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2f6b0e2d12
316
Firmware/Astroclock.ino
Normal file
316
Firmware/Astroclock.ino
Normal file
@ -0,0 +1,316 @@
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#include <Arduino.h>
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#include <TM1637Display.h>
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#include <TinyGPS++.h>
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#include <SoftwareSerial.h>
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//display pins
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#define CLK 8
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#define DIO 9
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//varibles to calculate LST
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double M,Y,D,MN,H,S,A,B;
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double LST_hours,LST_degrees;
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//define GPS pins and The serial connection to the GPS device
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static const int RXPin = 3, TXPin = 2;
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static const uint32_t GPSBaud = 9600;
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TinyGPSPlus gps;
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SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin);
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int gpsOld = gps.time.minute();
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//define 7-digit display pins
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TM1637Display display(CLK, DIO);
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//----------------------8x8 matrix display--------------------
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int INTENSITYMIN = 0; // minimum brightness, valid range [0,15]
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int INTENSITYMAX = 8; // maximum brightness, valid range [0,15]
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int DIN_PIN = 4; // data in pin
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int CS_PIN = 5; // load (CS) pin
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int CLK_PIN = 6; // clock pin
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// MAX7219 registers
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byte MAXREG_DECODEMODE = 0x09;
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byte MAXREG_INTENSITY = 0x0a;
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byte MAXREG_SCANLIMIT = 0x0b;
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byte MAXREG_SHUTDOWN = 0x0c;
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byte MAXREG_DISPTEST = 0x0f;
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//----------------------Moon phases--------------------------
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unsigned char fullMoon[] =
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{
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||||||
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B00111100,
|
||||||
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B01111110,
|
||||||
|
B11111111,
|
||||||
|
B11111111,
|
||||||
|
B11111111,
|
||||||
|
B11111111,
|
||||||
|
B01111110,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
const unsigned char newMoon[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00111100,
|
||||||
|
B01000010,
|
||||||
|
B10000001,
|
||||||
|
B10000001,
|
||||||
|
B10000001,
|
||||||
|
B10000001,
|
||||||
|
B01000010,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
const unsigned char firstQuarter[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00001100,
|
||||||
|
B00001110,
|
||||||
|
B00001111,
|
||||||
|
B00001111,
|
||||||
|
B00001111,
|
||||||
|
B00001111,
|
||||||
|
B00001110,
|
||||||
|
B00001100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
const unsigned char thirdQuarter[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00110000,
|
||||||
|
B01110000,
|
||||||
|
B11110000,
|
||||||
|
B11110000,
|
||||||
|
B11110000,
|
||||||
|
B11110000,
|
||||||
|
B01110000,
|
||||||
|
B00110000
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
const unsigned char waningCrescent[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00111100,
|
||||||
|
B01110000,
|
||||||
|
B11100000,
|
||||||
|
B11100000,
|
||||||
|
B11100000,
|
||||||
|
B11100000,
|
||||||
|
B01110000,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
const unsigned char waxingCrescent[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00111100,
|
||||||
|
B00001110,
|
||||||
|
B00000111,
|
||||||
|
B00000111,
|
||||||
|
B00000111,
|
||||||
|
B00000111,
|
||||||
|
B00001110,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned char waxingGibbous[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00111100,
|
||||||
|
B01011110,
|
||||||
|
B10111111,
|
||||||
|
B10111111,
|
||||||
|
B10111111,
|
||||||
|
B10111111,
|
||||||
|
B01011110,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned char waningGibbous[] =
|
||||||
|
{
|
||||||
|
B00111100,
|
||||||
|
B01111010,
|
||||||
|
B11111101,
|
||||||
|
B11111101,
|
||||||
|
B11111101,
|
||||||
|
B11111101,
|
||||||
|
B01111010,
|
||||||
|
B00111100
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
//-----------------------------------------------------------
|
||||||
|
void setup() {
|
||||||
|
Serial.begin(115200); //Serial communication
|
||||||
|
ss.begin(GPSBaud); //Serial communication for GPS
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||||||
|
|
||||||
|
pinMode(DIN_PIN, OUTPUT);
|
||||||
|
pinMode(CLK_PIN, OUTPUT);
|
||||||
|
pinMode(CS_PIN, OUTPUT);
|
||||||
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|
// initialization of the MAX7219
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|
setRegistry(MAXREG_SCANLIMIT, 0x07);
|
||||||
|
setRegistry(MAXREG_DECODEMODE, 0x00); // using an led matrix (not digits)
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||||||
|
setRegistry(MAXREG_SHUTDOWN, 0x01); // not in shutdown mode
|
||||||
|
setRegistry(MAXREG_DISPTEST, 0x00); // no display test
|
||||||
|
setRegistry(MAXREG_INTENSITY, 0x0f & INTENSITYMAX);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
void loop() {
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||||||
|
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||||||
|
smartDelay(0);
|
||||||
|
display.setBrightness(0x0f);
|
||||||
|
|
||||||
|
if(gps.time.minute()!=gpsOld){
|
||||||
|
LST_time();
|
||||||
|
int rHours =(int) LST_hours;
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||||||
|
int rMinutes = ((int)floor((LST_hours-rHours)*60));
|
||||||
|
display.clear(); //reset display
|
||||||
|
display.showNumberDecEx(((rHours*100)+rMinutes),0b01000000,true,4,0);
|
||||||
|
int moonAge = ConwayMoon(gps.date.year(),gps.date.month(),gps.date.day());
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drawMoon(moonAge); //draw the moon to 8x8 display
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|
gpsOld = gps.time.minute();
|
||||||
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|
//Serial print for debuging
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|
/*
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||||||
|
Serial.print("UTC: ");
|
||||||
|
Serial.print(gps.time.hour());
|
||||||
|
Serial.print(":");
|
||||||
|
Serial.println(gps.time.minute());
|
||||||
|
Serial.print("Sidereal: ");
|
||||||
|
Serial.println(LST_hours);
|
||||||
|
Serial.print("Moon age: ");
|
||||||
|
Serial.println(moonAge);
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
//smart delay for GPS
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|
static void smartDelay(unsigned long ms){
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||||||
|
unsigned long start = millis();
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||||||
|
do
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|
{
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||||||
|
while (ss.available())
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||||||
|
gps.encode(ss.read());
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||||||
|
} while (millis() - start < ms);
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||||||
|
}
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void LST_time(){
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|
//Calculates local sidereal time based on this calculation,
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|
//http://www.stargazing.net/kepler/altaz.html
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|
M = (double) gps.date.month();
|
||||||
|
Y = (double) gps.date.year();
|
||||||
|
D = (double) gps.date.day();
|
||||||
|
MN = (double) gps.time.minute();
|
||||||
|
H = (double) gps.time.hour();
|
||||||
|
S = (double) gps.time.second();
|
||||||
|
A = (double)(Y-2000)*365.242199;
|
||||||
|
B = (double)(M-1)*30.4368499;
|
||||||
|
double JDN2000=A+B+(D-1)+gps.time.hour()/24;
|
||||||
|
double decimal_time = H+(MN/60)+(S/3600) ;
|
||||||
|
double LST = 100.46 + 0.985647 * JDN2000 + gps.location.lng() + 15*decimal_time;
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||||||
|
LST_degrees = (LST-(floor(LST/360)*360));
|
||||||
|
LST_hours = LST_degrees/15;
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
void setRegistry(byte reg, byte value){
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||||||
|
digitalWrite(CS_PIN, LOW);
|
||||||
|
|
||||||
|
putByte(reg); // specify register
|
||||||
|
putByte(value); // send data
|
||||||
|
|
||||||
|
digitalWrite(CS_PIN, LOW);
|
||||||
|
digitalWrite(CS_PIN, HIGH);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
void putByte(byte data){
|
||||||
|
byte i = 8;
|
||||||
|
byte mask;
|
||||||
|
while (i > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
mask = 0x01 << (i - 1); // get bitmask
|
||||||
|
digitalWrite( CLK_PIN, LOW); // tick
|
||||||
|
if (data & mask) // choose bit
|
||||||
|
digitalWrite(DIN_PIN, HIGH); // send 1
|
||||||
|
else
|
||||||
|
digitalWrite(DIN_PIN, LOW); // send 0
|
||||||
|
digitalWrite(CLK_PIN, HIGH); // tock
|
||||||
|
--i; // move to lesser bit
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int ConwayMoon(int cYear,int cMonth,int cDay){
|
||||||
|
int s;
|
||||||
|
int yy;
|
||||||
|
int d;
|
||||||
|
s = cYear % 100;
|
||||||
|
s = s % 19;
|
||||||
|
if (s>9){
|
||||||
|
s -= 19;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
s = ((s * 11) % 30) + cMonth + cDay;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (cMonth<3){
|
||||||
|
s += 2;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
s = ((int)floor(s-7.8))%30;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(s<0){
|
||||||
|
s = s+30;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int drawMoon(int s){
|
||||||
|
//drawing the moon
|
||||||
|
switch (s) {
|
||||||
|
case 0: case 1: case 29:
|
||||||
|
// New moon
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,newMoon[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 2: case 3: case 4: case 5: case 6:
|
||||||
|
// waxing crescent
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,waxingCrescent[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 7: case 8:
|
||||||
|
// first quarter
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,firstQuarter[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 9: case 10: case 11: case 12: case 13:
|
||||||
|
// waxing gibbous
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,waxingGibbous[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 14: case 15: case 16:
|
||||||
|
// full moon
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,fullMoon[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 17: case 18: case 19: case 20: case 21:
|
||||||
|
// waning gibbous
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,waningGibbous[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 22: case 23:
|
||||||
|
// third quarter
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,thirdQuarter[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 24: case 25: case 26: case 27: case 28:
|
||||||
|
// waning crescent
|
||||||
|
for (int i = 0; i < 8; i++){
|
||||||
|
setRegistry(i+1,waningCrescent[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
// empty moon
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
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