Calendar de Crăciun
Calendarul de Crăciun sau Calendarul de Advent este o modalitate de a face să treacă timpul mai ușor în așteptarea sărbătorii de Crăciun. Acest calendar indică câte zile au trecut și câte zile mai sunt (în luna decembrie bineînțeles) până în dimineața zilei de Crăciun. Pentru copii există variante care oferă zilnic mici surprize (bomboane sau ciocolată) pentru a atenua nerăbdarea așteptării cadourilor de Crăciun dar, în cadrul proiectului de față, propunem construirea unui calendar de Crăciun bazat pe 24 de LED-uri: un calendar de Crăciun cu luminițe.
Pentru a comanda mai ușor cele 24 de LED-uri vom utiliza LED-uri RGB adresabile WS2812. Acestea nu necesită comandă individuală, este suficientă o singură linie de comandă între cele 24 de LED-uri și placa de dezvoltare. Se pot utiliza LED-uri NeoPixel sau module WS2812 breakout. Pentru mai multe detalii legate de funcționarea LED-urilor WS2812 se recomandă parcurgerea materialului: „Adafruit NeoPixel Überguide”.
Pentru comandă vom utiliza placa de dezvoltare WiDo echipată cu un microcontroler ATmega32U4 (prezent și pe placa Arduino Leonardo) și un controler WiFi CC3000. Această combinație este perfectă pentru implementarea sistemului nostru: microcontrolerul ATmega32U4 va asigura comanda LED-urilor la o tensiune de 5V iar controlerul WiFi va fi utilizat pentru a putea ști în ce zi calendaristică ne aflăm (sincronizare de timp de tip NTP).
Conexiunile dintre placa de dezvoltare și LED-uri sunt prezentate în schema următoare. Sistemul necesită o alimentare de 5V minim 2A (pentru placa de dezvoltare și cele 24 de LED-uri). Pinul de comandă este pinul D6. Comanda se va transmite serial de la un LED la următorul. LED-urile pot fi aranjate pe un carton pictat cu un brad de crăciun sau orice alt suport doriți (o căsuță de poveste sau o ilustrată de Crăciun).
Programul a fost dezvoltat și testat utilizând Arduino IDE 1.8.3 și bibliotecile Adafruit Neopixel 1.1.3 și o versiune modificată a bibliotecii Adafruit CC3000. Placa se va programa în Arduino IDE ca o placă Arduino Leonardo obișnuită.
#include <Adafruit_NeoPixel.h>
#ifdef __AVR__
#include <avr/power.h>
#endif
#define PIN 6
#define NUMPIXELS 24
Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS,PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);
#include <Adafruit_CC3000.h>
#include <ccspi.h>
#include <SPI.h>
#define WiDo_IRQ 7
#define WiDo_VBAT 5
#define WiDo_CS 10
Adafruit_CC3000 WiDo = Adafruit_CC3000(WiDo_CS, WiDo_IRQ, WiDo_VBAT,SPI_CLOCK_DIVIDER);
În cadrul programului trebuie personalizate datele de conectare la rețeaua WiFi (WLAN_SSID și WLAN_PASS).
#define WLAN_SSID „…”
#define WLAN_PASS „…”
#define WLAN_SECURITY WLAN_SEC_WPA2
Adafruit_CC3000_Client client;
#include <TimeLib.h>
Pentru sistemul final, directiva debug se poate comenta pentru a suprima mesajele din consola serială.
#define debug
void setup() {
#ifdef debug
SerialUSB.begin(115200);
while(!SerialUSB) { ; }
SerialUSB.println(F(„Calendar de Craciun\n”));
SerialUSB.println(F(„\nInitialising the CC3000 …”));
#endif
if (!WiDo.begin()) {
#ifdef debug
SerialUSB.println(F(„Unable to initialise the
CC3000! Check your wiring?”));
#endif
while(1); }
if (!WiDo.connectToAP(WLAN_SSID,WLAN_PASS,WLAN_SECURITY)) {
#ifdef debug
SerialUSB.println(F(„Failed to connect to AP!”));
#endif
while(1); }
#ifdef debug
SerialUSB.println(F(„Connected to AP!”));
SerialUSB.println(F(„Request DHCP”));
#endif
while (!WiDo.checkDHCP()) { delay(100); }
while (! displayConnectionDetails()) {
delay(1000);
}
setSyncProvider(getTime);
pinMode(6,OUTPUT);
pixels.begin();
randomSeed(analogRead(0));
startprogram();
}
bool displayConnectionDetails(void)
{
uint32_t ipAddress, netmask, gateway, dhcpserv, dnsserv;
if(!WiDo.getIPAddress(&ipAddress, &netmask, &gateway, &dhcpserv, &dnsserv)) {
#ifdef debug
SerialUSB.println(F(„Unable to retrieve the IP Address!\r\n”));
#endif
return false;
}
else
{
#ifdef debug
SerialUSB.print(F(„\nIP Addr: „));
WiDo.printIPdotsRev(ipAddress);
SerialUSB.print(F(„\nNetmask: „));
WiDo.printIPdotsRev(netmask);
SerialUSB.print(F(„\nGateway: „));
WiDo.printIPdotsRev(gateway);
SerialUSB.print(F(„\nDHCPsrv: „));
WiDo.printIPdotsRev(dhcpserv);
SerialUSB.print(F(„\nDNSserv: „));
WiDo.printIPdotsRev(dnsserv);
SerialUSB.println();
#endif
return true;
}
}
Procedura startprogram(), apelată o singură dată în secțiunea setup(), aprinde toate LED-urile de trei ori în trei culori diferite: roșu, verde, albastru. Este o procedură de verificare a montajului ce se execută la fiecare pornire a sistemului.
void startprogram() {
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(255,0,0));
pixels.show();
delay(100);
}
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
}
pixels.show();
delay(100);
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,255,0));
pixels.show();
delay(100);
}
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
}
pixels.show();
delay(100);
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,255));
pixels.show();
delay(100);
}
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
}
pixels.show();
delay(100);
}
Secțiunea loop() va aștepta realizarea sincronizării de timp după care va verifica o dată la 10 minute data calendaristică. Între 1 decembrie și 24 decembrie va aprinde un număr de LED-uri egal cu data calendaristică. Culoarea va fi de fiecare dată generată aleatoriu. În data de 25 decembrie programul va executa un joc de lumini pe toată perioada zilei (va aprinde toate cele 24 de LED-uri treptat în culori aleatorii). În restul anului LED-urile vor rămâne stinse.
void loop() {
#ifdef debug
if(timeStatus()==timeNotSet) SerialUSB.println(„Time Not Set”);
if(timeStatus()==timeNeedsSync) SerialUSB.println(„Time Needs Sync”);
#endif
while(timeStatus()==timeNotSet) delay(1000);
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
}
pixels.show();
delay(100);
if(month()==12) {
if (day()<25) {
#ifdef debug
SerialUSB.print(„Days to Christmas: „); SerialUSB.println(25-day());
#endif
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,0));
}
pixels.show();
delay(100);
for (int i=0; i<day(); i++) {
pixels.setPixelColor(i,pixels.Color(random(0,255),random(0,255),random(0,255)));
}
pixels.show();
}
if (day()==25) {
for (int i=0; i<NUMPIXELS; i++) {
pixels.setPixelColor(i,pixels.Color(random(0,255), random(0,255),random(0,255)));
pixels.show();
delay(1000);
}
}
}
delay(600000);
}
Funcția getTime() este folosită de biblioteca Time pentru sincronizarea de timp NTP.
const unsigned long
connectTimeout = 15L * 1000L,
responseTimeout = 15L * 1000L;
unsigned long getTime(void) {
uint8_t buf[48];
unsigned long ip, startTime, t = 0L;
#ifdef debug
SerialUSB.print(F(„Locating time server…”));
#endif
if(WiDo.getHostByName(„pool.ntp.org”, &ip)) {
static const char PROGMEM
timeReqA[] = { 227, 0, 6, 236 },
timeReqB[] = { 49, 78, 49, 52 };
#ifdef debug
SerialUSB.println(F(„\r\nAttempting
connection…”));
#endif
startTime = millis();
do {
client = WiDo.connectUDP(ip, 123);
} while((!client.connected()) &&
((millis() – startTime) < connectTimeout));
if(client.connected()) {
#ifdef debug
SerialUSB.print(F(„connected!\r\nIssuing
request…”));
#endif
memset(buf, 0, sizeof(buf));
memcpy_P( buf , timeReqA, sizeof(timeReqA));
memcpy_P(&buf[12], timeReqB, sizeof(timeReqB));
client.write(buf, sizeof(buf));
#ifdef debug
SerialUSB.print(F(„\r\nAwaiting response…”));
#endif
memset(buf, 0, sizeof(buf));
startTime = millis();
while((!client.available()) &&
((millis() – startTime) < responseTimeout));
if(client.available()) {
client.read(buf, sizeof(buf));
t = (((unsigned long)buf[40] << 24) |
((unsigned long)buf[41] << 16) |
((unsigned long)buf[42] << 8) |
(unsigned long)buf[43]) – 2208988800UL;
#ifdef debug
SerialUSB.print(F(„OK\r\n”));
#endif
}
client.close();
}
}
#ifdef debug
if(!t) SerialUSB.println(F(„error”));
#endif
return t;
}
Pentru idei suplimentarea în realizarea artistică a aranjamentului se pot vedea și următoarele două proiecte:
Curs Gratuit Arduino
Comandă piese de robotică & electronică originale
Robofun Blog de Robotică & Electronică 