红红纪念日记录器（原创）
由 王宇 原创并发布 ：
首先解释一下红红的由来：红红是源自美国动画片《急速蜗牛》中花园里的西红柿，由此寄托着一个IT匠人的希望和愿景。
红红纪念日记录器献给我即将六周岁的儿子乔乔。
一 功能说明
1、倒计时最近纪念日的天数。
2、显示最近四个纪念日列表。
3、显示当前年、月、日、星期和时间。
4、人体感应控制背光和切换屏幕。
5、通过串口（USB模拟）通讯，在PC上设置日期和时间。
6、显示红红Logo。
图片处理的不好，LCD12864实际显示的效果要比这个好的多。
二 硬件组成
1、Arduino主控板：Arduino Mega2560
2、DS1307时钟模块
3、LCD12864显示器
4、人体感应传感器HC-SR501
电路连线：
Mega2560 LCD12864 Mega2560 DS1307 Mega2560 HC-SR501
GND --------- PIN1 GND --------- GND GND --------- GND
5V ----------PIN2 5V ----------VCC 5V ----------VCC
8 ----------RS（CS） 20 ----------SDA 7 ----------OUT
9 ----------RW（SID） 21 ----------SCL
3 ----------EN（CLK）
GND-----------PSB
6 -----------PIN19 (背光)
调试飞线状态：
三 软件开发环境
Arduino 1.5.4
Vim 7.3 + c-support + ctags
我比较习惯在Linux（这个项目是在Win7下开发的）环境下开发软件，所以使用了几个小时的Arduino编辑器就开始不耐烦了，目前使用vim来编写Arduino的代码。先展示一下vim的开发界面：
哎！，怎么看怎么感觉舒服。 Vim plugin的配置和使用方法，我不在这里啰嗦了，网上多的是。这里我要多说一下的是，vim会识别文件的扩展名".c" ,如果你直接打开Arduino的".ino"文件，vim会把这个文件当成一个普通txt文件处理，所有的c-support Tlist 等功能则会失效。我的做法是使用vim 编辑一个".c"的文件，当需要编译的时候，通过一个批处理文件(.bat)，将".c"文件复制成".ino"文件。 再用Arduino编辑器打开".ino"文件，然后Ctrl + R开始编译，Ctrl + U将程序下载到板卡上。习惯了以后还是蛮方便的。
四 程序逻辑介绍
1、初始化
initRTC(); /* Initial RTC. */
LCDA.Initialise(); /* Initial screen. */
LCDA.Initialise(); /* Initial screen. */
2、设置日期和时间
日期和时间的设置是通过串口来实现的。例如设置 2014-03-18 12:10:00 在Arduino编辑器的串口输入框中分别输入字符串： "sd 2014-03-18" 和 "st 12:10:00" 程序会解析这两个字符串，并分别设置DS1307的日期和时间。要完成这个功能，首先是要收集串口传送的字符串，然后通过'\n'和'r'来判断输入的结束。这里需要注意的是需要将Arduino串口设置成"Both NL & CR" 模式，采用默认模式无法获得'\n'和'\r' 。 如下图：
代码如下：
/* Handle command from serial. */
if ( Serial.available() )
{
char c;
c = Serial.read();
if ( bufferSerialCount >= BUFFER_LENGTH-1 || c == '\n' || c == '\r' )
{
executeCommand();
bufferSerialCount = 0;
bufferSerial[bufferSerialCount] = '\0';
}
else
{
bufferSerial[bufferSerialCount] = c;
bufferSerialCount++;
bufferSerial[bufferSerialCount] = '\0';
}
}
解析设置字符串和设置时间：
/*
* === FUNCTION ======================================================================
* Name: executeCommand
* Description: Parse command, then set data and time.
* "sd" means set data. format: "sd 2014-03-18"
* "st" means set time. format: "st 12:10:00"
* =====================================================================================
*/
int executeCommand(void)
{
String inputString;
String commandString;
String year, month, day;
String hour, minute, second;
int indexOfcommand;
Serial.println(bufferSerial);
inputString = String(bufferSerial);
if(inputString.length() < 1)
{
return 0;
}
/* Get command */
indexOfcommand = inputString.indexOf(' ');
commandString = inputString.substring(0, indexOfcommand);
if(commandString == "sd") // Set date
{
year = inputString.substring(indexOfcommand + 1, indexOfcommand + 5);
if(inputString.charAt(indexOfcommand + 5) != '-')
{
Serial.println(year);
Serial.println("error: Get year.");
return 0;
}
month = inputString.substring(indexOfcommand + 6, indexOfcommand + 8);
if(inputString.charAt(indexOfcommand + 8) != '-')
{
Serial.println(month);
Serial.println("error: Get month.");
return 0;
}
day = inputString.substring(indexOfcommand + 9, indexOfcommand + 11);
Serial.println(year + "-" + month + "-" + day);
RTC.stopClock();
RTC.fillByYMD((uint16_t)year.toInt(), (uint8_t)month.toInt(), (uint8_t)day.toInt());
RTC.setTime();
RTC.startClock();
return 1;
}
else if(commandString == "st") // Set time
{
hour = inputString.substring(indexOfcommand + 1, indexOfcommand + 3);
if(inputString.charAt(indexOfcommand + 3) != ':')
{
Serial.println(hour);
Serial.println("error: Get hour.");
return 0;
}
minute = inputString.substring(indexOfcommand + 4, indexOfcommand + 6);
if(inputString.charAt(indexOfcommand + 6) != ':')
{
Serial.println(minute);
Serial.println("error: Get minute.");
return 0;
}
second = inputString.substring(indexOfcommand + 7, indexOfcommand + 9);
Serial.println(hour + ":" + minute + ":" + second);
RTC.stopClock();
RTC.fillByHMS((uint8_t)hour.toInt(), (uint8_t)minute.toInt(), (uint8_t)second.toInt());
RTC.setTime();
RTC.startClock();
return 1;
}
else if(commandString == "i") // Display currently date and time
{
displayInfo();
}
else if(commandString == "h")
{
displayHelpInfo();
}
Serial.print("Command is error, please check it!");
return 0;
}
3、显示内容
(1)数据结构：
注意一下ScreenProperty 成员中，关联了DisplayContent。
typedef struct DisplayContent
{
int row;
int column;
unsigned char* content;
int contentLength;
}DisplayContent;
typedef struct ScreenProperty
{
int type; // type: 1: picture; 2: time and word
DisplayContent* content;
int contentCount;
int timerChange;
}ScreenProperty;
typedef struct MemorialDay
{
unsigned char* content;
int contentLength;
char* date;
}MemorialDay;
(2)分屏显示:
分屏显示控制是由一个全局变量currentScreenNo和switch-case 在loop()中实现的。每屏显示时间的长短是由timerChangeScreen来控制的，这个变量是由每屏幕属性的timerChange来赋值的。
(3)显示一屏内容：
通过遍历以下数据结构定义，来显示单独一屏幕中的内容：
MemorialDay memorialDayList[MEMORIALDAY_COUNT] =
{
{wordGrandFather, AR_SIZE(wordGrandFather), "1945-02-04"},
{wordMonther, AR_SIZE(wordGrandMonther), "1982-03-21"},
{wordDavidBirthday, AR_SIZE(wordDavidBirthday), "2008-04-14"},
{wordGrandMonther, AR_SIZE(wordGrandMonther), "1945-06-21"},
{wordGrandMonther2, AR_SIZE(wordGrandMonther2), "1953-08-04"},
{wordFather, AR_SIZE(wordFather), "1976-09-10"},
{wordGrandFather2, AR_SIZE(wordGrandFather2), "1953-09-27"}
};
DisplayContent contentScreen1[] =
{
{1, 0, wordRedRed, AR_SIZE(wordRedRed)},
{2, 0, wordMemorialDayRecord, AR_SIZE(wordMemorialDayRecord)}
};
DisplayContent contentScreen2[] =
{
{0, 0, (unsigned char*)dateCharString, AR_SIZE(dateCharString)},
{0, 6, (unsigned char*)weekCharString, AR_SIZE(weekCharString)},
{1, 2, (unsigned char*)timeCharString, AR_SIZE(timeCharString)},
{2, 0, wordNextMemorialDay, AR_SIZE(wordNextMemorialDay)},
{3, 3, wordResidue, AR_SIZE(wordResidue)},
{3, 7, wordDay, AR_SIZE(wordDay)}
};
DisplayContent contentScreen3[] =
{
{0, 0, memorialDayList[2].content, memorialDayList[2].contentLength},
{0, 5, (unsigned char*)(memorialDayList[2].date + 5), 5},
{1, 0, memorialDayList[3].content, memorialDayList[3].contentLength},
{1, 5, (unsigned char*)(memorialDayList[3].date + 5), 5},
{2, 0, memorialDayList[4].content, memorialDayList[4].contentLength},
:tabf D:\1_WorkSpace\2_Develop\10_Arduino_Project\MemorialDay\MemorialDay\
{2, 5, (unsigned char*)(memorialDayList[4].date + 5), 5},
{3, 0, memorialDayList[5].content, memorialDayList[5].contentLength},
{3, 5, (unsigned char*)(memorialDayList[5].date + 5), 5}
};
ScreenProperty screenList[] =
{
{1, contentScreen1, 2, 5},
{2, contentScreen2, 6, 5},
{2, contentScreen3, 8, 5}
};
4、计算纪念日的剩余时间
(1)通过函数getNextMemorialDay()获得离当前日期最近的纪念日日期。
(2)通过函数calculateDay()来计算倒计时剩余天数。这里考虑了同年，跨年，闰年等情况。
5、控制屏幕背光
控制背光的关键问题，是延时读取人体传感器。如果实时读取，屏幕会异常闪烁。虽然传感器具有延时功能，但是我还是在程序中处理的延时。
/* Detecting HC_SR501 and close or open back light. */
if(backLightDelay != LIGHTDELAY)
{
backLightDelay--;
if(backLightDelay == 0)
{
backLightDelay = LIGHTDELAY;
}
}
else if(digitalRead(pin_HCSR501) && backLightDelay == LIGHTDELAY) // It is 1 about having somebody. It is 0 about nobody.
{
digitalWrite(pin_Lcd12864BackLight, HIGH);
backLightDelay--;
}
else if( !digitalRead(pin_HCSR501) && backLightDelay == LIGHTDELAY )
{
digitalWrite(pin_Lcd12864BackLight, LOW);
}
五 制作过程中遇到的问题
1、Arduino 主控板的选择：
我除了使用Mega 2650外，还使用过其他两块主控板。分别是Arduino Leonardo 和Arduino nano。 Leonardo的主要问题是：DS1307和LCD12864连接到此板后，不能同时工作，每个外设单独连接时是没有问题的，目前没有找到是什么原因。 Nano的主要问题是SRAM太小了，只有2K, 而我的程序中一个logo图片就需要1.006K，程序其他部分还需要1.2K左右的SRAM，这样就超出2K的限制。我曾经尝试将图片数据保存到flash memory 和 eeprom中，但都没有成功。
2、LCD12864：
这个显示屏的出厂设置是不能够直接用在Arduino上的，需要将标签为R9(0欧姆)的一个电阻去掉，否则连接上Arduino主控板就会短路。这个问题困扰了我一段时间。
期初，我选择屏幕时，采用的是诺基亚Nokia5110，这块屏幕是昔日的经典，但是目前都是拆卸或翻新的，最大的问题是残影。通过软件调节屏幕的亮度可以缓解，但是稳定性不好。我测试的那块屏，上电后显示的非常暗淡，过了几分钟后才逐渐显示清晰。最终放弃了使用这个屏幕。
3、DS1307时钟模块
这个模块的制作工艺比较低劣，问题主要有如下几个：
(1)备用电池电压低于3V，时钟模块不能正常工作。
(2)晶振质量不过关，导致时间不准确，过快或过慢。
4、人体感应器的输入电压是5V, 输出电压是3.3V，曾经误认为输入的工作电压是3.3V，导致感应器不能稳定工作。 此外这个模块的探头有所谓的进口和国产之分，进口的探头窗口略大些，感应的效果比所谓国产的要好一些。
在此感叹一下，仅仅是DIY如此简单的一个东西，却遇到了这么多的困难和问题。如果是开发一个产品将会如何呀？
六 一点点体会
制作这个小东西是需要一些基本知识和技能的。我总结了以下几点供喜欢DIY的朋友参考：
1、较好的英文阅读能力。Arduino目前没有什么好的中文资料，我所使用的资料都是英文的。
2、能够科学上网。习惯从Github 和 Strack Overfolow等国外网站查找资料。
3、具有一定的单片机知识，理解I2C、SPI和UART等通讯协议。
4、具有较好的C C++语言基础。
5、具有较好的动手能力。
6、克服困难的决心和毅力
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