查看: 26|回复: 2

[项目] 【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟

当我思考要做什么的时候，我想起很久以前在YouTube上看到过一个情节时钟的视频，其中的时间画在白板上。

情节时钟看起来就像这样：你写下时间，擦掉，然后再写一次。它有一种模拟的感觉，很有趣。

我犹豫是否要使用像视频中那样的水性白板笔，因为擦拭时会出现污渍，而且笔也会变干。

不过， YouTube上有一个视频解决了这个问题。

通过将UV LED光照射到发光贴纸上来显示时间。由于照射后会残留余辉，因此如果连续绘制时间会弄脏，但如果按下按钮开关即可显示时间，则没有问题。

这次我们将尝试创建这种类型。

所用零件

电路图、草图、案例

有关如何创建和设置的说明，请参阅上面的参考视频（第 1 部分：制作）和下面的参考视频（第 2 部分：设置）。

创建和校准

临时组装在面包板上
为了进行调整和检查操作，我将其连接到面包板上，打印了前面板，并连接了伺服器等。

校准
我们将参考视频第二部分进行校准。将四个角粗略对齐后，您可以在显示时间的同时进行进一步的调整，但这种调整需要相当长的时间。

另外，如果连接臂的螺丝拧得太紧，显示的字符就会变形，因此如果字符显示不正确，则需要进行调整。

我尝试显示它，我喜欢它手写的样子。

我临时拼装了一下，确认没问题。请勿抄袭笔顺。(^_^)

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图2

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图2

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图1

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图3

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图4

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图6

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图5

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟图7

使用道具举报

精彩评论(2)

驴友花雕 中级技神
楼主|

发表于 3 小时前

【Arduino 动手做】我使用 Arduino UNO 创建了一个绘图时钟

项目代码

//#define CALIBRATE
//#define GRID // After Calibration this mode should plot a pretty good dot grid on the screen

// See additional calibration comments in the code down by the "#ifdef CALIBRATE"
// Adjust these values for servo arms in position for state 1 _|
const double SERVO_LEFT_ZERO =  1600;
const double SERVO_RIGHT_SCALE = 690; // + makes rotate further left

// Adjust these values for servo arms in position for state 2 |_
const double SERVO_RIGHT_ZERO = 650;
const double SERVO_LEFT_SCALE = 650;

#define OPTION_12_HOUR // 12 or comment out this line for 24 hour time
//#define OPTION_MONTH_DAY // commented out = month/day or uncomment the line for day/month

const double DRAW_DELAY = 5; // 3

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// Plotclock
// cc - by Johannes Heberlein 2014
// modified for glow clock - Tucker Shannon 2018
// improved - 12Me21 2018

// v 1.07ddd
// thingiverse.com/joo   wiki.fablab-nuernberg.de
// thingiverse.com/TuckerPi
// units: mm; microseconds; radians
// origin: bottom left of drawing surface
// time library see http://playground.arduino.cc/Code/time
// RTC  library see http://playground.arduino.cc/Code/time
//               or http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_DS1307RTC.html
// Change log:
// 1.01  Release by joo at https://github.com/9a/plotclock
// 1.02  Additional features implemented by Dave (https://github.com/Dave1001/):
//       - added ability to calibrate servofaktor seperately for left and right servos
//       - added code to support DS1307, DS1337 and DS3231 real time clock chips
//       - see http://www.pjrc.com/teensy/td_libs_DS1307RTC.html for how to hook up the real time clock
// 1.03  Fixed the length bug at the servoplotclockogp2 angle calculation, other fixups
// 1.04  Modified for Tuck's glow clock
// 1.05  Modified calibration mode to draw a 4 point square instead
// 1.06  Rewrote most of the code, improved calibration, added date drawing, fixed bug in angle calculations, etc.
// 1.07ddd  Reverted code to return it to using the DS1307 Library and removed the long press date code.
//          Did this because I liked this codes calibration code better than the v1.05 calibration code that drew a square.
//          Plus the bug fixes in 1.06 are good
//          Added comments on how to calibrate
//          Split Number drawing and letter drawing into two different functions
//          Improved the letter "I"

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <Time.h> // see http://playground.arduino.cc/Code/time
#include <TimeLib.h>
#include <Servo.h> //servo controller
#include <Wire.h>
#include <DS1307RTC.h> // see http://playground.arduino.cc/Code/time

//pins
const int SERVO_LEFT_PIN = 6;
const int SERVO_RIGHT_PIN = 5;
const int LED_PIN = 12;
const int BUTTON_PIN = 13;

//Sizes
const double LOWER_ARM = 35; //servo to lower arm joint
const double UPPER_ARM_LEFT = 56; //lower arm joint to led
const double LED_ARM = 13.5; //upper arm joint to led
const double UPPER_ARM = 45; //lower arm joint to upper arm joint
double cosineRule(double a, double b, double c);
const double LED_ANGLE = cosineRule(UPPER_ARM_LEFT,UPPER_ARM,LED_ARM);

//Location of servos relative to origin
const double SERVO_LEFT_X = 22;
const double SERVO_LEFT_Y = -32;
const double SERVO_RIGHT_X = SERVO_LEFT_X + 25.5;
const double SERVO_RIGHT_Y = SERVO_LEFT_Y;

// lovely macros
#define radian(angle) (M_PI*2* angle)
#define dist(x,y) sqrt(sq(x)+sq(y))
#define angle(x,y) atan2(y,x)

//digit location/size constants
const double TIME_BOTTOM = 12;
const double TIME_WIDTH = 11;
const double TIME_HEIGHT = 18; //16;

const double DAY_WIDTH = 7;
const double DAY_HEIGHT = 12;
const double DAY_BOTTOM = 5;
const double DATE_BOTTOM = 24;

const double HOME_X = 55, HOME_Y = -5;
Servo servoLeft, servoRight;

// Sunday is the first triple
const char weekDays[] = {8,10,12, 5,6,12, 9,10,2, 11,2,13, 9,4,10, 3,7,14, 8,1,9}; //character set: AEFHMORSTUWNDI

double lastX = HOME_X, lastY = HOME_Y;

bool lightOn = false;

void setup() {
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
}

void light(bool state){
    lightOn = state == HIGH; //I'm *pretty* sure HIGH/LOW are just true/false, but...
    delay(100);
    digitalWrite(LED_PIN, state);
}

const int LONG_PRESS_DURATION = 750;

void loop(){
    if(digitalRead(BUTTON_PIN) != LOW)
        return;

    if (!servoLeft.attached()) servoLeft.attach(SERVO_LEFT_PIN);
    if (!servoRight.attached()) servoRight.attach(SERVO_RIGHT_PIN);
    #ifdef CALIBRATE
        // Pressing the button alternates the servo arms between 2 states.
        // State one if left arm pointing to 9 o'clock and right arm pointing to 12 o'clock _|
        // State two if left arm pointing to 12 o'clock and right arm pointing to 3 o'clock |_
        // At the very top of the code you adjust the 4 constants to get the arms into these exact positions.
        // Adjust SERVO_LEFT_ZERO so that the left servo points to 9 o'clock when in state one
        // Adjust SERVO_RIGHT_SCALE so that the right servo points to 12 o'clock when in state one
        
        // Adjust SERVO_RIGHT_ZERO so that the right servo points to 3 o'clock when in state two
        // Adjust SERVO_LEFT_SCALE so that the left servo points to 12 o'clock when in state two
        
        static bool half;
        servoLeft.writeMicroseconds(floor(SERVO_LEFT_ZERO + (half ? - M_PI/2  : 0) * SERVO_LEFT_SCALE ));
        servoRight.writeMicroseconds(floor(SERVO_RIGHT_ZERO + (half ? 0 : M_PI/2 ) * SERVO_RIGHT_SCALE ));
        light(half ? LOW : HIGH);
        half = !half;
        delay(2000);
    #else //CALIBRATE
        #ifdef GRID
            for(int i = 0; i <= 70; i += 10)
                for(int j = 0; j <= 40; j += 10){
                    drawTo(i, j);
                    light(HIGH);
                    light(LOW);
                }
        #else //GRID
            delay(10); // debounce
            uint32_t longpress = millis() + LONG_PRESS_DURATION;
            while ((!digitalRead(BUTTON_PIN)) && (millis() < longpress))
            { }; // wait
            bool date = false;
            if (millis() >= longpress)
                date = true;
                
            drawTo(HOME_X, 0);
            tmElements_t tm;
            //time_t tt;
            uint8_t dayOfWeek; // 0 = Sunday, 6 = Saturday
            if (RTC.read(tm))
            {
              setTime(tm.Hour,tm.Minute,tm.Second,tm.Day,tm.Month,tm.Year);
              //tt = makeTime(tm); // need a normal time so it can be converted to day of week. Sunday = 1
              dayOfWeek = dayOfWeek(makeTime(tm)) - 1; // the minus 1 normalized so Sunday = 0
            }
            if (date) {
              #ifdef OPTION_MONTH_DAY
                  int temp = tm.Day;
                  tm.Day = tm.Month;
                  tm.Month = temp;
              #endif
              //draw month
              if(tm.Month / 10)
                  drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3)*5, DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, tm.Month / 10);
              drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3)*4, DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, tm.Month % 10);
              // Draw Slash
              drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3)*3, DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, 12);
              //day
              if(tm.Day / 10){
                  drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3)*2, DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, tm.Day / 10);
                  drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3), DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, tm.Day % 10);
              }else
                  drawDigit(70-(DAY_WIDTH+3)*2, DATE_BOTTOM, DAY_WIDTH, DAY_HEIGHT, tm.Day % 10);
              //weekday
              drawChar(5,DAY_BOTTOM,DAY_WIDTH,DAY_HEIGHT,weekDays[dayOfWeek*3]);
              drawChar(5+DAY_WIDTH+5,DAY_BOTTOM,DAY_WIDTH,DAY_HEIGHT, weekDays[dayOfWeek*3+1]);
              drawChar(5+(DAY_WIDTH+5)*2,DAY_BOTTOM,DAY_WIDTH,DAY_HEIGHT,weekDays[dayOfWeek*3+2]);
              
            } else {
              #ifdef OPTION_12_HOUR
                if(tm.Hour >= 12){
                    tm.Hour = tm.Hour - 12;
                    // drawDigit(5,35,1,1,10); // Draws a DOT - Not sure why
                }
                if(tm.Hour == 0)
                    tm.Hour = 12;
              #endif
              //draw hour
              if(tm.Hour / 10)
                  drawDigit(3, TIME_BOTTOM, TIME_WIDTH, TIME_HEIGHT, tm.Hour / 10);
              drawDigit(3+TIME_WIDTH+3, TIME_BOTTOM, TIME_WIDTH, TIME_HEIGHT, tm.Hour % 10);
              // Draw colon
              drawDigit((69-TIME_WIDTH)/2, TIME_BOTTOM, TIME_WIDTH, TIME_HEIGHT, 11);
              //minute
              drawDigit(69-(TIME_WIDTH+3)*2, TIME_BOTTOM, TIME_WIDTH, TIME_HEIGHT, tm.Minute / 10);
              drawDigit(72-(TIME_WIDTH+3), TIME_BOTTOM, TIME_WIDTH, TIME_HEIGHT, tm.Minute % 10);
              
            }
        #endif // NOT CALIBRATE OR GRID
        drawTo(HOME_X, HOME_Y);
    #endif // GRID or Normal Plot Time
    servoLeft.detach();
    servoRight.detach();
}

#define digitMove(dx, dy) drawTo(x + width*dx, y + height*dy)
#define digitStart(dx, dy) digitMove(dx, dy); light(HIGH)
#define digitArc(dx, dy, rx, ry, start, last) drawArc(x + width*dx, y + height*dy, width*rx, height*ry, radian(start), radian(last))

// Symbol is drawn with the lower left corner at (x,y) and a size of (width,height).
void drawDigit(double x, double y, double width, double height, char digit) {
    //see macros for reference
    switch (digit) {
        case 0: //
            digitStart(1/2,1);
            digitArc(1/2,1/2, 1/2,1/2, 1/4, -3/4);
            //digitStart(1,1/2);
            //digitArc(1/2,1/2, 1/2,1/2, 0, 1.02);
            break;
        case 1: //
            digitStart(1/4,7/8);
            digitMove(1/2,1);
            digitMove(1/2,0);
            break;
        case 2: //
            digitStart(0,3/4);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 1/2, -1/8);
            digitArc(1,0, 1,1/2, 3/8, 1/2);
            digitMove(1,0);
            break;
        case 3:
            digitStart(0,3/4);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 3/8, -1/4);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, 1/4, -3/8);
            break;
        case 4:
            digitStart(1,3/8);
            digitMove(0,3/8);
            digitMove(3/4,1);
            digitMove(3/4,0);
            break;
        case 5: //wayy too many damn lines
            digitStart(1,1);
            digitMove(0,1);
            digitMove(0,1/2);
            digitMove(1/2,1/2);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, 1/4, -1/4);
            digitMove(0,0);
            break;
        case 6:
            digitStart(0,1/4);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, 1/2, -1/2);
            digitArc(1,1/2, 1,1/2, 1/2, 1/4);
            break;
        case 7:
            digitStart(0,1);
            digitMove(1,1);
            digitMove(1/4,0);   
            break;
        case 8:
            digitStart(1/2,1/2);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, -1/4, 3/4);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, 1/4, -3/4);
            break;
        case 9:
            digitStart(1,3/4);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 0, 1);
            digitMove(3/4,0);
            break;
        case 10: //dot
            digitStart(0,0);
            //digitMove(0,1);
            //digitMove(1,1);
            //digitMove(1,0);
            break;
        case 11: //colon
            digitStart(1/2,3/4);
            light(LOW);
            digitStart(1/2,1/4);
            break;
        case 12: //slash
            digitStart(3/4,5/4);
            digitMove(1/4,-1/4);
            break;
    }
    light(LOW);
}

void drawChar(double x, double y, double width, double height, char digit) {
    //see macros for reference
    switch (digit) {
        //letters for the day of the week
        case 1: //A
            digitStart(0,0);
            digitMove(1/2,1);
            digitMove(1,0);
            light(LOW);
            digitStart(1/4,1/2);
            digitMove(3/4,1/2);
          break;
        case 2: //E
            digitStart(1,0);
            digitMove(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1,1);
            light(LOW);
            digitStart(0,1/2);
            digitMove(1,1/2);
            break;
        case 3: //F
            digitStart(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1,1);
            light(LOW);
            digitStart(0,1/2);
            digitMove(1,1/2);
            break;
        case 4: //H
            digitStart(0,1);
            digitMove(0,0);
            light(LOW);
            digitStart(0,1/2);
            digitMove(1,1/2);
            light(LOW);
            digitStart(1,1);
            digitMove(1,0);
            break;
        case 5: //M
            digitStart(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1/2,1/2);
            digitMove(1,1);
            digitMove(1,0);
            break;
        case 6: //O (0)
            digitStart(1,1/2);
            digitArc(1/2,1/2, 1/2,1/2, 0, 1.02);
            break;
        case 7: //R
            digitStart(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1/2,1);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 1/4, -1/4);
            digitMove(0,1/2);
            digitMove(1,0);
            break;
        case 8: //S
            digitStart(0,0);
            digitMove(1/2,0);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, -1/4, 1/4);
            digitArc(1/2,3/4, 1/2,1/4, 3/4, 1/4);
            digitMove(1,1);
            break;
        case 9: //T
            digitStart(1,1);
            digitMove(-1/2,1); //bad
            light(LOW);
            digitStart(1/2,1);
            digitMove(1/2,0);
            break;
        case 10: //U
            digitStart(0,1);
            digitMove(0,1/4);
            digitArc(1/2,1/4, 1/2,1/4, -1/2, 0);
            digitMove(1,1);
            break;
        case 11: //W
            digitStart(0,1);
            digitMove(0,0);
            digitMove(1/2,1/2);
            digitMove(1,0);
            digitMove(1,1);
            break;
        case 12: //N
            digitStart(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1,0);
            digitMove(1,1);
            break;
        case 13: //D
            digitStart(0,0);
            digitMove(0,1);
            digitMove(1/2,1);
            digitArc(1/2,1/2, 1/2,1/2, 1/4,-1/4);
            digitMove(0,0);
            break;
        case 14: //I
            digitStart(1/2,1);
            digitMove(1/2,0);
            light(LOW);
            digitStart(0,0);
            digitMove(1,0);
            light(LOW);
            digitStart(1,1);
            digitMove(0,1);
            break;
    }
    light(LOW);
}

#define ARCSTEP 0.05 //0.05 //should change depending on radius...
void drawArc(double x, double y, double rx, double ry, double pos, double last) {
    if(pos < last)
        for(; pos <= last; pos += ARCSTEP)
            drawTo(x + cos(pos)*rx, y + sin(pos)*ry);
    else
        for(; pos >= last; pos -= ARCSTEP)
            drawTo(x + cos(pos)*rx, y + sin(pos)*ry);
}

//didn't really change this
void drawTo(double pX, double pY) {
    double dx, dy, c;
    int i;
    
    // dx dy of new point
    dx = pX - lastX;
    dy = pY - lastY;
    //path length in mm, times 4 equals 4 steps per mm
    c = floor(4 * dist(dx,dy));
    
    if (c < 1)
        c = 1;
    
    // draw line point by point
    for (i = 1; i <= c; i++){
        set_XY(lastX + (i * dx / c), lastY + (i * dy / c));
        if (lightOn)
            delay(DRAW_DELAY);
    }
    
    lastX = pX;
    lastY = pY;
}

// cosine rule for angle between c and a
double cosineRule(double a, double b, double c) {
    return acos((sq(a)+sq(c)-sq(b))/(2*a*c));
}

void set_XY(double x, double y) {
    //Calculate triangle between left servo, left arm joint, and light
    //Position of pen relative to left servo
    //rectangular
    double penX = x - SERVO_LEFT_X;
    double penY = y - SERVO_LEFT_Y;
    //polar
    double penAngle = angle(penX,penY);
    double penDist = dist(penX,penY);
    //get angle between lower arm and a line connecting the left servo and the pen
    double bottomAngle = cosineRule(LOWER_ARM, UPPER_ARM_LEFT, penDist);
    
    servoLeft.writeMicroseconds(floor(SERVO_LEFT_ZERO + (bottomAngle + penAngle - M_PI) * SERVO_LEFT_SCALE));
    
    //calculate middle arm joint location
    double topAngle = cosineRule(UPPER_ARM_LEFT, LOWER_ARM, penDist);
    double lightAngle = penAngle - topAngle + LED_ANGLE + M_PI;
    double jointX = x - SERVO_RIGHT_X + cos(lightAngle) * LED_ARM;
    double jointY = y - SERVO_RIGHT_Y + sin(lightAngle) * LED_ARM;
    
    bottomAngle = cosineRule(LOWER_ARM, UPPER_ARM, dist(jointX, jointY));
    double jointAngle = angle(jointX, jointY);
    
    servoRight.writeMicroseconds(floor(SERVO_RIGHT_ZERO + (jointAngle - bottomAngle) * SERVO_RIGHT_SCALE));
}
复制代码