Arduino

Hodiny pro astronomická pozorování

SOFTWARE

Displej

Pro ovládání displeje Nokia jsem použil základ z těchto stránek:

http://arduino8.webnode.cz/news/lekce-7-modul-displeje-z-nokie-5110/

Vzhledem k tomu, že ten program obsahoval několik funkcí, které jsem nepotřeboval a které mi tedy zbytečně zabíraly místo v paměti, tak jsem program dost poopravil.

Velkým zásahem bylo převedení fontu do EEPROM.
Do EEPROM jsem ještě přidal grafické definice velkého číselného fontu (zobrazování hodin a minut) a středního fontu (zobrazování sekund). 
Jedna z nejdůležitějších funkcí byla možnost regulace podsvětu displeje. Tuto funkci jsem také musel do původního programu dopsat.  

Sketch pro generování obsahu EEPROM včetně popisu uspořádání dat v EEPROM je tady:
   fonteeprom.zip

Rozložení prvků na základním displeji je vidět na tomto obrázku:
  

RTC obvod

Vycházel jsem z ukázkového příkladu I²C komunikace s obvodem DS1307 pomocí knihovny RTClib.cpp, ze které jsem vyházel nepotřebné věci a zbytek jsem upravil pro obvod M41T81M6.

Externí SRAM

Komunikaci s externí pamětí 23lcv512 jsem opsal z příkladu SpiRAM. 
I tady jsem kvůli úspoře FLASH paměti odstranil nepotřebné podprogramy  (například sekvenční čtení a zápis a nastavení rychlosti komunikace).

Organizace dat v paměti je popsána v tomto dokumentu: organizace_sram.xls

Stručný návod k použití - hodiny

Okamžitě po zapnutí napájení se displej přepne do základního nastavení, ve kterém je vidět čas a několik dalších informací, popsaných na předchozí stránce.   

Při pohybu joysticku do libovolné strany dochází k záznamu aktuálního času do paměti. Pokud je nastaveno pípání při pohybu joysticku (viz níže), ozve se krátké pípnutí. Pokud je doba vychýlení delší než 2 sekundy, ozve se při návratu joysticku do klidové polohy druhé hlubší pípnutí.

Při stisku tlačítka, které je součástí joysticku se vstoupí do základního menu, ve kterém je možné měnit jas, listovat alarmy a zaznamenanými časy, nastavovat čas v hodinách. Listování v menu se provádí pohybem joysticku nahoru nebo dolu. Vybraná položka je označena malou šipkou na začátku řádky ">".
Potvrzení položky je možné vychýlením joysticku vpravo, nebo stiskem tlačítka. 

Hrubá změna jasu se provádí pohybem joysticku nahoru nebo dolu (+/- 20 jednotek) Jemná změna jasu se provádí vychýlením joysticku vlevo nebo vpravo (+/- 1 jednotka). Rozsah nastavení jasu je 0 až 255 jednotek pro zhasnutý displej až 100% jasu.

Listování jednotlivými záznamy času se provádí vychýlením joysticku do stran. Zrychlené listování po 20 záznamech se provádí vychýlením joysticku nahoru, nebo dolu. Při přelistování za poslední záznam se na displeji objeví dotaz, jestli se mají všechny záznamy smazat. Potvrzení smazání se provede tlačítkem na joysticku. Pokud se záznamy smazat nemají, nalistuje se na nějaký předchozí zaznamenaný čas a stiskem tlačítka se provede návrat na hlavní obrazovku.

Listování alarmy je možné pouze po jednom - náklonem joysticku vlevo, nebo vpravo. 
Stiskem tlačítka se provede návrat do hlavní obrazovky.
Při vychýlení joysticku nahoru je možné u zvoleného alarmu provést úpravu datumu a času jeho spuštění.
Není možné měnit textový popis.

Úprava jednotlivých položek se provádí pomocí joysticku (náklon do stran je listování po jednotlivých položkách - hodiny, minuty, dny ... náklon nahoru nebo dolu je změna hodnoty). Pod právě nastavovanou položkou je malá šipka 

Pokud má být alarm aktivní, je třeba v editaci nastavit v hranaté závorce znak [A] (nahnutí joysticku nahoru). Pokud je závorka prázdná, je alarm neaktivní.

Nastavení času se provádí podobným způsobem, jako nastavení alarmu. Pohybem joysticku do stran se vybere příslušný parametr (hodina, minuta, den, rok...) a pohybem joysticku nahoru a dolu se mění hodnota. 
Při stisku tlačítka se nastavené parametry uloží do RTC obvodu.

Zvláštní význam má hranatá závorka v pravé dolní části displeje. Pokud se v ní nastaví [X], dojde po následném stisku tlačítka k ukončení editace, ale čas se nenastaví - zůstane beze změny. To je ochrana proti tomu, aby se při náhodném vstupu do nastavení času dalo odejít bez přenastavení. Má to tedy význam jakéhosi "Cancel" tlačítka.

Přesné nastavení času je možné také přes PC program - popsáno níže.

Položka "Přenos PC" připraví hodiny na komunikaci s počítačem.
Po vybrání této položky se hodiny přepnou do vyčkávacího režimu, ve kterém čekají na příkaz z PC, který zvolí směr přenosu.
Tento vyčkávací režim je možné přerušit stiskem tlačítka na joysticku.

Během přenosu je v pravém dolním rohu displeje zobrazován údaj o stavu přenesených dat v procentech.
Pokud během přenosu dojde k přerušení spojení, je možné zastavit přenos stiskem tlačítka a vrátit se do základní obrazovky. 

Po ukončení přenosu je na několik sekund zobrazen kontrolní součet přenesených dat.
Stejný součet je vytvářen i v  programu na PC a po skončení je tak možné zkontrolovat, že se data přenesla bez chyb. 

Přenos dat mezi hodinami a PC je možný i bez vstupu do menu.
Když se hodiny nachází v základním zobrazení, je možné inicializovat přenos přímo - pomocí PC programu.

Položka "Nastaveni" umožňuje nastavit následující parametry:

- Jemné doladění frekvence krystalu RTC obvodu v rozsahu -32 až +31 (detaily o tomto parametru viz katalogový list)

- Nastavení vnitřního pískáku na pípnutí každou hodinu (H=1), na pípání při alarmu (A=1), na písknutí při záznamu času při pohybu joystickem J=1) a na pípnutí při ukládání naměřené hodnoty teploty, nebo napětí do paměti (S=1).

- Výběr kanálů, které se budou ukládat do paměti (T=teplota; U1= první napěťový kanál; U2 = druhý napěťový kanál) 

- Čas v sekundách, po kterém bude docházet k ukládání hodnot zvolených kanálů do paměti.

Výběr položky se provádí náklonem joysticku nahoru nebo dolu, nastavení hodnoty konkrétní položky je proveden vychýlením joysticku vlevo, nebo vpravo. Aktuálně zvolená položka má stejně jako v hlavním menu na začátku řádky malou šipku ">"

Program má zabudovanou "skrytou" funkci servisního menu.
Toto menu se zobrazuje v případě, že je při zapnutí napájení joystick nakloněný nahoru.

Servisní menu umožňuje nastavení komunikační rychlosti mezi PC a hodinami, jemné nastavení kontrastu displeje, smazání naměřených hodnot teploty a napětí, a uvedení hodin včetně RTC obvodu do základního (továrního) nastavení.

Stručný návod k použití - PC program

Program obsahuje 4 záložky (Info+Komunikace+Čas, Záznamy času, Alarmy, Naměřené hodnoty)

Po spuštění programu je většina funkcí zablokována do doby, než dojde k prvnímu stažení dat z hodin.

Před stažením dat je třeba nastavit správný sériový port a rychlost komunikace (defaultně 38400).
Po stisku tlačítka "[Stáhnout všechna data z hodin]" dojde k přenosu dat směrem z hodin do PC.
Hodiny musí být buď v základním režimu (zobrazují čas), nebo musí být z hlavního menu zvolena položka "Prenos PC", čímž jsou hodiny ve vyčkávacím režimu.

Průběh přenosu se zobrazuje pouze na hodinách.
Po skončení přenosu se na pár sekund objeví kontrolní součet, který se porovná s údajem v hodinách.

Stažená data se automaticky rozdělí na záznamy času, alarmy a naměřené hodnoty. Tím se zpřístupní i ostatní funkce programu.

Na první záložce se po dokončení přenosu zobrazí i systémové proměnné. 

Všechny úpravy, které se pomocí PC programu provedou, zůstávají pouze v PC. Pro přenesení do hodin je třeba stisknout tlačítko "[Poslat upravené údaje do hodin]".

Myslím, že ovládání programu je tak jasné, že nemá cenu se tím nějak detailně zabývat.

Upozorním snad jen na rámeček "Napěťové rozsahy", ve kterém je možné změnit rozsah měřených napětí při použití přídavných děličů napětí na dvou měřících napěťových vstupech. Bez děličů je měřící rozsah obou kanálů 5V.

Rámeček "Ruční editace SRAM" umožňuje ručně nastavovat systémové proměnné přes PC. U každé položky je uveden krátký popis. Je to stejné jako v tomto souboru.

Tlačítko "[Zjistit rozdíl časů]" umožňuje dlouhodobě sledovat, jak se rozchází čas na PC s časem v hodinách a podle toho je možné jemně doladit kalibraci krystalu RTC obvodu. Při každém stisku tlačítka dochází k záznamu rozdílů časů do logovacího souboru "CasoveSychro.txt". Zároveň je v hodinách vytvořen časový záznam. Na rozdíl od časového záznamu, který vzniká při pohybu joysticku, má tento záznam jako směr uvedeno písmeno "S".

Programy pro Arduino a PC

Program pro PC jsem vytvořil ve Visual Basicu 6 a odzkoušel jsem ho na Windows XP.
HEX soubory byly zkompilovány pro Arduino NANO bez bootloaderu.
Vždy je třeba používat stejné verze programů pro PC i pro Arduino.