kokare.c

   1 #include <avr/io.h>
   2 #include <avr/interrupt.h>
   3 #include <inttypes.h>
   4 #include <math.h>
   5
   6 #define SEGA 4
   7 #define SEGB 2
   8 #define SEGC 1
   9 #define SEGD 32
  10 #define SEGE 64
  11 #define SEGF 16
  12 #define SEGG 8
  13 #define SEGP 128
  14
  15 uint8_t font[16] = {
  16     SEGA | SEGB | SEGC | SEGD | SEGE | SEGF,
  17     SEGB | SEGC,
  18     SEGA | SEGB | SEGD | SEGE | SEGG,
  19     SEGA | SEGB | SEGC | SEGD | SEGG,
  20     SEGB | SEGC | SEGF | SEGG,
  21     SEGA | SEGC | SEGD | SEGF | SEGG,
  22     SEGA | SEGC | SEGD | SEGE | SEGF | SEGG,
  23     SEGA | SEGB | SEGC,
  24     SEGA | SEGB | SEGC | SEGD | SEGE | SEGF | SEGG,
  25     SEGA | SEGB | SEGC | SEGD | SEGF | SEGG,
  26     SEGA | SEGB | SEGC | SEGE | SEGF | SEGG,
  27     SEGC | SEGD | SEGE | SEGF | SEGG,
  28     SEGA | SEGD | SEGE | SEGF,
  29     SEGB | SEGC | SEGD | SEGE | SEGG,
  30     SEGA | SEGD | SEGE | SEGF | SEGG,
  31     SEGA | SEGE | SEGF | SEGG,
  32 };
  33 /* LED */
  34 uint8_t dsp[2] = {0, 0};
  35 char leda = 0;
  36 char ledc = 0;
  37 /* Timer */
  38 volatile int oticks = 0;
  39 unsigned long mnow;
  40 /* Pulse counter */
  41 volatile char pstate = 0;
  42 char pval = 0;
  43 /* Switch */
  44 volatile char sstate = 0;
  45 int stime = 0;
  46 /* Temp sensor */
  47 volatile char tstate = 0;
  48 volatile char tlock = 0;
  49 unsigned long tstart;
  50 unsigned long ttime;
  51 unsigned long ttimea = 10000;
  52 char tavgok = 0;
  53 /* Conversion loop */
  54 int tempk;
  55 volatile ktok = 0;
  56 /* Zero-cross detector*/
  57 volatile char zok = 0;
  58 volatile char ztime = 0;
  59 /* Triac */
  60 char trstate = 0;
  61 char tron = 0;
  62 volatile char trtime;
  63 volatile char trdelay = 0;
  64
  65 void init(void)
  66 {
  67     /* Timer init
  68      * Timer 0 cycles the Triac
  69      * Timer 1 is used for global timing
  70      * Timer 2 cycles the LED display
  71      */
  72     OCR0A = 100;
  73     TCCR0A = 2;
  74     TCCR0B = 1;
  75     TIMSK0 = 2;
  76     TCCR1A = 0;
  77     TCCR1B = 1;
  78     TIMSK1 = 1;
  79     OCR2A = 16;
  80     TCCR2A = 2;
  81     TCCR2B = 4;
  82     TIMSK2 = 2;
  83
  84     /*
  85      * B0..2 = Pulse sensor
  86      * B3..5 = ISP
  87      * B6..7 = CLK
  88      */
  89     DDRB = 0x38;
  90     PORTB = 0x07;
  91     PCMSK0 = 0x07;
  92     PCICR = 0x01;
  93     /*
  94      * C0..5 = LEDA0..5
  95      * C6 = /RESET
  96      * C7 = NC
  97      */
  98     DDRC = 0x3f;
  99     PORTC = 0x00;
 100     /*
 101      * D0 = Triac
 102      * D1 = NTC FET
 103      * D2 = ZCD (INT0)
 104      * D3 = NTC Op-amp (INT1)
 105      * D4..5 = LEDA6..7
 106      * D6..7 = LEDC0..1
 107      */
 108     DDRD = 0xf3;
 109     PORTD = 0x00;
 110     EICRA = 0x0d;
 111     EIMSK = 0x03;
 112 }
 113
 114 unsigned char bindisp(unsigned char num)
 115 {
 116     unsigned char ret;
 117
 118     ret = 0;
 119     if(num & 1)
 120         ret |= SEGA;
 121     if(num & 2)
 122         ret |= SEGB;
 123     if(num & 4)
 124         ret |= SEGC;
 125     if(num & 8)
 126         ret |= SEGD;
 127     if(num & 16)
 128         ret |= SEGE;
 129     if(num & 32)
 130         ret |= SEGF;
 131     if(num & 64)
 132         ret |= SEGG;
 133     if(num & 128)
 134         ret |= SEGP;
 135     return(ret);
 136 }
 137
 138 void display(char num)
 139 {
 140     dsp[0] = font[(num / 10) % 10];
 141     dsp[1] = font[num % 10];
 142 }
 143
 144 void disphex(unsigned char num)
 145 {
 146     dsp[0] = font[(num & 0xf0) >> 4];
 147     dsp[1] = font[num & 0x0f];
 148 }
 149
 150 unsigned long getticks(void)
 151 {
 152     return(TCNT1 + (((unsigned long)oticks) << 16));
 153 }
 154
 155 void ledcycle(void)
 156 {
 157     uint8_t c, d, v;
 158
 159     if(++leda >= 8) {
 160         leda = 0;
 161         if(++ledc >= 2)
 162             ledc = 0;
 163     }
 164     if(dsp[ledc] & (1 << leda)) {
 165         if(leda < 6) {
 166             c = 1 << leda;
 167             d = 0;
 168         } else {
 169             c = 0;
 170             d = 0x10 << (leda - 6);
 171         }
 172         d |= ledc?0x40:0x80;
 173     } else {
 174         c = d = 0;
 175     }
 176     PORTC = c;
 177     PORTD = (PORTD & 0x0f) | d;
 178 }
 179
 180 void tempcycle(void)
 181 {
 182     if(tstate == 0) {
 183         if((PIND & 8) && (tlock == 0)) {
 184             cli();
 185             PORTD |= 2;
 186             sei();
 187             tstart = mnow;
 188             tstate = 1;
 189         }
 190     } else if(tstate == 1) {
 191         if(mnow - tstart > 1000) {
 192             cli();
 193             PORTD &= ~2;
 194             sei();
 195             tstate = 0;
 196             tstart = mnow;
 197         }
 198     }
 199 }
 200
 201 void calcavg(void)
 202 {
 203     if(tlock == 1) {
 204         tlock = 2;
 205         ttimea = ((ttimea * 15) + ttime) >> 4;
 206         tlock = 0;
 207         tavgok = 1;
 208     }
 209 }
 210
 211 void convcycle(void)
 212 {
 213     static char state = 0;
 214     static unsigned long last = 0;
 215     static float a, ra, l, t;
 216
 217     /*
 218      * Theoretically:
 219      *  t = RC * ln(2) => R = t / (C * ln(2))
 220      *  R = A * exp(B / T) => T = B / ln(R / A)
 221      *  T = B / ln(R / (A * C * ln(2)))
 222      * In the following:
 223      *  a = ttimea as float
 224      *  C = 1e6 / (A * C * ln(2))
 225      *  ra = a * C
 226      *  l = ln(ra)
 227      *  t = B / l
 228      * Note, temperature is in Kelvin
 229      */
 230 #define C 9.792934
 231 #define B 4020.0
 232     if(state == 0) {
 233         if((mnow - last > 200000) && tavgok) {
 234             a = (float)ttimea;
 235             state = 1;
 236             tavgok = 0;
 237             last = mnow;
 238         }
 239     } else if(state == 1) {
 240         ra = a * C;
 241         state = 2;
 242     } else if(state == 2) {
 243         l = log(ra);
 244         state = 3;
 245     } else if(state == 3) {
 246         t = B / l;
 247         state = 4;
 248     } else if(state == 4) {
 249         tempk = (int)t;
 250         ktok = 1;
 251         state = 0;
 252     }
 253 }
 254
 255 int main(void)
 256 {
 257     int state, cur, run;
 258     unsigned long utime;
 259
 260     state = 0;
 261     cur = 100;
 262     run = 0;
 263     init();
 264     sei();
 265     display(0);
 266
 267     while(1) {
 268         mnow = getticks();
 269         tempcycle();
 270         calcavg();
 271         convcycle();
 272
 273 #if 1
 274         /*
 275          * User interface
 276          */
 277         if(state == 0) {
 278             /* Display temperature */
 279             if(ktok) {
 280                 ktok = 0;
 281                 if((tempk >= 273) && (tempk <= 372)) {
 282                     display(tempk - 273);
 283                 } else {
 284                     dsp[0] = dsp[1] = SEGG;
 285                 }
 286             }
 287             if(pval != 0)
 288                 state = 1;
 289             if(sstate == 2) {
 290                 sstate = 0;
 291                 if(stime > 10)
 292                     state = 2;
 293                 else
 294                     run = !run;
 295             }
 296             if(run)
 297                 dsp[1] |= SEGP;
 298             else
 299                 dsp[1] &= ~SEGP;
 300         } else if(state == 1) {
 301             /* Temp setting */
 302             if(pval != 0) {
 303                 cur += pval;
 304                 pval = 0;
 305                 if(cur < 0)
 306                     cur = 0;
 307                 if(cur > 100)
 308                     cur = 100;
 309                 if(cur < 100)
 310                     display(cur);
 311                 else
 312                     dsp[0] = dsp[1] = SEGG;
 313                 utime = mnow;
 314             }
 315             if(mnow - utime > 1000000)
 316                 state = 0;
 317             if(sstate == 2) {
 318                 run = !run;
 319                 sstate = 0;
 320             }
 321         } else if(state == 2) {
 322             /* Display raw temp time reading */
 323             if(ttimea < 20000) {
 324                 display((ttimea / 100) % 100);
 325                 dsp[0] |= SEGP;
 326                 if(ttimea >= 10000)
 327                     dsp[1] |= SEGP;
 328             } else {
 329                 display(ttimea / 1000);
 330             }
 331             if(sstate == 2) {
 332                 state = 0;
 333                 sstate = 0;
 334             }
 335         }
 336         /*
 337          * Set Triac to match temperature
 338          */
 339         if(run) {
 340             if(tempk - 273 < cur) {
 341                 tron = 1;
 342                 if(cur - (tempk - 273) > 5) {
 343                     /* For some reason, the Triac currently doesn't
 344                      * trigger on one of the AC half-cycles below 0.7
 345                      * ms. */
 346                     trdelay = 7;
 347                 } else if(cur - (tempk - 273) >= 3) {
 348                     trdelay = 20;
 349                 } else if(cur - (tempk - 273) >= 2) {
 350                     trdelay = 40;
 351                 } else {
 352                     trdelay = 70;
 353                 }
 354             } else {
 355                 tron = 0;
 356             }
 357         } else {
 358             tron = 0;
 359         }
 360 #endif
 361         /*
 362           dsp[0] = bindisp((ttimea & 0xff00) >> 8);
 363           dsp[1] = bindisp(ttimea & 0x00ff);
 364         */
 365         /*
 366           disphex((ttimea & 0xff000) >> 12);
 367         */
 368 #if 0
 369         /*
 370           Temp display
 371         */
 372         if(ttimea < 20000) {
 373             display((ttimea / 100) % 100);
 374             dsp[0] |= SEGP;
 375             if(ttimea >= 10000)
 376                 dsp[1] |= SEGP;
 377         } else {
 378             display(ttimea / 1000);
 379         }
 380 #endif
 381 #if 0
 382         /*
 383          * ZVD debug
 384          */
 385         if(zok) {
 386             if(++cur > 99)
 387                 cur = 0;
 388             display(cur);
 389             zok = 0;
 390         }
 391 #endif
 392 #if 0
 393         /*
 394           Phony Triac control
 395          */
 396         if(pval != 0) {
 397             cur += pval;
 398             if(cur < 0)
 399                 cur = 0;
 400             if(cur > 99)
 401                 cur = 99;
 402             display(cur);
 403             trdelay = 99 - cur;
 404             pval = 0;
 405         }
 406         if(sstate == 2) {
 407             tron = !tron;
 408             sstate = 0;
 409         }
 410         if(tron)
 411             dsp[1] |= SEGP;
 412         else
 413             dsp[1] &= ~SEGP;
 414 #endif
 415 #if 0
 416         /*
 417           Pulse counter display
 418         */
 419         cur += pval;
 420         pval = 0;
 421         if(sstate == 2) {
 422             cur = stime;
 423             sstate = 0;
 424         }
 425         if(cur > 99)
 426             cur = 99;
 427         if(cur < -99)
 428             cur = -99;
 429         if(cur < 0) {
 430             display(-cur);
 431             dsp[0] |= SEGP;
 432         } else {
 433             display(cur);
 434         }
 435         if(PINB & 4)
 436             dsp[1] |= SEGP;
 437 #endif
 438     }
 439 }
 440
 441 ISR(SIG_INTERRUPT0)
 442 {
 443     ztime = 0;
 444     zok = 1;
 445 }
 446
 447 ISR(SIG_INTERRUPT1)
 448 {
 449     unsigned long now;
 450
 451     now = getticks();
 452     if(tstate == 0) {
 453         tstate = 1;
 454         if(tlock != 2)
 455             ttime = now - tstart;
 456         tstart = now;
 457         PORTD |= 2;
 458         tlock = 1;
 459     }
 460 }
 461
 462 ISR(SIG_OUTPUT_COMPARE0A)
 463 {
 464     if(trstate == 0) {
 465         ztime++;
 466         if(tron && (ztime >= trdelay)) {
 467             PORTD |= 1;
 468             trstate = 1;
 469             trtime = 0;
 470         }
 471     } else if(trstate == 1) {
 472         trtime++;
 473         if(trtime >= 5) {
 474             PORTD &= ~1;
 475             trstate = 0;
 476         }
 477     }
 478 }
 479
 480 ISR(SIG_OUTPUT_COMPARE2A)
 481 {
 482     ledcycle();
 483 }
 484
 485 ISR(SIG_OVERFLOW1)
 486 {
 487     oticks++;
 488 }
 489
 490 ISR(SIG_PIN_CHANGE0)
 491 {
 492     if((sstate == 0) && !(PINB & 4)) {
 493         stime = oticks;
 494         sstate = 1;
 495     }
 496     if((sstate == 1) && (PINB & 4)) {
 497         stime = oticks - stime;
 498         sstate = 2;
 499     }
 500     if(pstate == 0) {
 501         if((PINB & 2) == 0) {
 502             pstate = 1;
 503         } else if((PINB & 1) == 0) {
 504             pstate = 2;
 505         }
 506     } else if(pstate == 1) {
 507         if((PINB & 1) == 0) {
 508             pval++;
 509             pstate = 3;
 510         } else {
 511             pstate = 0;
 512         }
 513     } else if(pstate == 2) {
 514         if((PINB & 2) == 0) {
 515             pval--;
 516             pstate = 3;
 517         } else {
 518             pstate = 0;
 519         }
 520     } else {
 521         if((PINB & 2) && (PINB & 1))
 522             pstate = 0;
 523     }
 524 }