Содержание

Часы Nixie Clock: инструкция, примеры использования и документация

Используйте часы Nixie Clock в качестве стильного гаджета на своём столе дома, мастерской или на работе. Часы не просто показывают текущее время, а делает это максимально зрелищно благодаря прозрачному циферблату, который имитирует знаменитые газоразрядные индикаторы Nixie Tube. Только вместо олдскульных газоразрядных ламп наподобие ИН-12, ИН-14, ИН-18 — современная управляемая LED-подсветка на WS2812B.

Что такое Nixie Clock?

В конце 90-х было модно собирать часы на газоразрядных лампах Nixie Tube моделей ИН-12, ИН-14, ИН-18.

Мы решили дать возможность каждому собрать модные олдскульные часы. Однако вместо дефицитных газоразрядных ламп используем акриловые пластины с выгравированными цифрами, которые подсветим адресными светодиодами WS2812B.

Каждый разряд часов состоит из десяти вырезанных лазерным резаком прямоугольников из прозрачного акрила.

На каждом прямоугольнике выполнена гравировка цифры от 0 до 9.

Если посветить в торец прямоугольника, то выгравированная цифра начнет светиться цветом, которым светит светодиод. Собрав десять таких цифр в блок и подсвечивая каждую пластинку акрила отдельным светодиодом можно по-отдельности зажигать каждую цифру. Поскольку свет входит в акрил с края, происходит полное внутреннее отражение и акрил ведет себя как световод.

С теорией разобрались, вперёд собирать стильные часы.

Как собрать

Комплектация

Шаг 1

Удалите защитную плёнку с всех пластиковых деталей в наборе. Детали покрыты защитной плёнкой с двух сторон. Плёнку можно легко снять поддев её на краю детали используя острый инструмент.

Шаг 2

Вставьте батарейку типоразмера CR1225 в батарейный отсек платы Nixie Clock. Батарейка идет в комплекте с часами.

В часах Nixie Clock батарейка используется для хранения пользовательских настроек цвета, анимации и отсчета времени при отключении часов от питания.

Шаг 3

Установите пластины А, B и С снизу платы Nixie Clock, используя пять винтов M3×25.

Шаг 4

Вставьте секундный рассеиватель в пластину Е. Установите пластины E и D сверху платы Nixie Clock и закрепите их пятью алюминиевыми стойками.

Не затягивайте винты слишком сильно! Сильно затянутые винты создадут трение между пластинами А, В и С что будет препятствовать нормальному нажатию кнопок.

Шаг 5

Через пластину F установите в часы четыре набора цифр. Один набор цифр состоит из 10 пластиковых деталей с цифрами от 0 до 9. Цифры устанавливаются по возрастанию. В каждом разряде цифра 0 находится ближе всего к лицевой стороне часов.

Для удобства установки цифр, пластину F можно временно закрепить винтами к алюминиевым стойкам.

Шаг 6

Установите сверху часов пластину G и закрепите её пятью винтами М3×10.

Шаг 7

Вуаля часы собраны, остаётся только подать питания. Подключите 5 В к часам через разъём Micro-USB. В качестве источника питания подойдёт USB-порт компьютера или наш сетевой адаптер 5 В.

Вот и всё, часы тикают и радуют ваш взгляд.

Если стандартной работы часов вам мало и чувствуете что можете улучшить гаджет, переходите в раздел разботчика.

Раздел разработчика

По умолчанию на Nixie Clock установлена заводская прошивка. Но вы можете запрограммировать гаджет по-своему.

  1. Подключите Nixie Clock к компьютеру
  2. Установите и настройте Arduino IDE.

Часы выполнены на микроконтроллере ATmega328P с зашитым загрузчиком от Arduino Uno. Однако на плате Nixie Clock распаяна дополнительная периферия: часы реального времени, кнопки и светодиоды.

Особенности распиновки вы найдёте ниже. И не бойтесь экспериментировать, код часов по умолчанию всегда можно восстановить, если что-то пошло не так.

Распиновка платы Nixie Clock

Для создания собственной прошивки часов вам понадобится информация о задействованных пинах микроконтроллера ATmega328P.

Прошивка платы

Часы Nixie Clock поставляются прошитыми, однако при желании вы можете изменить или дополнить оригинальную прошивку.

Необходимые библиотеки

В прошивке платы Nixie Clock используются следующие Arduino-библиотеки:

Убедитесь, что эти библиотеки установлены в ваше рабочее пространство Arduino IDE.

Обратите внимание

Если вы покупали Nixie Clock после 15.07.2024, то для корректной работы часов нужно раскомментировать 8-ю строку кода в штатной программе и прошить плату: 

#define TIME_SOURCE_MCU

Штатный код часов

Clock.ino 
  1. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
  2. #include <TroykaButton.h>
  3. #include <TroykaRTC.h>
  4. #include <Wire.h>
  5.  
  6. // Uncomment the line below to source time from an MCU circuit rather than RTC.
  7. // Use one having best precision in hardware.
  8. // #define TIME_SOURCE_MCU
  9.  
  10. // Pin definition
  11.  
  12. constexpr uint8_t BUTTON_MODE_PIN = A3;
  13. constexpr uint8_t BUTTON_OK_PIN = A2;
  14. constexpr uint8_t BUTTON_UP_PIN = A1;
  15. constexpr uint8_t BUTTON_DOWN_PIN = A0;
  16. constexpr uint8_t WS2812_DOT_PIN = 9;
  17. constexpr uint8_t WS2812_MATRIX_PIN = 2;
  18.  
  19. // Class objects
  20.  
  21. Adafruit_NeoPixel dot = Adafruit_NeoPixel(1, WS2812_DOT_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  22. Adafruit_NeoPixel matrix = Adafruit_NeoPixel(40, WS2812_MATRIX_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  23. RTC clock;
  24. TroykaButton button_mode(BUTTON_MODE_PIN, 1000, true, 200);
  25. TroykaButton button_ok(BUTTON_OK_PIN, 1000, true, 200);
  26. TroykaButton button_up(BUTTON_UP_PIN, 1000, true, 200);
  27. TroykaButton button_down(BUTTON_DOWN_PIN, 1000, true, 200);
  28.  
  29. // Time variables
  30.  
  31. uint8_t current_hour = 0;
  32. uint8_t current_minute = 0;
  33. uint8_t target_hour = 0;
  34. uint8_t target_minute = 0;
  35.  
  36. #ifdef TIME_SOURCE_MCU
  37. volatile uint16_t isr_counter = 0; // Used for clock source from AVR hardware timer
  38. volatile uint8_t isr_current_hour = 0; // Used for clock source from AVR hardware timer
  39. volatile uint8_t isr_current_minute = 0; // Used for clock source from AVR hardware timer
  40. #endif
  41.  
  42. // LED variables
  43.  
  44. uint32_t now_time = 0;
  45.  
  46. uint32_t digit_color[4] = { 0, 0, 0, 0 };
  47. uint32_t digit_previous_color[4] = { 0, 0, 0, 0 };
  48.  
  49. uint8_t digit_current_led[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  50. uint8_t digit_previous_led[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  51. uint8_t digit_old_led[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  52.  
  53. bool dot_blinking_state = false;
  54.  
  55. #ifndef TIME_SOURCE_MCU
  56. uint32_t dot_blinking_last_time = 0;
  57. #endif
  58.  
  59. constexpr uint16_t MATRIX_BLINKING_INTERVAL_MS = 250;
  60. uint32_t matrix_blinking_last_time = 0;
  61. bool matrix_blinking_state = false;
  62.  
  63. // Modes variables and definitions
  64.  
  65. enum WorkingMode {
  66.     WORKING_MODE_CLOCK = 1,
  67.     WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS = 2,
  68.     WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES = 3,
  69.     WORKING_MODE_MENU_1 = 4,
  70.     WORKING_MODE_MENU_2 = 5,
  71.     WORKING_MODE_MENU_3 = 6,
  72. };
  73.  
  74. uint8_t current_working_mode = WORKING_MODE_CLOCK;
  75. bool new_working_mode = false;
  76.  
  77. uint8_t current_setting_1_value = 0;
  78. uint8_t current_setting_2_value = 0;
  79. uint8_t current_setting_3_value = 0;
  80.  
  81. uint8_t target_setting_1_value = 0;
  82. uint8_t target_setting_2_value = 0;
  83. uint8_t target_setting_3_value = 0;
  84.  
  85. constexpr uint8_t TOTAL_SETTING_1_VALUES = 17;
  86. constexpr uint8_t TOTAL_SETTING_2_VALUES = 4;
  87. constexpr uint8_t TOTAL_SETTING_3_VALUES = 3;
  88.  
  89. // Color variables
  90.  
  91. int16_t delta_hue[4] = { 0, 0, 0, 0 };
  92. uint8_t digit_brightness[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  93. uint8_t digit_previous_brightness[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  94.  
  95. // Animation variables
  96.  
  97. enum ColorAnimation {
  98.     COLOR_ANIMATION_NONE = 0,
  99.     COLOR_ANIMATION_PENDULUM = 1,
  100.     COLOR_ANIMATION_WAVE_PENDULUM = 2,
  101.     COLOR_ANIMATION_DEEPNESS = 3,
  102. };
  103.  
  104. constexpr float COLOR_ANIMATION_RATE_MS = 12.0 / 60000.0; // Changes in ms
  105. constexpr float COLOR_ANIMATION_PHASE_SHIFT = 0.125;
  106. uint32_t previous_color_animation_time = 0;
  107. float color_animation_timer = 0;
  108.  
  109. enum DigitAnimation {
  110.     DIGIT_ANIMATION_NONE = 0,
  111.     DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED = 1,
  112.     DIGIT_ANIMATION_FADE = 2,
  113. };
  114.  
  115. bool digit_animation_is_preview = false;
  116. uint32_t previous_digit_animation_fade_preview_time = 0;
  117. uint32_t previous_digit_animation_running_led_preview_time = 0;
  118. constexpr uint32_t DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED_PREVIEW_TIME_MS = 4000;
  119. constexpr uint32_t DIGIT_ANIMATION_FADE_PREVIEW_TIME_MS = 6500;
  120.  
  121. uint8_t running_led[4] = { 255, 255, 255, 255 };
  122. constexpr uint32_t DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED_RATE_MS = 30;
  123. uint32_t previous_digit_animation_running_led_time = 0;
  124.  
  125. constexpr float FADE_ANIMATION_RATE_MS = 3000.0; // 3 sec
  126. uint32_t previous_fade_animation_time[4] = { 0, 0, 0, 0 };
  127. float fade_animation_timer[4] = { 0, 0, 0, 0 };
  128.  
  129. // Auxiliary
  130.  
  131. uint16_t degree_hue_to_uint16_hue(int16_t degree) {
  132.     return (float)((degree % 360) / 360.0 * 65535.0);
  133. }
  134.  
  135. // CLOCK
  136.  
  137. void read_time() {
  138.     clock.read();
  139.     current_hour = clock.getHour();
  140.     current_minute = clock.getMinute();
  141. #ifdef TIME_SOURCE_MCU
  142.     set_volatile_data();
  143. #endif
  144. }
  145.  
  146. void read_ram_data() {
  147.     uint8_t data = clock.getRAMData(0x0A); // Menu 1 setting
  148.     current_setting_1_value = ((data > 0) && (data < TOTAL_SETTING_1_VALUES)) ? data : 0;
  149.     data = clock.getRAMData(0x0B); // Menu 2 setting
  150.     current_setting_2_value = ((data > 0) && (data < TOTAL_SETTING_2_VALUES)) ? data : 0;
  151.     data = clock.getRAMData(0x0C); // Menu 3 setting
  152.     current_setting_3_value = ((data > 0) && (data < TOTAL_SETTING_3_VALUES)) ? data : 0;
  153. }
  154.  
  155. void set_ram_data() {
  156.     clock.setRAMData(0x0A, current_setting_1_value); // Menu 1 setting
  157.     clock.setRAMData(0x0B, current_setting_2_value); // Menu 2 setting
  158.     clock.setRAMData(0x0C, current_setting_3_value); // Menu 3 setting
  159. }
  160.  
  161. // MODE button
  162.  
  163. void button_mode_handler() {
  164.     button_mode.read();
  165.  
  166.     if (button_mode.isClick()) {
  167.  
  168.         switch (current_working_mode) {
  169.         case WORKING_MODE_CLOCK:
  170.             current_working_mode = WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS;
  171.             break;
  172.         case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  173.             clock.setHour(target_hour);
  174.             clock.setSecond(0);
  175.             read_time();
  176.             current_working_mode = WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES;
  177.             break;
  178.         case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  179.             clock.setMinute(target_minute);
  180.             clock.setSecond(0);
  181.             read_time();
  182.             current_working_mode = WORKING_MODE_CLOCK;
  183.             break;
  184.         case WORKING_MODE_MENU_1:
  185.             current_setting_1_value = target_setting_1_value;
  186.             set_ram_data();
  187.             current_working_mode = WORKING_MODE_MENU_2;
  188.             break;
  189.         case WORKING_MODE_MENU_2:
  190.             current_setting_2_value = target_setting_2_value;
  191.             set_ram_data();
  192.             current_working_mode = WORKING_MODE_MENU_3;
  193.             break;
  194.         case WORKING_MODE_MENU_3:
  195.             current_setting_3_value = target_setting_3_value;
  196.             set_ram_data();
  197.             current_working_mode = WORKING_MODE_CLOCK;
  198.             break;
  199.         default:
  200.             break;
  201.         }
  202.         new_working_mode = true;
  203.     } else if (button_mode.isHold()) {
  204.  
  205.         switch (current_working_mode) {
  206.         case WORKING_MODE_CLOCK:
  207.             current_working_mode = WORKING_MODE_MENU_1;
  208.             break;
  209.         default:
  210.             break;
  211.         }
  212.         new_working_mode = true;
  213.     }
  214. }
  215.  
  216. // UP button
  217.  
  218. void button_up_handler() {
  219.     button_up.read();
  220.  
  221.     if (!button_up.isClickOnHold() && !button_up.justPressed())
  222.         return;
  223.  
  224.     switch (current_working_mode) {
  225.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  226.         target_hour = (target_hour + 1) % 24;
  227.         break;
  228.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  229.         target_minute = (target_minute + 1) % 60;
  230.         break;
  231.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  232.         target_setting_1_value = (target_setting_1_value + 1) % TOTAL_SETTING_1_VALUES;
  233.         break;
  234.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  235.         target_setting_2_value = (target_setting_2_value + 1) % TOTAL_SETTING_2_VALUES;
  236.         break;
  237.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  238.         target_setting_3_value = (target_setting_3_value + 1) % TOTAL_SETTING_3_VALUES;
  239.         break;
  240.     default:
  241.         break;
  242.     }
  243. }
  244.  
  245. // DOWN button
  246.  
  247. void button_down_handler() {
  248.     button_down.read();
  249.  
  250.     if (!button_down.isClickOnHold() && !button_down.justPressed())
  251.         return;
  252.  
  253.     switch (current_working_mode) {
  254.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  255.         target_hour = (target_hour - 1 + 24) % 24;
  256.         break;
  257.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  258.         target_minute = (target_minute - 1 + 60) % 60;
  259.         break;
  260.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  261.         target_setting_1_value = (target_setting_1_value - 1 + TOTAL_SETTING_1_VALUES) % TOTAL_SETTING_1_VALUES;
  262.         break;
  263.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  264.         target_setting_2_value = (target_setting_2_value - 1 + TOTAL_SETTING_2_VALUES) % TOTAL_SETTING_2_VALUES;
  265.         break;
  266.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  267.         target_setting_3_value = (target_setting_3_value - 1 + TOTAL_SETTING_3_VALUES) % TOTAL_SETTING_3_VALUES;
  268.         break;
  269.     default:
  270.         break;
  271.     }
  272. }
  273.  
  274. // OK button
  275.  
  276. void button_ok_handler() {
  277.     button_ok.read();
  278.  
  279.     if (!button_ok.isClick())
  280.         return;
  281.  
  282.     switch (current_working_mode) {
  283.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  284.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  285.         clock.setHour(target_hour);
  286.         clock.setMinute(target_minute);
  287.         clock.setSecond(0);
  288.         read_time();
  289.         current_working_mode = WORKING_MODE_CLOCK;
  290.         break;
  291.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  292.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  293.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  294.         current_setting_1_value = target_setting_1_value;
  295.         current_setting_2_value = target_setting_2_value;
  296.         current_setting_3_value = target_setting_3_value;
  297.         set_ram_data();
  298.         current_working_mode = WORKING_MODE_CLOCK;
  299.         break;
  300.     default:
  301.         break;
  302.     }
  303.     new_working_mode = true;
  304. }
  305.  
  306. void working_mode_handler() {
  307.     if (!new_working_mode)
  308.         return;
  309.  
  310.     switch (current_working_mode) {
  311.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  312.         target_hour = current_hour;
  313.         target_minute = current_minute;
  314.         break;
  315.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  316.         target_setting_1_value = current_setting_1_value;
  317.         break;
  318.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  319.         target_setting_2_value = current_setting_2_value;
  320.         break;
  321.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  322.         target_setting_3_value = current_setting_3_value;
  323.         break;
  324.     default:
  325.         break;
  326.     }
  327.     new_working_mode = false;
  328. }
  329.  
  330. uint32_t nth_preset_color(uint8_t current_color_setting, int16_t hue_change = 0, uint8_t brightness = 255) {
  331.     return (current_color_setting < 16 && current_color_setting > 0) ? Adafruit_NeoPixel::ColorHSV(degree_hue_to_uint16_hue((current_color_setting - 1) * 24 + hue_change), 255, brightness) : 0xFFFFFFFF;
  332. }
  333.  
  334. void dot_handler() {
  335.  
  336.     uint32_t dot_color;
  337.  
  338.     switch (current_working_mode) {
  339.     case WORKING_MODE_CLOCK:
  340.         if (dot_blinking_state) {
  341.             dot_color = nth_preset_color(current_setting_1_value);
  342.             dot.setPixelColor(0, dot_color);
  343.         } else {
  344.             dot.setPixelColor(0, 0);
  345.         }
  346.         break;
  347.     default:
  348.         dot.setPixelColor(0, 0);
  349.         break;
  350.     }
  351.     dot.show();
  352. }
  353.  
  354. float saw_wave(float x) {
  355.     float fract = fmod(x, 1);
  356.     float y = (fract < 0.5) ? (fract / 0.5) : (((fract - 0.5) / -0.5) + 1.0);
  357.     return y = 2 * y - 1;
  358. }
  359.  
  360. void color_animation_handler() {
  361.  
  362.     uint32_t dt = now_time - previous_color_animation_time;
  363.     color_animation_timer = color_animation_timer + (dt * COLOR_ANIMATION_RATE_MS);
  364.  
  365.     float a = 0;
  366.  
  367.     previous_color_animation_time = now_time;
  368.  
  369.     if (target_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_PENDULUM || current_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_PENDULUM) {
  370.         a = saw_wave(color_animation_timer);
  371.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  372.             delta_hue[i] = 24 * a;
  373.     } else if (target_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_WAVE_PENDULUM || current_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_WAVE_PENDULUM) {
  374.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  375.             a = saw_wave(color_animation_timer + (i + 1) * COLOR_ANIMATION_PHASE_SHIFT);
  376.             delta_hue[i] = 24 * a;
  377.         }
  378.     } else if (target_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_DEEPNESS || current_setting_2_value == COLOR_ANIMATION_DEEPNESS) {
  379.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  380.             delta_hue[i] = (digit_current_led[i] - 10 * i) * 24.0 / 10.0;
  381.     } else // COLOR_ANIMATION_NONE
  382.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  383.             delta_hue[i] = 0;
  384. }
  385.  
  386. void animation_running_led_handler() {
  387.  
  388.     if (now_time - previous_digit_animation_running_led_time > DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED_RATE_MS) {
  389.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  390.             if (running_led[i] > digit_old_led[i])
  391.                 running_led[i]--;
  392.         previous_digit_animation_running_led_time = now_time;
  393.     }
  394.  
  395.     for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  396.         if (digit_current_led[i] != digit_old_led[i]) {
  397.             running_led[i] = 10 * (i + 1) - 1;
  398.             digit_old_led[i] = digit_current_led[i];
  399.         }
  400.     }
  401.  
  402.     // Preview
  403.  
  404.     if (digit_animation_is_preview && (now_time - previous_digit_animation_running_led_preview_time > DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED_PREVIEW_TIME_MS)) {
  405.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  406.             running_led[i] = 10 * (i + 1) - 1;
  407.         previous_digit_animation_running_led_preview_time = now_time;
  408.     }
  409.  
  410.     // Show
  411.  
  412.     for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  413.         digit_current_led[i] = running_led[i];
  414. }
  415.  
  416. float fade_wave(float x) {
  417.     float fract = fmod(x, 1);
  418.     return pow(fract == 0 ? 1 : fract, 2);
  419. }
  420.  
  421. void animation_fade_handler() {
  422.  
  423.     for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  424.         if (digit_current_led[i] != digit_old_led[i]) {
  425.             digit_previous_led[i] = digit_old_led[i];
  426.             if (fade_animation_timer[i] >= 1.0) {
  427.                 fade_animation_timer[i] = 0;
  428.             }
  429.         }
  430.     }
  431.  
  432.     for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  433.         if (fade_animation_timer[i] < 1.0) {
  434.             uint32_t dt = now_time - previous_fade_animation_time[i];
  435.             fade_animation_timer[i] = fade_animation_timer[i] + (dt * (1.0 / FADE_ANIMATION_RATE_MS));
  436.         }
  437.         if (fade_animation_timer[i] >= 1.0) {
  438.             fade_animation_timer[i] = 1.0;
  439.             digit_old_led[i] = digit_current_led[i];
  440.         }
  441.         previous_fade_animation_time[i] = now_time;
  442.     }
  443.  
  444.     // Preview
  445.  
  446.     if (digit_animation_is_preview && (now_time - previous_digit_animation_fade_preview_time > DIGIT_ANIMATION_FADE_PREVIEW_TIME_MS)) {
  447.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  448.             digit_previous_led[i] = 255;
  449.             fade_animation_timer[i] = 0;
  450.         }
  451.         previous_digit_animation_fade_preview_time = now_time;
  452.     }
  453.  
  454.     // Show
  455.  
  456.     for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  457.         float a = fade_wave(fade_animation_timer[i]);
  458.         digit_brightness[i] = 255 * a;
  459.         digit_previous_brightness[i] = 255 * (1 - a);
  460.     }
  461. }
  462.  
  463. void matrix_handler() {
  464.     matrix.clear();
  465.  
  466.     memset(digit_brightness, 255, 4 * sizeof(digit_brightness[0]));
  467.  
  468.     // Choose digits
  469.  
  470.     switch (current_working_mode) {
  471.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  472.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  473.         digit_current_led[0] = target_hour / 10;
  474.         digit_current_led[1] = (target_hour % 10) + 10;
  475.         digit_current_led[2] = (target_minute / 10) + 20;
  476.         digit_current_led[3] = (target_minute % 10) + 30;
  477.         break;
  478.     case WORKING_MODE_CLOCK:
  479.         digit_current_led[0] = current_hour / 10;
  480.         digit_current_led[1] = (current_hour % 10) + 10;
  481.         digit_current_led[2] = (current_minute / 10) + 20;
  482.         digit_current_led[3] = (current_minute % 10) + 30;
  483.         break;
  484.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  485.         digit_current_led[0] = 1; // Menu 1
  486.         digit_current_led[1] = 10;
  487.         digit_current_led[2] = target_setting_1_value >= 9 ? (((target_setting_1_value + 1) / 10) + 20) : 20;
  488.         digit_current_led[3] = ((target_setting_1_value + 1) % 10) + 30;
  489.         break;
  490.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  491.         digit_current_led[0] = 2; // Menu 2
  492.         digit_current_led[1] = 10;
  493.         digit_current_led[2] = target_setting_2_value >= 9 ? (((target_setting_2_value + 1) / 10) + 20) : 20;
  494.         digit_current_led[3] = ((target_setting_2_value + 1) % 10) + 30;
  495.         break;
  496.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  497.         digit_current_led[0] = 3; // Menu 3
  498.         digit_current_led[1] = 10;
  499.         digit_current_led[2] = target_setting_3_value >= 9 ? (((target_setting_3_value + 1) / 10) + 20) : 20;
  500.         digit_current_led[3] = ((target_setting_3_value + 1) % 10) + 30;
  501.         break;
  502.     default:
  503.         break;
  504.     }
  505.  
  506.     // Color animation
  507.  
  508.     color_animation_handler();
  509.  
  510.     switch (current_working_mode) {
  511.     case WORKING_MODE_CLOCK:
  512.         digit_animation_is_preview = false;
  513.         if (current_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED)
  514.             animation_running_led_handler();
  515.         else if (current_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_FADE)
  516.             animation_fade_handler();
  517.         break;
  518.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  519.         digit_animation_is_preview = true;
  520.         if (target_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_RUNNING_LED)
  521.             animation_running_led_handler();
  522.         else if (target_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_FADE)
  523.             animation_fade_handler();
  524.         break;
  525.     default:
  526.         break;
  527.     }
  528.  
  529.     // Choose colors
  530.  
  531.     switch (current_working_mode) {
  532.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  533.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  534.     case WORKING_MODE_CLOCK:
  535.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  536.             if (current_setting_1_value == 16) {
  537.                 digit_color[i] = Adafruit_NeoPixel::ColorHSV(degree_hue_to_uint16_hue(i * 48 + delta_hue[i]), 255, digit_brightness[i]);
  538.                 if (current_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_FADE)
  539.                     digit_previous_color[i] = Adafruit_NeoPixel::ColorHSV(degree_hue_to_uint16_hue(i * 48 + delta_hue[i]), 255, digit_previous_brightness[i]);
  540.             } else {
  541.                 digit_color[i] = nth_preset_color(current_setting_1_value, delta_hue[i], digit_brightness[i]);
  542.                 if (current_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_FADE)
  543.                     digit_previous_color[i] = nth_preset_color(current_setting_1_value, delta_hue[i], digit_previous_brightness[i]);
  544.             }
  545.         }
  546.         break;
  547.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  548.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  549.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  550.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++)
  551.             if (target_setting_1_value == 16)
  552.                 digit_color[i] = Adafruit_NeoPixel::ColorHSV(degree_hue_to_uint16_hue(i * 48 + delta_hue[i]), 255, digit_brightness[i]);
  553.             else
  554.                 digit_color[i] = nth_preset_color(target_setting_1_value, delta_hue[i], digit_brightness[i]);
  555.         break;
  556.     default:
  557.         break;
  558.     }
  559.  
  560.     // Show digits
  561.  
  562.     switch (current_working_mode) {
  563.     case WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS:
  564.     case WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES:
  565.  
  566.         if ((now_time - matrix_blinking_last_time) >= MATRIX_BLINKING_INTERVAL_MS) {
  567.             matrix_blinking_last_time = now_time;
  568.             matrix_blinking_state = !matrix_blinking_state;
  569.         }
  570.  
  571.         if (button_up.isPressed() || button_down.isPressed())
  572.             matrix_blinking_state = true;
  573.  
  574.         if (current_working_mode == WORKING_MODE_SET_TIME_HOURS) {
  575.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[0], matrix_blinking_state ? digit_color[0] : 0);
  576.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[1], matrix_blinking_state ? digit_color[1] : 0);
  577.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[2], digit_color[2]);
  578.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[3], digit_color[3]);
  579.         } else if (current_working_mode == WORKING_MODE_SET_TIME_MINUTES) {
  580.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[0], digit_color[0]);
  581.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[1], digit_color[1]);
  582.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[2], matrix_blinking_state ? digit_color[2] : 0);
  583.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[3], matrix_blinking_state ? digit_color[3] : 0);
  584.         }
  585.         break;
  586.     case WORKING_MODE_CLOCK:
  587.         for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) {
  588.             matrix.setPixelColor(digit_current_led[i], digit_color[i]);
  589.             if (current_setting_3_value == DIGIT_ANIMATION_FADE)
  590.                 matrix.setPixelColor(digit_previous_led[i], digit_previous_color[i]);
  591.         }
  592.         break;
  593.     case WORKING_MODE_MENU_1:
  594.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[0], digit_color[0]);
  595.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[2], digit_color[2]);
  596.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[3], digit_color[3]);
  597.         break;
  598.     case WORKING_MODE_MENU_2:
  599.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[0], digit_color[0]);
  600.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[2], digit_color[2]);
  601.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[3], digit_color[3]);
  602.         break;
  603.     case WORKING_MODE_MENU_3:
  604.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[0], digit_color[0]);
  605.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[2], digit_color[2]);
  606.         matrix.setPixelColor(digit_current_led[3], digit_color[3]);
  607.         break;
  608.     default:
  609.         break;
  610.     }
  611.  
  612.     matrix.setBrightness(255);
  613.     matrix.show();
  614. }
  615.  
  616. // 1Hz hardware timer
  617.  
  618. #ifdef TIME_SOURCE_MCU
  619. ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
  620.     isr_counter++;
  621.  
  622.     if (isr_counter >= 60) {
  623.         isr_counter = 0;
  624.         isr_current_minute++;
  625.     }
  626.     if (isr_current_minute >= 60) {
  627.         isr_current_minute = 0;
  628.         isr_current_hour++;
  629.     }
  630.     if (isr_current_hour >= 24)
  631.         isr_current_hour = 0;
  632.  
  633.     dot_blinking_state = !dot_blinking_state;
  634. }
  635.  
  636. void start_blink_timer() {
  637.     cli();
  638.     TCCR1A = 0; // Set entire TCCR1A register to 0
  639.     TCCR1B = 0; // Same for TCCR1B
  640.     TCNT1 = 0; // Initialize counter value to 0
  641.     // Set compare match register for 1hz increments
  642.     OCR1A = 15624; // = (16*10^6) / (1*1024) - 1 (must be <65536)
  643.     TCCR1B |= _BV(WGM12); // Turn on CTC mode
  644.     TCCR1B |= _BV(CS12) | _BV(CS10); // Set CS12 and CS10 bits for 1024 prescaler
  645.     TIMSK1 |= _BV(OCIE1A); // Enable blinking
  646.     TIMSK1 |= _BV(OCIE1A);
  647.     sei();
  648. }
  649.  
  650. void stop_blink_timer() {
  651.     TCCR1A = 0; // Set entire TCCR1A register to 0
  652.     TCCR1B = 0; // Same for TCCR1B
  653.     TCNT1 = 0; // Initialize counter value to 0
  654. }
  655.  
  656. void fetch_volatile_data() {
  657.     cli();
  658.     current_hour = isr_current_hour;
  659.     current_minute = isr_current_minute;
  660.     sei();
  661. }
  662.  
  663. void set_volatile_data() {
  664.     cli();
  665.     isr_current_hour = current_hour;
  666.     isr_current_minute = current_minute;
  667.     sei();
  668. }
  669. #endif
  670.  
  671. // Setup
  672.  
  673. void setup() {
  674.     button_mode.begin();
  675.     button_ok.begin();
  676.     button_up.begin();
  677.     button_down.begin();
  678.  
  679.     clock.begin();
  680.     read_time();
  681.     clock.set(current_hour, current_minute, 0, 3, 1, 2022, 1);
  682.  
  683.     read_ram_data();
  684.  
  685.     dot.begin();
  686.     matrix.begin();
  687.     dot.clear();
  688.     dot.setBrightness(50);
  689.     matrix.clear();
  690.  
  691. #ifdef TIME_SOURCE_MCU
  692.     start_blink_timer();
  693. #endif
  694. }
  695.  
  696. void loop() {
  697.     now_time = millis();
  698.  
  699. #ifdef TIME_SOURCE_MCU
  700.     fetch_volatile_data();
  701. #else
  702.     read_time();
  703.     if (now_time - dot_blinking_last_time >= 1000) {
  704.       dot_blinking_state = !dot_blinking_state;      
  705.       dot_blinking_last_time = now_time;
  706.     }
  707. #endif
  708.  
  709.     button_mode_handler();
  710.     button_ok_handler();
  711.     button_up_handler();
  712.     button_down_handler();
  713.     working_mode_handler();
  714.     matrix_handler();
  715.     dot_handler();
  716. }

Тест светодиодов

Если вам кажется что какой-то из светодиодов на плате Nixie Clock перестал работать как положено, вы можете проверить работу всех светодиодов загрузив на плату следующий код:

TestLed.ino 
  1. #include <Adafruit_NeoPixel.h>
  2.  
  3. constexpr uint8_t DELAYVAL = 50;
  4.  
  5. Adafruit_NeoPixel matrix(40, 2, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  6. Adafruit_NeoPixel dot(1, 9, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
  7.  
  8. void setup() {
  9.   matrix.begin();
  10.   dot.begin();
  11. }
  12.  
  13. void loop() {
  14.   matrix.clear();
  15.   dot.clear();
  16.   dot.setPixelColor(0, dot.Color(0, 150, 0));
  17.   dot.show();
  18.   for (int i = 0; i < 10; i++) {
  19.     matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(150, 150, 0));
  20.     matrix.show();
  21.     delay(DELAYVAL);
  22.   }
  23.   for (int i = 10; i < 20; i++) {
  24.     matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(150, 0, 150));
  25.     matrix.show();
  26.     delay(DELAYVAL);
  27.   }
  28.   for (int i = 20; i < 30; i++) {
  29.     matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(0, 150, 150));
  30.     matrix.show();
  31.     delay(DELAYVAL);
  32.   }
  33.   for (int i = 30; i < 40; i++) {
  34.     matrix.setPixelColor(i, matrix.Color(0, 150, 0));
  35.     matrix.show();
  36.     delay(DELAYVAL);
  37.   }
  38.   delay(10000);
  39. }

Ресурсы

Часы Nixie Clock в магазине.