (off)
byte old_mode = clock_mode; // Stores the previous clock mode, so if we go to date or whatever, we know what mode to go back to after.
bool ampm = 0; // Define 12 or 24 hour time. 0 = 24 hour. 1 = 12 hour
byte change_mode_time = 0; // Holds hour when clock mode will next change if in random mode.
unsigned long delaytime = 500; // We always wait a bit between updates of the display
int rtc; // Holds real time clock output
char days = {
"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thu", "Fri", "Sat"
}; //day array - used in slide, basic_mode and jumble modes (The DS1307 outputs 1-7 values for day of week)
char daysfull = {
"Sunday", "Monday", "Tuesday", "Wed", "Thursday", "Friday", "Saturday"
};
char suffix = {
"st", "nd", "rd", "th"
}; //date suffix array, used in slide, basic_mode and jumble modes. e,g, 1st 2nd ...
//define constants
#define NUM_DISPLAY_MODES 3 // Number display modes (conting zero as the first mode)
#define NUM_SETTINGS_MODES 4 // Number settings modes = 6 (conting zero as the first mode)
#define SLIDE_DELAY 20 // The time in milliseconds for the slide effect per character in slide mode. Make this higher for a slower effect
#define cls clear_display // Clear display
RTC_DS1307 ds1307; // Create RTC object
Button buttonA = Button(2, BUTTON_PULLUP); // Setup button A (using button library)
Button buttonB = Button(3, BUTTON_PULLUP); // Setup button B (using button library)
void setup() {
digitalWrite(2, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 2
digitalWrite(3, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 3
digitalWrite(4, HIGH); // turn on pullup resistor for button on pin 4
Serial.begin(9600); //start serial
//initialize the 4 matrix panels
//we have already set the number of devices when we created the LedControl
int devices = lc.getDeviceCount();
//we have to init all devices in a loop
for (int address = 0; address < devices; address++) {
/*The MAX72XX is in power-saving mode on startup*/
lc.shutdown(3-address, false);
/* Set the brightness to a medium values */
lc.setIntensity(3-address, intensity);
/* and clear the display */
lc.clearDisplay(3-address);
}
//Setup DS1307 RTC
#ifdef AVR
Wire.begin();
#else
Wire1.begin(); // Shield I2C pins connect to alt I2C bus on Arduino
#endif
ds1307.begin(); //start RTC Clock
if (! ds1307.isrunning()) {
Serial.println("RTC is NOT running!");
ds1307.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__)); // sets the RTC to the date & time this sketch was compiled
}
//Show software version & hello message
printver();
//enable red led
digitalWrite(13, HIGH);
}
void loop() {
//run the clock with whatever mode is set by clock_mode - the default is set at top of code.
switch (clock_mode){
case 0:
basic_mode();
break;
case 1:
small_mode();
break;
case 2:
slide();
break;
case 3:
word_clock();
break;
case 4:
setup_menu();
break;
}
}
//plot a point on the display
void plot (byte x, byte y, byte val) {
//select which matrix depending on the x coord
byte address;
if (x >= 0 && x <= 7) {
address = 3;
}
if (x >= 8 && x <= 15) {
address = 2;
x = x - 8;
}
if (x >= 16 && x <= 23) {
address = 1;
x = x - 16;
}
if (x >= 24 && x <= 31) {
address = 0;
x = x - 24;
}
if (val == 1) {
lc.setLed(address, y, x, true);
} else {
lc.setLed(address, y, x, false);
}
}
//clear screen
void clear_display() {
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.clearDisplay(address);
}
}
//fade screen down
void fade_down() {
//fade from global intensity to 1
for (byte i = intensity; i > 0; i--) {
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, i);
}
delay(30); //change this to change fade down speed
}
clear_display(); //clear display completely (off)
//reset intentsity to global val
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, intensity);
}
}
//power up led test & display software version number
void printver() {
byte i = 0;
char ver_a = "MADE";
char ver_b = "IN";
char ver_c = "RUSSIA";
//test all leds.
for (byte x = 0; x <= 32; x++) {
for (byte y = 0; y <= 7; y++) {
plot(x, y, 1);
}
}
delay(300);
fade_down();
while (ver_a[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_a[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
i = 0;
while (ver_b[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_b[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
i = 0;
while (ver_c[i]) {
puttinychar((i * 4), 1, ver_c[i]);
delay(35);
i++;
}
delay(500);
fade_down();
}
// puttinychar
// Copy a 3x5 character glyph from the myfont data structure to display memory, with its upper left at the given coordinate
// This is unoptimized and simply uses plot() to draw each dot.
void puttinychar(byte x, byte y, char c)
{
byte dots;
if (c >= "A" && c <= "Z" || (c >= "a" && c <= "z")) {
c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (c >= "0" && c <= "9") {
c = (c - "0") + 32;
}
else if (c == " ") {
c = 0; // space
}
else if (c == ".") {
c = 27; // full stop
}
else if (c == ":") {
c = 28; // colon
}
else if (c == "\"") {
c = 29; // single quote mark
}
else if (c == "!") {
c = 30; // single quote mark
}
else if (c == "?") {
c = 31; // single quote mark
}
for (byte col = 0; col < 3; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&mytinyfont[c]);
for (char row = 0; row < 5; row++) {
if (dots & (16 >> row))
plot(x + col, y + row, 1);
else
plot(x + col, y + row, 0);
}
}
}
void putnormalchar(byte x, byte y, char c)
{
byte dots;
// if (c >= "A" && c <= "Z" || (c >= "a" && c <= "z")) {
// c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
// }
if (c >= "A" && c <= "Z") {
c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (c >= "a" && c <= "z") {
c = (c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (c >= "0" && c <= "9") {
c = (c - "0") + 31;
}
else if (c == " ") {
c = 0; // space
}
else if (c == ".") {
c = 27; // full stop
}
else if (c == "\"") {
c = 28; // single quote mark
}
else if (c == ":") {
c = 29; // clock_mode selector arrow
}
else if (c == ">") {
c = 30; // clock_mode selector arrow
}
else if (c >= -80 && c <= -67) {
c *= -1;
}
for (char col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont[c]);
for (char row = 0; row < 7; row++) {
//check coords are on screen before trying to plot
//if ((x >= 0) && (x <= 31) && (y >= 0) && (y <= 7)){
if (dots & (64 >> row)) { // only 7 rows.
plot(x + col, y + row, 1);
} else {
plot(x + col, y + row, 0);
}
//}
}
}
}
//small_mode
//show the time in small 3x5 characters with seconds display
void small_mode() {
char textchar; // the 16 characters on the display
byte mins = 100; //mins
byte secs = rtc; //seconds
byte old_secs = secs; //holds old seconds value - from last time seconds were updated o display - used to check if seconds have changed
cls();
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//if secs changed then update them on the display
secs = rtc;
if (secs != old_secs) {
//secs
char buffer;
itoa(secs, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" secs, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (secs < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
puttinychar(20, 1, ":"); //seconds colon
puttinychar(24, 1, buffer); //seconds
puttinychar(28, 1, buffer); //seconds
old_secs = secs;
}
//if minute changes change time
if (mins != rtc) {
//reset these for comparison next time
mins = rtc;
byte hours = rtc;
if (hours > < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//byte dow = rtc; // the DS1307 outputs 0 - 6 where 0 = Sunday0 - 6 where 0 = Sunday.
//byte date = rtc;
//set characters
char buffer;
itoa(hours, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" hours, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (hours < 10) {
buffer = buffer;
//if we are in 12 hour mode blank the leading zero.
if (ampm) {
buffer = " ";
}
else {
buffer = "0";
}
}
//set hours chars
textchar = buffer;
textchar = buffer;
textchar = ":";
itoa (mins, buffer, 10);
if (mins < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//set mins characters
textchar = buffer;
textchar = buffer;
//do seconds
textchar = ":";
buffer;
secs = rtc;
itoa(secs, buffer, 10);
//fix - as otherwise if num has leading zero, e.g. "03" secs, itoa coverts this to chars with space "3 ".
if (secs < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//set seconds
textchar = buffer;
textchar = buffer;
byte x = 0;
byte y = 0;
//print each char
for (byte x = 0; x < 6 ; x++) {
puttinychar(x * 4, 1, textchar[x]);
}
}
delay(50);
}
fade_down();
}
// basic_mode()
// show the time in 5x7 characters
void basic_mode()
{
cls();
char buffer; //for int to char conversion to turn rtc values into chars we can print on screen
byte offset = 0; //used to offset the x postition of the digits and centre the display when we are in 12 hour mode and the clock shows only 3 digits. e.g. 3:21
byte x, y; //used to draw a clear box over the left hand "1" of the display when we roll from 12:59 -> 1:00am in 12 hour mode.
//do 12/24 hour conversion if ampm set to 1
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//do offset conversion
if (ampm && hours < 10) {
offset = 2;
}
//set the next minute we show the date at
//set_next_date();
// initially set mins to value 100 - so it wll never equal rtc on the first loop of the clock, meaning we draw the clock display when we enter the function
byte secs = 100;
byte mins = 100;
int count = 0;
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
//get the time from the clock chip
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//check whether it"s time to automatically display the date
//check_show_date();
//draw the flashing: as on if the secs have changed.
if (secs != rtc) {
//update secs with new value
secs = rtc;
//draw:
plot (15 - offset, 2, 1); //top point
plot (15 - offset, 5, 1); //bottom point
count = 400;
}
//if count has run out, turn off the:
if (count == 0) {
plot (15 - offset, 2, 0); //top point
plot (15 - offset, 5, 0); //bottom point
}
else {
count--;
}
//re draw the display if button pressed or if mins != rtc i.e. if the time has changed from what we had stored in mins, (also trigggered on first entering function when mins is 100)
if (mins != rtc) {
//update mins and hours with the new values
mins = rtc;
hours = rtc;
//adjust hours of ampm set to 12 hour mode
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
itoa(hours, buffer, 10);
//if hours < 10 the num e.g. "3" hours, itoa coverts this to chars with space "3 " which we dont want
if (hours < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//print hours
//if we in 12 hour mode and hours < 10, then don"t print the leading zero, and set the offset so we centre the display with 3 digits.
if (ampm && hours < 10) {
offset = 2;
//if the time is 1:00am clear the entire display as the offset changes at this time and we need to blank out the old 12:59
if ((hours == 1 && mins == 0)) {
cls();
}
}
else {
//else no offset and print hours tens digit
offset = 0;
//if the time is 10:00am clear the entire display as the offset changes at this time and we need to blank out the old 9:59
if (hours == 10 && mins == 0) {
cls();
}
putnormalchar(1, 0, buffer);
}
//print hours ones digit
putnormalchar(7 - offset, 0, buffer);
//print mins
//add leading zero if mins < 10
itoa (mins, buffer, 10);
if (mins < 10) {
buffer = buffer;
buffer = "0";
}
//print mins tens and ones digits
putnormalchar(19 - offset, 0, buffer);
putnormalchar(25 - offset, 0, buffer);
}
}
fade_down();
}
//like basic_mode but with slide effect
void slide() {
byte digits_old = {99, 99, 99, 99}; //old values we store time in. Set to somthing that will never match the time initially so all digits get drawn wnen the mode starts
byte digits_new; //new digits time will slide to reveal
byte digits_x_pos = {25, 19, 7, 1}; //x pos for which to draw each digit at
char old_char; //used when we use itoa to transpose the current digit (type byte) into a char to pass to the animation function
char new_char; //used when we use itoa to transpose the new digit (type byte) into a char to pass to the animation function
//old_chars - stores the 5 day and date suffix chars on the display. e.g. "mon" and "st". We feed these into the slide animation as the current char when these chars are updated.
//We sent them as A initially, which are used when the clocl enters the mode and no last chars are stored.
//char old_chars = "AAAAA";
//plot the clock colon on the display
cls();
putnormalchar(13, 0, ":");
byte old_secs = rtc; //store seconds in old_secs. We compare secs and old secs. WHen they are different we redraw the display
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
get_time();
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
return;
}
//if secs have changed then update the display
if (rtc != old_secs) {
old_secs = rtc;
//do 12/24 hour conversion if ampm set to 1
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
//split all date and time into individual digits - stick in digits_new array
//rtc = secs //array pos and digit stored
//digits_new = (rtc%10); //0 - secs ones
//digits_new = ((rtc/10)%10); //1 - secs tens
//rtc = mins
digits_new = (rtc % 10); //2 - mins ones
digits_new = ((rtc / 10) % 10); //3 - mins tens
//rtc = hours
digits_new = (hours % 10); //4 - hour ones
digits_new = ((hours / 10) % 10); //5 - hour tens
//rtc = date
//digits_new = (rtc%10); //6 - date ones
//digits_new = ((rtc/10)%10); //7 - date tens
//draw initial screen of all chars. After this we just draw the changes.
//compare digits 0 to 3 (mins and hours)
for (byte i = 0; i <= 3; i++) {
//see if digit has changed...
if (digits_old[i] != digits_new[i]) {
//run 9 step animation sequence for each in turn
for (byte seq = 0; seq <= 8 ; seq++) {
//convert digit to string
itoa(digits_old[i], old_char, 10);
itoa(digits_new[i], new_char, 10);
//if set to 12 hour mode and we"re on digit 2 (hours tens mode) then check to see if this is a zero. If it is, blank it instead so we get 2.00pm not 02.00pm
if (ampm && i == 3) {
if (digits_new == 0) {
new_char = " ";
}
if (digits_old == 0) {
old_char = " ";
}
}
//draw the animation frame for each digit
slideanim(digits_x_pos[i], 0, seq, old_char, new_char);
delay(SLIDE_DELAY);
}
}
}
/*
//compare date digit 6 (ones) and (7) tens - if either of these change we need to update the date line. We compare date tens as say from Jan 31 -> Feb 01 then ones digit doesn"t change
if ((digits_old != digits_new) || (digits_old != digits_new)) {
//change the day shown. Loop below goes through each of the 3 chars in turn e.g. "MON"
for (byte day_char = 0; day_char <=2 ; day_char++){
//run the anim sequence for each char
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
//the day (0 - 6) Read this number into the days char array. the seconds number in the array 0-2 gets the 3 chars of the day name, e.g. m o n
slideanim(6*day_char,8,seq,old_chars,days); //6 x day_char gives us the x pos for the char
delay(SLIDE_DELAY);
}
//save the old day chars into the old_chars array at array pos 0-2. We use this next time we change the day and feed it to the animation as the current char. The updated char is fed in as the new char.
old_chars = days;
}
//change the date tens digit (if needed) and ones digit. (the date ones digit wil alwaus change, but putting this in the "if" loop makes it a bit neater code wise.)
for (byte i = 7; i >= 6; i--){
if (digits_old[i] != digits_new[i]) {
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
itoa(digits_old[i],old_char,10);
itoa(digits_new[i],new_char,10);
slideanim(digits_x_pos[i],8,seq,old_char,new_char);
delay(SLIDE_DELAY);
}
}
}
//print the day suffix "nd" "rd" "th" etc. First work out date 2 letter suffix - eg st, nd, rd, th
byte s = 3; //the pos to read our suffix array from.
byte date = rtc;
if(date == 1 || date == 21 || date == 31) {
s = 0;
}
else if (date == 2 || date == 22) {
s = 1;
}
else if (date == 3 || date == 23) {
s = 2;
}
for (byte suffix_char = 0; suffix_char <=1 ; suffix_char++){
for (byte seq = 0; seq <=8 ; seq++){
slideanim((suffix_char*6)+36,8,seq,old_chars,suffix[s]); // we pass in the old_char array char as the current char and the suffix array as the new char
delay(SLIDE_DELAY);
}
//save the suffic char in the old chars array at array pos 3 and 5. We use these chars next time we change the suffix and feed it to the animation as the current char. The updated char is fed in as the new char.
old_chars = suffix[s];
}
}//end do date line
*/
//save digita array tol old for comparison next loop
for (byte i = 0; i <= 3; i++) {
digits_old[i] = digits_new[i];
}
}//secs/oldsecs
}//while loop
fade_down();
}
//called by slide
//this draws the animation of one char sliding on and the other sliding off. There are 8 steps in the animation, we call the function to draw one of the steps from 0-7
//inputs are are char x and y, animation frame sequence (0-7) and the current and new chars being drawn.
void slideanim(byte x, byte y, byte sequence, char current_c, char new_c) {
// To slide one char off and another on we need 9 steps or frames in sequence...
// seq# 0123456 <-rows of the display
// | |||||||
// seq0 0123456 START - all rows of the display 0-6 show the current characters rows 0-6
// seq1 012345 current char moves down one row on the display. We only see it"s rows 0-5. There are at display positions 1-6 There is a blank row inserted at the top
// seq2 6 01234 current char moves down 2 rows. we now only see rows 0-4 at display rows 2-6 on the display. Row 1 of the display is blank. Row 0 shows row 6 of the new char
// seq3 56 0123
// seq4 456 012 half old / half new char
// seq5 3456 01
// seq6 23456 0
// seq7 123456
// seq8 0123456 END - all rows show the new char
//from above we can see...
//currentchar runs 0-6 then 0-5 then 0-4 all the way to 0. starting Y position increases by 1 row each time.
//new char runs 6 then 5-6 then 4-6 then 3-6. starting Y position increases by 1 row each time.
//if sequence number is below 7, we need to draw the current char
if (sequence < 7) {
byte dots;
// if (current_c >= "A" && || (current_c >= "a" && current_c <= "z")) {
// current_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
// }
if (current_c >= "A" && current_c <= "Z") {
current_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (current_c >= "a" && current_c <= "z") {
current_c = (current_c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (current_c >= "0" && current_c <= "9") {
current_c = (current_c - "0") + 31;
}
else if (current_c == " ") {
current_c = 0; // space
}
else if (current_c == ".") {
current_c = 27; // full stop
}
else if (current_c == "\"") {
current_c = 28; // single quote mark
}
else if (current_c == ":") {
current_c = 29; //colon
}
else if (current_c == ">") {
current_c = 30; // clock_mode selector arrow
}
byte curr_char_row_max = 7 - sequence; //the maximum number of rows to draw is 6 - sequence number
byte start_y = sequence; //y position to start at - is same as sequence number. We inc this each loop
//plot each row up to row maximum (calculated from sequence number)
for (byte curr_char_row = 0; curr_char_row <= curr_char_row_max; curr_char_row++) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont);
if (dots & (64 >> curr_char_row))
plot(x + col, y + start_y, 1); //plot led on
else
plot(x + col, y + start_y, 0); //else plot led off
}
start_y++;//add one to y so we draw next row one down
}
}
//draw a blank line between the characters if sequence is between 1 and 7. If we don"t do this we get the remnants of the current chars last position left on the display
if (sequence >= 1 && sequence <= 8) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
plot(x + col, y + (sequence - 1), 0); //the y position to draw the line is equivalent to the sequence number - 1
}
}
//if sequence is above 2, we also need to start drawing the new char
if (sequence >= 2) {
//work out char
byte dots;
//if (new_c >= "A" && new_c <= "Z" || (new_c >= "a" && new_c <= "z")) {
// new_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
//}
if (new_c >= "A" && new_c <= "Z") {
new_c &= 0x1F; // A-Z maps to 1-26
}
else if (new_c >= "a" && new_c <= "z") {
new_c = (new_c - "a") + 41; // A-Z maps to 41-67
}
else if (new_c >= "0" && new_c <= "9") {
new_c = (new_c - "0") + 31;
}
else if (new_c == " ") {
new_c = 0; // space
}
else if (new_c == ".") {
new_c = 27; // full stop
}
else if (new_c == "\"") {
new_c = 28; // single quote mark
}
else if (new_c == ":") {
new_c = 29; // clock_mode selector arrow
}
else if (new_c == ">") {
new_c = 30; // clock_mode selector arrow
}
byte newcharrowmin = 6 - (sequence - 2); //minimumm row num to draw for new char - this generates an output of 6 to 0 when fed sequence numbers 2-8. This is the minimum row to draw for the new char
byte start_y = 0; //y position to start at - is same as sequence number. we inc it each row
//plot each row up from row minimum (calculated by sequence number) up to 6
for (byte newcharrow = newcharrowmin; newcharrow <= 6; newcharrow++) {
for (byte col = 0; col < 5; col++) {
dots = pgm_read_byte_near(&myfont);
if (dots & (64 >> newcharrow))
plot(x + col, y + start_y, 1); //plot led on
else
plot(x + col, y + start_y, 0); //else plot led off
}
start_y++;//add one to y so we draw next row one down
}
}
}
//print a clock using words rather than numbers
void word_clock() {
cls();
char numbers = {
"one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten",
"eleven", "twelve", "thirteen", "fourteen", "fifteen", "sixteen", "seventeen", "eighteen", "nineteen"
};
char numberstens = {
"ten", "twenty", "thirty", "forty", "fifty"
};
//potentially 3 lines to display
char str_a;
char str_b;
char str_c;
//byte hours_y, mins_y; //hours and mins and positions for hours and mins lines
byte hours = rtc;
if (hours > 12) {
hours = hours - ampm * 12;
}
if (hours < 1) {
hours = hours + ampm * 12;
}
get_time(); //get the time from the clock chip
byte old_mins = 100; //store mins in old_mins. We compare mins and old mins & when they are different we redraw the display. Set this to 100 initially so display is drawn when mode starts.
byte mins;
//run clock main loop as long as run_mode returns true
while (run_mode()) {
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
get_time(); //get the time from the clock chip
mins = rtc; //get mins
//if mins is different from old_mins - redraw display
if (mins != old_mins) {
//update old_mins with current mins value
old_mins = mins;
//reset these for comparison next time
mins = rtc;
hours = rtc;
//make hours into 12 hour format
if (hours > 12) {
hours = hours - 12;
}
if (hours == 0) {
hours = 12;
}
//split mins value up into two separate digits
int minsdigit = rtc % 10;
byte minsdigitten = (rtc / 10) % 10;
//if mins <= 10 , then top line has to read "minsdigti past" and bottom line reads hours
if (mins < 10) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, "PAST");
strcpy (str_c, numbers);
}
//if mins = 10, cant use minsdigit as above, so soecial case to print 10 past /n hour.
if (mins == 10) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, " PAST");
strcpy (str_c, numbers);
}
//if time is not on the hour - i.e. both mins digits are not zero,
//then make first line read "hours" and 2 & 3rd lines read "minstens" "mins" e.g. "three /n twenty /n one"
else if (minsdigitten != 0 && minsdigit != 0) {
strcpy (str_a, numbers);
//if mins is in the teens, use teens from the numbers array for the 2nd line, e.g. "fifteen"
//if (mins >= 11 && mins <= 19) {
if (mins <= 19) {
strcpy (str_b, numbers);
}
else {
strcpy (str_b, numberstens);
strcpy (str_c, numbers);
}
}
// if mins digit is zero, don"t print it. read read "hours" "minstens" e.g. "three /n twenty"
else if (minsdigitten != 0 && minsdigit == 0) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, numberstens);
strcpy (str_c, "");
}
//if both mins are zero, i.e. it is on the hour, the top line reads "hours" and bottom line reads "o"clock"
else if (minsdigitten == 0 && minsdigit == 0) {
strcpy (str_a, numbers);
strcpy (str_b, "O"CLOCK");
strcpy (str_c, "");
}
}//end worknig out time
//run in a loop
//print line a "twelve"
byte len = 0;
while (str_a) {
len++;
}; //get length of message
byte offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2; //
//plot hours line
byte i = 0;
while (str_a[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_a[i]);
i++;
}
//hold display but check for button presses
int counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//print line b
len = 0;
while (str_b) {
len++;
}; //get length of message
offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2;
i = 0;
while (str_b[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_b[i]);
i++;
}
//hold display but check for button presses
counter = 1000;
while (counter > 0){
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//print line c if there.
len = 0;
while (str_c) {
len++;
}; //get length of message
offset_top = (31 - ((len - 1) * 4)) / 2;
i = 0;
while (str_c[i]) {
puttinychar((i * 4) + offset_top, 1, str_c[i]);
i++;
}
counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
fade_down();
//hold display blank but check for button presses before starting again.
counter = 1000;
while (counter > 0){
//check for button press
if (buttonA.uniquePress()) {
switch_mode();
return;
}
if (buttonB.uniquePress()) {
display_date();
}
delay(1);
counter--;
}
}
fade_down();
}
/// scroll message - not used at present - too slow.
void scroll() {
char message = {"Hello There "};
cls();
byte p = 6; //current pos in string
byte chara = {0, 1, 2, 3, 4, 5}; //chars from string
int x = {0, 6, 12, 18, 24, 30}; //xpos for each char
byte y = 0; //y pos
// clear_buffer();
while (message[p] != "\0") {
//draw all 6 chars
for (byte c = 0; c < 6; c++) {
putnormalchar(x[c],y,message[ chara[c] ]);
//draw a line of pixels turned off after each char,otherwise the gaps between the chars have pixels left in them from the previous char
for (byte yy = 0 ; yy < 8; yy ++) {
plot(x[c] + 5, yy, 0);
}
//take one off each chars position
x[c] = x[c] - 1;
}
//reset a char if it"s gone off screen
for (byte i = 0; i <= 5; i++) {
if (x[i] < -5) {
x[i] = 31;
chara[i] = p;
p++;
}
}
}
}
//display_date - print the day of week, date and month with a flashing cursor effect
void display_date()
{
cls();
//read the date from the DS1307
byte dow = rtc; // day of week 0 = Sunday
byte date = rtc;
byte month = rtc - 1;
//array of month names to print on the display. Some are shortened as we only have 8 characters across to play with
char monthnames = {
"January", "February", "March", "April", "May", "June", "July", "August", "Sept", "October", "November", "December"
};
//print the day name
//get length of text in pixels, that way we can centre it on the display by divindin the remaining pixels b2 and using that as an offset
byte len = 0;
while(daysfull) {
len++;
};
byte offset = (31 - ((len-1)*4)) / 2; //our offset to centre up the text
//print the name
int i = 0;
while(daysfull[i])
{
puttinychar((i*4) + offset , 1, daysfull[i]);
i++;
}
delay(1000);
fade_down();
cls();
// print date numerals
char buffer;
itoa(date,buffer,10);
offset = 10; //offset to centre text if 3 chars - e.g. 3rd
// first work out date 2 letter suffix - eg st, nd, rd, th etc
// char suffix={"st", "nd", "rd", "th" }; is defined at top of code
byte s = 3;
if(date == 1 || date == 21 || date == 31) {
s = 0;
}
else if (date == 2 || date == 22) {
s = 1;
}
else if (date == 3 || date == 23) {
s = 2;
}
//print the 1st date number
puttinychar(0+offset, 1, buffer);
//if date is under 10 - then we only have 1 digit so set positions of sufix etc one character nearer
byte suffixposx = 4;
//if date over 9 then print second number and set xpos of suffix to be 1 char further away
if (date > 9){
suffixposx = 8;
puttinychar(4+offset, 1, buffer);
offset = 8; //offset to centre text if 4 chars
}
//print the 2 suffix characters
puttinychar(suffixposx+offset, 1, suffix[s]);
puttinychar(suffixposx+4+offset, 1, suffix[s]);
delay(1000);
fade_down();
//print the month name
//get length of text in pixels, that way we can centre it on the display by divindin the remaining pixels b2 and using that as an offset
len = 0;
while(monthnames) {
len++;
};
offset = (31 - ((len-1)*4)) / 2; //our offset to centre up the text
i = 0;
while(monthnames[i])
{
puttinychar((i*4) +offset, 1, monthnames[i]);
i++;
}
delay(1000);
fade_down();
}
//dislpay menu to change the clock mode
void switch_mode() {
//remember mode we are in. We use this value if we go into settings mode, so we can change back from settings mode (6) to whatever mode we were in.
old_mode = clock_mode;
char* modes = {
"Basic", "Small", "Slide", "Words", "Setup"
};
byte next_clock_mode;
byte firstrun = 1;
//loop waiting for button (timeout after 35 loops to return to mode X)
for (int count = 0; count < 35 ; count++) {
//if user hits button, change the clock_mode
if (buttonA.uniquePress() || firstrun == 1) {
count = 0;
cls();
if (firstrun == 0) {
clock_mode++;
}
if (clock_mode > NUM_DISPLAY_MODES + 1) {
clock_mode = 0;
}
//print arrown and current clock_mode name on line one and print next clock_mode name on line two
char str_top;
//strcpy (str_top, "-");
strcpy (str_top, modes);
next_clock_mode = clock_mode + 1;
if (next_clock_mode > NUM_DISPLAY_MODES + 1) {
next_clock_mode = 0;
}
byte i = 0;
while (str_top[i]) {
putnormalchar(i * 6, 0, str_top[i]);
i++;
}
firstrun = 0;
}
delay(50);
}
}
//run clock main loop as long as run_mode returns true
byte run_mode() {
//if random mode is on... check the hour when we change mode.
if (random_mode) {
//if hour value in change mode time = hours. then reurn false = i.e. exit mode.
if (change_mode_time == rtc) {
//set the next random clock mode and time to change it
set_next_random();
//exit the current mode.
return 0;
}
}
//else return 1 - keep running in this mode
return 1;
}
//set the next hour the clock will change mode when random mode is on
void set_next_random() {
//set the next hour the clock mode will change - current time plus 1 - 4 hours
get_time();
change_mode_time = rtc + random (1, 5);
//if change_mode_time now happens to be over 23, then set it to between 1 and 3am
if (change_mode_time > 23) {
change_mode_time = random (1, 4);
}
//set the new clock mode
clock_mode = random(0, NUM_DISPLAY_MODES + 1); //pick new random clock mode
}
//dislpay menu to change the clock settings
void setup_menu() {
char* set_modes = {
"Rndom", "24 Hr","Set", "Brght", "Exit"};
if (ampm == 0) {
set_modes = ("12 Hr");
}
byte setting_mode = 0;
byte next_setting_mode;
byte firstrun = 1;
//loop waiting for button (timeout after 35 loops to return to mode X)
for(int count=0; count < 35 ; count++) {
//if user hits button, change the clock_mode
if(buttonA.uniquePress() || firstrun == 1){
count = 0;
cls();
if (firstrun == 0) {
setting_mode++;
}
if (setting_mode > NUM_SETTINGS_MODES) {
setting_mode = 0;
}
//print arrown and current clock_mode name on line one and print next clock_mode name on line two
char str_top;
strcpy (str_top, set_modes);
next_setting_mode = setting_mode + 1;
if (next_setting_mode > NUM_SETTINGS_MODES) {
next_setting_mode = 0;
}
byte i = 0;
while(str_top[i]) {
putnormalchar(i*6, 0, str_top[i]);
i++;
}
firstrun = 0;
}
delay(50);
}
//pick the mode
switch(setting_mode){
case 0:
set_random();
break;
case 1:
set_ampm();
break;
case 2:
set_time();
break;
case 3:
set_intensity();
break;
case 4:
//exit menu
break;
}
//change the clock from mode 6 (settings) back to the one it was in before
clock_mode=old_mode;
}
//toggle random mode - pick a different clock mode every few hours
void set_random(){
cls();
char text_a = "Off";
char text_b = "On";
byte i = 0;
//if random mode is on, turn it off
if (random_mode){
//turn random mode off
random_mode = 0;
//print a message on the display
while(text_a[i]) {
putnormalchar((i*6), 0, text_a[i]);
i++;
}
} else {
//turn randome mode on.
random_mode = 1;
//set hour mode will change
set_next_random();
//print a message on the display
while(text_b[i]) {
putnormalchar((i*6), 0, text_b[i]);
i++;
}
}
delay(1500); //leave the message up for a second or so
}
//set 12 or 24 hour clock
void set_ampm() {
// AM/PM or 24 hour clock mode - flip the bit (makes 0 into 1, or 1 into 0 for ampm mode)
ampm = (ampm ^ 1);
cls();
}
//change screen intensityintensity
void set_intensity() {
cls();
byte i = 0;
char text = "Bright";
while(text[i]) {
puttinychar((i*4)+4, 0, text[i]);
i++;
}
//wait for button input
while (!buttonA.uniquePress()) {
levelbar (0,6,(intensity*2)+2,2); //display the intensity level as a bar
while (buttonB.isPressed()) {
if(intensity == 15) {
intensity = 0;
cls ();
}
else {
intensity++;
}
//print the new value
i = 0;
while(text[i]) {
puttinychar((i*4)+4, 0, text[i]);
i++;
}
//display the intensity level as a bar
levelbar (0,6,(intensity*2)+2,2);
//change the brightness setting on the displays
for (byte address = 0; address < 4; address++) {
lc.setIntensity(address, intensity);
}
delay(150);
}
}
}
// display a horizontal bar on the screen at offset xposr by ypos with height and width of xbar, ybar
void levelbar (byte xpos, byte ypos, byte xbar, byte ybar) {
for (byte x = 0; x < xbar; x++) {
for (byte y = 0; y <= ybar; y++) {
plot(x+xpos, y+ypos, 1);
}
}
}
//set time and date routine
void set_time() {
cls();
//fill settings with current clock values read from clock
get_time();
byte set_min = rtc;
byte set_hr = rtc;
byte set_date = rtc;
byte set_mnth = rtc;
int set_yr = rtc;
//Set function - we pass in: which "set" message to show at top, current value, reset value, and rollover limit.
set_date = set_value(2, set_date, 1, 31);
set_mnth = set_value(3, set_mnth, 1, 12);
set_yr = set_value(4, set_yr, 2013, 2099);
set_hr = set_value(1, set_hr, 0, 23);
set_min = set_value(0, set_min, 0, 59);
ds1307.adjust(DateTime(set_yr, set_mnth, set_date, set_hr, set_min));
cls();
}
//used to set min, hr, date, month, year values. pass
//message = which "set" message to print,
//current value = current value of property we are setting
//reset_value = what to reset value to if to rolls over. E.g. mins roll from 60 to 0, months from 12 to 1
//rollover limit = when value rolls over
int set_value(byte message, int current_value, int reset_value, int rollover_limit){
cls();
char messages = {
"Set Mins", "Set Hour", "Set Day", "Set Mnth", "Set Year"};
//Print "set xyz" top line
byte i = 0;
while(messages[i])
{
puttinychar(i*4 , 1, messages[i]);
i++;
}
delay(2000);
cls();
//print digits bottom line
char buffer = " ";
itoa(current_value,buffer,10);
puttinychar(0 , 1, buffer);
puttinychar(4 , 1, buffer);
puttinychar(8 , 1, buffer);
puttinychar(12, 1, buffer);
delay(300);
//wait for button input
while (!buttonA.uniquePress()) {
while (buttonB.isPressed()){
if(current_value < rollover_limit) {
current_value++;
}
else {
current_value = reset_value;
}
//print the new value
itoa(current_value, buffer ,10);
puttinychar(0 , 1, buffer);
puttinychar(4 , 1, buffer);
puttinychar(8 , 1, buffer);
puttinychar(12, 1, buffer);
delay(150);
}
}
return current_value;
}
void get_time()
{
//get time
DateTime now = ds1307.now();
//save time to array
rtc = now.year();
rtc = now.month();
rtc = now.day();
rtc = now.dayOfWeek(); //returns 0-6 where 0 = Sunday
rtc = now.hour();
rtc = now.minute();
rtc = now.second();
//flash arduino led on pin 13 every second
//if ((rtc % 2) == 0) {
// digitalWrite(13, HIGH);
//}
//else {
// digitalWrite(13, LOW);
//}
//print the time to the serial port - useful for debuging RTC issues
/*
Serial.print(rtc);
Serial.print(":");
Serial.print(rtc);
Serial.print(":");
Serial.println(rtc);
*/
}
Теперь для завершения работы над устройством потребуется выполнить лишь ряд простых операций:
Компиляция программного кода и дальнейшая загрузка в память микроконтроллера займёт некоторое время, обычно не более одной минуты. Об успешном завершении операции будет сообщено в консоли Arduino IDE. После чего остаётся лишь перезагрузить Arduino с помощью кнопки Reset на устройстве - простые часы на светодиодных матрицах готовы!
Готовые часы на Arduino
Настройка часов осуществляется с помощью двух кнопок. Устройство поддерживает 12- и 24-часовой формат вывода времени, показ даты и дня недели, отображение времени с секундами и без. Также имеется возможность менять яркость свечения светодиодов.
Вероятно, в дальнейшем вам захочется добавить больше функций (например, термометр), или же установить устройство в корпус собственного дизайна - хороших результатов можно добиться с помощью изготовления на станках с лазерной резкой. Но уже сейчас вы сможете смело сказать, что собрали полноценные электронные часы своими руками!
Предлагаю вашему вниманию электронные часы на микроконтроллере
. Схема часов очень проста, содержит минимум деталей, доступна для повторения начинающим радиолюбителям.
Конструкция собрана на микроконтроллере и часов реального времени DS1307
. В качестве индикатора текущего времени использован четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор (ультраяркий, голубого цвета свечения, что неплохо смотрится в темное время, и, заодно, часы играют роль ночника). Управление часами происходит двумя кнопками. Благодаря использованию микросхемы часов реального времени DS1307, алгоритм программы получился довольно простым. Общение микроконтроллера с часами реального времени происходит по шине I2C, и организованно программным путем.
Схема часов:
К сожалению, в схеме есть ошибка:
— выводы МК к базам транзисторов нужно подключать:
РВ0 к Т4, РВ1 к Т3, РВ2 к Т2, РВ3 к Т1
или поменять подключение коллекторов транзисторов к разрядам индикатора:
Т1 к DP1 ….. Т4 к DP4
Детали, используемые в схеме часов:
♦ микроконтроллер ATTiny26:
♦ часы реального времени DS1307:
♦ 4-разрядный семисегментный светодиодный индикатор – FYQ-5641UB -21 с общим катодом (ультраяркий, голубого цвета свечения):
♦ кварц 32,768 кГц, с входной емкостью 12,5 пф (можно взять с материнской платы компьютера), от этого кварца зависит точность хода часов:
♦ все транзисторы — NPN-структуры, можно применить любые (КТ3102, КТ315 и их зарубежные аналоги), я применил ВС547С
♦ микросхемный стабилизатор напряжения типа 7805
♦ все резисторы мощностью 0,125 ватт
♦ полярные конденсаторы на рабочее напряжение не ниже напряжения питания
♦ резервное питание DS1307 – 3 вольтовый литиевый элемент CR2032
Для питания часов можно использовать любое ненужное зарядное устройство сотового телефона (в этом случае, если напряжение на выходе зарядного устройства в пределах 5 вольт ± 0,5 вольта, часть схемы — стабилизатор напряжения на микросхеме типа 7805, можно исключить)
Ток потребления устройством составляет — 30 мА.
Батарейку резервного питания часов DS1307 можно и не ставить, но тогда, при пропадании напряжения в сети, текущее время придется устанавливать заново.
Печатная плата устройства не приводится, конструкция была собрана в корпусе от неисправных механических часов. Светодиод (с частотой мигания 1 Гц, от вывода SQW DS1307) служит для разделения часов и минут на индикаторе.
Установки микроконтроллера заводские: тактовая частота — 1МГц, FUSE-биты трогать не надо.
Алгоритм работы часов
(в Algorithm Builder):
1. Установка указателя стека
2. Настройка таймера Т0:
— частота СК/8
— прерывания по переполнению (при такой предустановленной частоте вызов прерывания происходит каждые 2 миллисекунды)
3. Инициализация портов (выводы РА0-6 и РВ0-3 настраиваются на выход, РА7 и РВ6 на вход)
4. Инициализация шины I2C (выводы РВ4 и РВ5)
5. Проверка 7-го бита (СН) нулевого регистра DS1307
6. Глобальное разрешение прерывания
7. Вход в цикл с проверкой нажатия кнопки
При первом включении, или повторном включении при отсутствии резервного питания DS307, происходит переход в первоначальную установку текущего времени. При этом: кнопка S1 – для установки времени, кнопка S2 – переход к следующему разряду. Установленное время – часы и минуты записываются в DS1307 (секунды устанавливаются в ноль), а также вывод SQW/OUT (7-й вывод) настраивается на генерацию прямоугольных импульсов с частотой 1 Гц.
При нажатии кнопки S2 (S4 — в программе) происходит глобальный запрет прерываний, программа переходит в подпрограмму коррекции времени. При этом, кнопками S1 и S2 устанавливаются десятки и единицы минут, затем, с 0 секунд, нажатием кнопки S2 происходит запись уточненного времени в DS1307, разрешение глобального прерывания и возвращение в основную программу.
Часы показали хорошую точность хода, уход времени за месяц — 3 секунды.
Для улучшения точности хода, кварц рекомендуется подключать к DS1307, как указано в даташите:
Программа написана в среде «Algorithm Builder».
Вы можете, на примере программы часов, ознакомиться с алгоритмом общения микроконтроллера с другими устройствами по шине I2C (в алгоритме подробно прокомментирована каждая строчка).
Фотография собранного устройства и печатная плата в формате.lay от читателя сайта Анатолия Пильгук, за что ему огромное спасибо!
В устройстве применены: Транзисторы — СМД ВС847 и ЧИП резисторы
Приложения к статье:
(42,9 KiB, 3 227 hits)
(6,3 KiB, 4 180 hits)
(3,1 KiB, 2 657 hits)
(312,1 KiB, 5 929 hits)
Второй вариант программы часов в АБ (для тех у кого нескачивается верхний)
(11,4 KiB, 1 942 hits)
Часы со светодиодной подсветкой и пульсирующей минутной стрелкой на микроконтроллере Arduino
Эти уникальные часы со светодиодной подсветкой и пульсирующей минутной стрелкой удалось изготовить благодаря использованию микросхемы ШИМ-контроллера TLC5940. Его главной задачей является расширить количество контактов с ШИМ-модуляцией. Еще одной особенностью данных часов является переделанный аналоговый вольтметр в прибор измеряющий минуты. Для этого на стандартном принтере была распечатана новая шкала и наклеена поверх старой. Как таковая, 5-я минута не отсчитывается, просто в течение пятой минуты счетчик времени показывает стрелку, упершуюся в конец шкалы (зашкаливает). Основное управление реализовано на микроконтроллере Arduino Uno.
Для того чтобы подсветка часов не светилась слишком ярко в темной комнате, была реализована схема автоматической подстройки яркости в зависимости от освещенности (использовался фоторезистор).
Шаг 1: Необходимые компоненты
Вот что потребуется:
- Модуль аналогового вольтметра на 5V DC;
- Микроконтроллер Arduino UNO или другой подходящий Arduino;
- Монтажная плата Arduino (прото плата);
- Модуль часов реального времени DS1307 (RTC);
- Модуль с ШИМ-контроллером TLC5940;
- Лепестковые светодиоды подсветки – 12 шт.;
- Компоненты для сборки схемы автоматического регулирования яркости (LDR).
Также, для изготовления некоторых других компонентов проекта желательно иметь доступ к 3D-принтеру и станку лазерной резки. Предполагается, что этот доступ у вас есть, поэтому в инструкции на соответствующих этапах будут прилагаться чертежи для изготовления.
Шаг 2: Циферблат
Циферблат состоит из трех деталей (слоев) вырезанных на станке лазерной резки из 3 мм листа МДФ, которые скрепляются между собой с помощью болтов. Пластина без прорезей (внизу справа на картинке) помещается под другой пластиной для позиционирования светодиодов (внизу слева). Затем, отдельные светодиоды помещаются в соответствующие пазы, и сверху одевается лицевая панель (сверху на рисунке). По краю циферблата просверлены четыре отверстия, через которые все три детали скрепляются вместе с помощью болтов.
- Для проверки работоспособности светодиодов на этом этапе, использовалась плоская батарейка CR2032;
- Для фиксации светодиодов использовались небольшие полоски липкой ленты, которые приклеивались с задней стороны светодиодов;
- Все ножки светодиодов были предварительно согнуты соответствующим образом;
- Отверстия по краям были просверлены заново, через которые и выполнялось скрепление болтами. Оказалось, что это намного удобнее.
Технический чертеж деталей для циферблата доступен по :
Шаг 3: Разработка схемы
На этом этапе была разработана электрическая схема. Для этого использовались различные учебники и руководства. Не будем сильно углубляться в этот процесс, в двух файлах ниже представлена готовая электрическая схема, которая была использована в этом проекте.
Шаг 4: Подключение монтажной платы Arduino
- Первым делом надо распаять все игольчатые контакты на монтажных и секционных платах;
- Далее, ввиду того, что питание 5V и GND используют очень много плат и периферийных устройств, для надежности, было припаяно по два провода на 5V и GND на монтажной плате;
- Далее был установлен ШИМ-контроллер TLC5940 рядом с используемыми контактами;
- После выполняется подключение контроллера TLC5940, согласно схеме подключения;
- Для того чтобы была возможность использовать батарею, был установлен модуль RTC на краю монтажной платы. Если припаять его посередине платы, то не будет видно обозначение контактов;
- Выполнено подключение модуля RTC, согласно схеме подключения;
- Собрана схема автоматического контроля яркости (LDR), ознакомиться можно по ссылке
- Выполнено подключение проводов для вольтметра, путем подключения проводов к выводу 6 и GND.
- В конце были припаяны 13 проводов для светодиодов (На практике оказалось, что это было лучше сделать до того, как приступать к шагу 3).
Шаг 5: Программный код
Программный код, приложенный ниже, был собран из различных кусков для компонентов часов, найденных в интернете. Он был полностью отлажен и в настоящее время полностью работоспособен, к тому же были добавлены довольно подробные комментарии. Но перед загрузкой в микроконтроллер учтите следующие пункты:
- Перед прошивкой Arduino, нужно раскомментировать строку, которая устанавливает время:
rtc.adjust(DateTime(__DATE__, __TIME__))
После прошивки контроллера с этой строкой (время задано), нужно опять ее закомментировать и прошить контроллер заново. Это позволяет модулю RTC использовать батарею, для запоминания времени, если пропадет основное питание.
- Каждый раз, когда вы используете "Tlc.set ()", вам нужно использовать "Tlc.update"
Шаг 6: Внешнее кольцо
Внешнее кольцо для часов было напечатано на 3D-принтере Replicator Z18. Оно прикрепляется к часам с помощью винтов на лицевой стороне часов. Ниже прилагается файл с 3D-моделью кольца для печати на 3D-принтере.
Шаг 7: Сборка часов
Микроконтроллер Arduino со всей остальной электроникой был закреплен на задней стороне часов с помощью саморезов и гаек в качестве распорок. Затем подключены все светодиоды, аналоговый вольтметр и LDR к проводам, которые ранее были подпаяны к монтажной плате. Все светодиоды соединены между собой одной ножкой и подключены к контакту VCC на контроллере TLC5940 (по кругу просто припаян кусок проволоки).
Пока все это не очень хорошо изолировано от коротких замыканий, но работа над этим будет продолжена в следующих версиях.
20 августа 2015 в 12:34
Самодельные электронные часы, элементная база - часть 1, измерение времени
Наверное, каждый гик, увлекающийся самодельной электроникой, рано или поздно приходит к идее сделать свои, уникальные, часы. Идея вполне неплоха, разберемся как и на чем их лучше сделать. В качестве отправной точки будем считать, что человек умеет программировать микроконтроллеры, понимает как переслать 2 байта по i2c или serial-порту, и может спаять вместе несколько проводов. В принципе, этого достаточно.
Понятно, что ключевая функция часов - измерение времени (кто бы подумал, да?). И делать это желательно максимально точно, здесь есть несколько вариантов и подводных камней.
Итак, какие доступные в «железе» способы измерения времени мы можем использовать?
Встроенный RC-генератор процессора
Самая простая идея, которая может придти в голову - это просто настроить программный таймер, и им отсчитывать секунды. Так вот, эта идея никуда не годится. Часы-то работать конечно будут, только вот точность встроенного генератора никак не регламентируется, и может «плавать» в пределах 10% от номинала. Вряд ли кому-то нужны часы, уходящие в месяц на 15 минут.Модуль реального времени DS1307
Более правильный вариант, он же использующийся в большинстве «народных» изделий - это часы реального времени. Микросхема обменивается с микроконтроллером по I2C, требует минимума обвязки (кварц и пара резисторов). Цена вопроса около 100р за микросхему, или около 1$ на ебее за готовую плату с микросхемой, модулем памяти и разъемом для батарейки. Схема из даташита:
Что не менее важно, микросхема выпускается в DIP-корпусе, значит припаять ее может любой начинающий радиолюбитель. Встроенная батарейка обеспечивает работу часов, даже если питание было отключено.
Казалось бы, все хорошо, если бы не одна проблема - невысокая точность. Примерная точность часовых кварцев - 20-30ppm. Обозначение ppm - parts per million, показывает число миллионных долей. Казалось бы, 20миллионных - это супер, однако для частоты в 32768Гц получается 20*32768/1000000 = ±0,65536Гц, т.е. уже полгерца. Путем несложных подсчетов видно, что генератор с такой разницей за сутки «натикает» лишних (или недостающих) 56тыс тактов, что соответствует 2 секундам в день. Кварцы бывают разные, некоторые пользователи писали и об ошибке в 5 секунд в день. Как-то не очень точно - за месяц такие часы уйдут как минимум, на минуту. Это уже приличная разница, заметная невооруженным глазом (когда любимый сериал бабушки начинается в 11.00, а часы показывают 11.05, разработчику таких часов перед родственниками будет неудобно).
Впрочем, поскольку температура в помещении более-менее стабильна, и частота кварца не будет сильно меняться, можно добавить программную коррекцию. Другой совет, даваемый на форумах, использовать часовой кварц от старых материнских плат, по отзывам, они там довольно точные.
Модуль реального времени DS3231
Мы не первые, кто задался вопросом точности, и компания Dallas пойдя навстречу пожеланиям, выпустила более совершенный модуль - DS3231. Он называется «Extremely Accurate Real Time Clock», имеет встроенный генератор с температурной коррекцией. Точность в 10 раз выше, и составляет 2ppm. Цена вопроса чуть повыше, но корпус микросхемы рассчитан под SMD-монтаж, паять не так удобно, зато можно купить на ебее готовую плату.
(фото с сайта продавца)
Точность в 6 секунд в месяц, это уже неплохой результат. Но мы пойдем дальше - в идеале, часы в 21 веке вообще не нужно подстраивать.
Радиомодуль DCF-77
Метод скорее экзотический, но для полноты картины его нельзя не упомянуть. Немногие знают, но сигналы точного времени передаются по радио еще с 70х годов. Передатчик DCF-77 расположен в Германии недалеко от Франкфурта, и на СДВ-частоте 77.5КГц передаются метки точного времени (да, у них уже 20 лет назад были настенные и настольные часы, которые не надо подстраивать).Способ хорош тем, что схема имеет малое энергопотребление, так что сейчас производятся даже наручные часы с такой технологией. Готовую плату приема DCF-77 можно купить на ebay, цена вопроса 20$.
Многие часы и метеостанции имеют возможность приема DCF-77, проблема лишь в том, что до России сигнал практически не доходит. Карта покрытия с Википедии:
Как можно видеть, лишь Москва и Питер находятся на границе зоны приема. По отзывам владельцев, лишь иногда сигнал удается принять, что для практического применения конечно, не годится.
GPS-модуль
Если часы будут стоять недалеко от окна, то вполне реальный метод получения точного времени - GPS-модуль. Эти модули можно недорого купить на ebay (цена вопроса 10-15$). Например, Ublox NEO-6M, подключается напрямую к serial-пинам процессора, и выдает строки NMEA на скорости 9600. 
Данные приходят примерно в таком формате " $GPRMC,040302.663,A,3939.7,N,10506.6,W,0.27,358.86,200804,*1A", и распарсить их даже для слабой Arduino труда не составляет. Патриоты кстати, могут приобрести более дорогой модуль Ublox NEO-7N, поддерживающий (по отзывам) как GPS так и «Глонасс».
Очевидно, что про разные часовые пояса GPS-модуль ничего не знает, так что их вычисление и смену летнего/зимнего времени, разработчику придется продумать самому. Другой минус использования GPS - относительно высокое энергопотребление (впрочем, некоторые модули можно отдельными командами переводить в «спящий режим»).
Wi-Fi
И наконец, последний (и самый очевидный на сегодняшний момент), способ получения точного времени - это брать его из Интернета. Здесь есть два подхода. Первый, и наиболее простой - использовать в качестве платы часов что-то типа Raspberry PI с Линуксом, тогда делать ничего не надо, все будет работать «из коробки». Если же хочется «экзотики» - то самым интересным вариантом является модуль esp8266. 
Это недорогой (цена вопроса около 200р на ebay) WiFi-модуль может обмениваться с сервером по serial-порту процессора, при желании его можно также перепрошить (сторонних прошивок довольно много), и часть логики (например опрос сервера времени) сделать в самом модуле. Сторонними прошивками поддерживается куча всего, от Lua до C++, так что вариантов «размять мозги» вполне достаточно.
На этом тему измерения времени наверно можно закрыть. В следующей части мы поподробнее рассмотрим процессоры, и способы вывода времени.
