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     uint16_t v;
 153     unsigned long r;
 154
 155     cli();
 156     v = TCNT1;
 157     r = v + (((unsigned long)oticks) << 16);
 158     if((TIFR1 & 0x01) && !(v & 0x8000))
 159         r += 0x10000;
 160     sei();
 161     return(r);
 162 }
 163
 164 void ledcycle(void)
 165 {
 166     uint8_t c, d, v;
 167
 168     if(++leda >= 8) {
 169         leda = 0;
 170         if(++ledc >= 2)
 171             ledc = 0;
 172     }
 173     if(dsp[ledc] & (1 << leda)) {
 174         if(leda < 6) {
 175             c = 1 << leda;
 176             d = 0;
 177         } else {
 178             c = 0;
 179             d = 0x10 << (leda - 6);
 180         }
 181         d |= ledc?0x40:0x80;
 182     } else {
 183         c = d = 0;
 184     }
 185     PORTC = c;
 186     PORTD = (PORTD & 0x0f) | d;
 187 }
 188
 189 void tempcycle(void)
 190 {
 191     if(tstate == 0) {
 192         if((PIND & 8) && (tlock == 0)) {
 193             cli();
 194             PORTD |= 2;
 195             sei();
 196             tstart = mnow;
 197             tstate = 1;
 198         }
 199     } else if(tstate == 1) {
 200         if(mnow - tstart > 1000) {
 201             cli();
 202             PORTD &= ~2;
 203             sei();
 204             tstate = 0;
 205             tstart = mnow;
 206         }
 207     }
 208 }
 209
 210 void calcavg(void)
 211 {
 212     if(tlock == 1) {
 213         tlock = 2;
 214         ttimea = ((ttimea * 15) + ttime) >> 4;
 215         tlock = 0;
 216         tavgok = 1;
 217     }
 218 }
 219
 220 void convcycle(void)
 221 {
 222     static char state = 0;
 223     static unsigned long last = 0;
 224     static float a, ra, l, t;
 225
 226     /*
 227      * Theoretically:
 228      *  t = RC * ln(2) => R = t / (C * ln(2))
 229      *  R = A * exp(B / T) => T = B / ln(R / A)
 230      *  T = B / ln(R / (A * C * ln(2)))
 231      * In the following:
 232      *  a = ttimea as float
 233      *  C = 1e6 / (A * C * ln(2))
 234      *  ra = a * C
 235      *  l = ln(ra)
 236      *  t = B / l
 237      * Note, temperature is in Kelvin
 238      */
 239 #define C 9.792934
 240 #define B 4020.0
 241     if(state == 0) {
 242         if((mnow - last > 200000) && tavgok) {
 243             a = (float)ttimea;
 244             state = 1;
 245             tavgok = 0;
 246             last = mnow;
 247         }
 248     } else if(state == 1) {
 249         ra = a * C;
 250         state = 2;
 251     } else if(state == 2) {
 252         l = log(ra);
 253         state = 3;
 254     } else if(state == 3) {
 255         t = B / l;
 256         state = 4;
 257     } else if(state == 4) {
 258         tempk = (int)t;
 259         ktok = 1;
 260         state = 0;
 261     }
 262 }
 263
 264 int main(void)
 265 {
 266     int state, cur, run;
 267     unsigned long utime;
 268
 269     state = 0;
 270     cur = 100;
 271     run = 0;
 272     init();
 273     sei();
 274     display(0);
 275
 276     while(1) {
 277         mnow = getticks();
 278         tempcycle();
 279         calcavg();
 280         convcycle();
 281
 282 #if 1
 283         /*
 284          * User interface
 285          */
 286         if(state == 0) {
 287             /* Display temperature */
 288             if(ktok) {
 289                 ktok = 0;
 290                 if((tempk >= 273) && (tempk <= 372)) {
 291                     display(tempk - 273);
 292                 } else {
 293                     dsp[0] = dsp[1] = SEGG;
 294                 }
 295             }
 296             if(pval != 0)
 297                 state = 1;
 298             if(sstate == 2) {
 299                 sstate = 0;
 300                 if(stime > 10)
 301                     state = 2;
 302                 else
 303                     run = !run;
 304             }
 305             if(run)
 306                 dsp[1] |= SEGP;
 307             else
 308                 dsp[1] &= ~SEGP;
 309         } else if(state == 1) {
 310             /* Temp setting */
 311             if(pval != 0) {
 312                 cur += pval;
 313                 pval = 0;
 314                 if(cur < 0)
 315                     cur = 0;
 316                 if(cur > 100)
 317                     cur = 100;
 318                 if(cur < 100)
 319                     display(cur);
 320                 else
 321                     dsp[0] = dsp[1] = SEGG;
 322                 utime = mnow;
 323             }
 324             if(mnow - utime > 1000000)
 325                 state = 0;
 326             if(sstate == 2) {
 327                 run = !run;
 328                 sstate = 0;
 329             }
 330         } else if(state == 2) {
 331             /* Display raw temp time reading */
 332             if(ttimea < 20000) {
 333                 display((ttimea / 100) % 100);
 334                 dsp[0] |= SEGP;
 335                 if(ttimea >= 10000)
 336                     dsp[1] |= SEGP;
 337             } else {
 338                 display(ttimea / 1000);
 339             }
 340             if(sstate == 2) {
 341                 state = 0;
 342                 sstate = 0;
 343             }
 344         }
 345         /*
 346          * Set Triac to match temperature
 347          */
 348         if(run) {
 349             if(tempk - 273 < cur) {
 350                 tron = 1;
 351                 if(cur - (tempk - 273) > 5) {
 352                     /* For some reason, the Triac currently doesn't
 353                      * trigger on one of the AC half-cycles below 0.7
 354                      * ms. */
 355                     trdelay = 7;
 356                 } else if(cur - (tempk - 273) >= 3) {
 357                     trdelay = 20;
 358                 } else if(cur - (tempk - 273) >= 2) {
 359                     trdelay = 40;
 360                 } else {
 361                     trdelay = 70;
 362                 }
 363             } else {
 364                 tron = 0;
 365             }
 366         } else {
 367             tron = 0;
 368         }
 369 #endif
 370         /*
 371           dsp[0] = bindisp((ttimea & 0xff00) >> 8);
 372           dsp[1] = bindisp(ttimea & 0x00ff);
 373         */
 374         /*
 375           disphex((ttimea & 0xff000) >> 12);
 376         */
 377 #if 0
 378         /*
 379           Temp display
 380         */
 381         if(ttimea < 20000) {
 382             display((ttimea / 100) % 100);
 383             dsp[0] |= SEGP;
 384             if(ttimea >= 10000)
 385                 dsp[1] |= SEGP;
 386         } else {
 387             display(ttimea / 1000);
 388         }
 389 #endif
 390 #if 0
 391         /*
 392          * ZVD debug
 393          */
 394         if(zok) {
 395             if(++cur > 99)
 396                 cur = 0;
 397             display(cur);
 398             zok = 0;
 399         }
 400 #endif
 401 #if 0
 402         /*
 403           Phony Triac control
 404          */
 405         if(pval != 0) {
 406             cur += pval;
 407             if(cur < 0)
 408                 cur = 0;
 409             if(cur > 99)
 410                 cur = 99;
 411             display(cur);
 412             trdelay = 99 - cur;
 413             pval = 0;
 414         }
 415         if(sstate == 2) {
 416             tron = !tron;
 417             sstate = 0;
 418         }
 419         if(tron)
 420             dsp[1] |= SEGP;
 421         else
 422             dsp[1] &= ~SEGP;
 423 #endif
 424 #if 0
 425         /*
 426           Pulse counter display
 427         */
 428         cur += pval;
 429         pval = 0;
 430         if(sstate == 2) {
 431             cur = stime;
 432             sstate = 0;
 433         }
 434         if(cur > 99)
 435             cur = 99;
 436         if(cur < -99)
 437             cur = -99;
 438         if(cur < 0) {
 439             display(-cur);
 440             dsp[0] |= SEGP;
 441         } else {
 442             display(cur);
 443         }
 444         if(PINB & 4)
 445             dsp[1] |= SEGP;
 446 #endif
 447     }
 448 }
 449
 450 ISR(SIG_INTERRUPT0)
 451 {
 452     ztime = 0;
 453     zok = 1;
 454 }
 455
 456 ISR(SIG_INTERRUPT1)
 457 {
 458     unsigned long now;
 459
 460     now = getticks();
 461     if(tstate == 0) {
 462         tstate = 1;
 463         if(tlock != 2)
 464             ttime = now - tstart;
 465         tstart = now;
 466         PORTD |= 2;
 467         tlock = 1;
 468     }
 469 }
 470
 471 ISR(SIG_OUTPUT_COMPARE0A)
 472 {
 473     if(trstate == 0) {
 474         ztime++;
 475         if(tron && (ztime >= trdelay)) {
 476             PORTD |= 1;
 477             trstate = 1;
 478             trtime = 0;
 479         }
 480     } else if(trstate == 1) {
 481         trtime++;
 482         if(trtime >= 5) {
 483             PORTD &= ~1;
 484             trstate = 0;
 485         }
 486     }
 487 }
 488
 489 ISR(SIG_OUTPUT_COMPARE2A)
 490 {
 491     ledcycle();
 492 }
 493
 494 ISR(SIG_OVERFLOW1)
 495 {
 496     oticks++;
 497 }
 498
 499 ISR(SIG_PIN_CHANGE0)
 500 {
 501     if((sstate == 0) && !(PINB & 4)) {
 502         stime = oticks;
 503         sstate = 1;
 504     }
 505     if((sstate == 1) && (PINB & 4)) {
 506         stime = oticks - stime;
 507         sstate = 2;
 508     }
 509     if(pstate == 0) {
 510         if((PINB & 2) == 0) {
 511             pstate = 1;
 512         } else if((PINB & 1) == 0) {
 513             pstate = 2;
 514         }
 515     } else if(pstate == 1) {
 516         if((PINB & 1) == 0) {
 517             pval++;
 518             pstate = 3;
 519         } else {
 520             pstate = 0;
 521         }
 522     } else if(pstate == 2) {
 523         if((PINB & 2) == 0) {
 524             pval--;
 525             pstate = 3;
 526         } else {
 527             pstate = 0;
 528         }
 529     } else {
 530         if((PINB & 2) && (PINB & 1))
 531             pstate = 0;
 532     }
 533 }