Quelltext der Seite WordClock24h

Es geht um eine minutengenaue "WordClock" bzw. "WortUhr" mit 24-Stunden-Modus.

== Einleitung ==
Es geht hier um den Bau einer Wand- bzw. Tischuhr, bei welcher auf einer quadratischen Frontplatte die jeweils aktuelle Uhrzeit als Text durch Hinterleuchtung der entsprechenden Wörter angezeigt wird. Die Hinterleuchtung der Wörter erfolgt durch farbige RGB-LEDs (Farbeinstellung mittels Fernbedienung wählbar), welche durch einen mit der Uhrzeit synchronisierten Mikrocontroller angesteuert werden.

Im Unterschied zu der bekannten QlockTwo Wortuhr, welche die Uhrzeit im 12 Stunden-Wiederholungsrhythmus in Fünf-Minuten-Schritten anzeigt, liegt dieser Wortuhr ein Konzept zu Grunde, welches eine minutengenaue Zeitanzeige für 24 Stunden ermöglicht. Um den unterschiedlichsten regionalen und persönlichen Gewohnheiten gerecht zu werden, verfügt diese minutengenaue 24 Stunden-Wortuhr über mehrere Betriebsarten, mit welchen sich über die allgemein üblichen Standard-Zeitanzeigen hinaus per Voreinstellung auch verschiedene, regional übliche Wortfolgen konfigurieren lassen (viertel nach ..., dreiviertel ..., viertel vor ... ,...). 

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Datei:WC24h18x16_Acryl_schwarz_Arial_orange.png|Schwarzes Acrylglas mit oranger Schrift

Datei:WC24h18x16_Acryl_rot_Arial_weiss.png|Rotes Acrylglas mit weißer Schrift

Datei:WC24h18x16_Burlwood_Stencil_Allround_weiss.png|Burlwood (Wurzelholz) mit weißer Schrift

Datei:WC24h18x16_Edelstahl_Stencil_Allround_weiss.png|Edelstahl gebürstet mit weißer Schrift

Datei:WC24h18x16_Rost_Stencil_Allround_weiss.png|Rostiger Stahl mit weißer Schrift

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Für Diskussionen der "Insider" gibt es den Thread "'''[http://www.mikrocontroller.net/topic/349206 Minutengenaue 24 Stunden-Wortuhr - wer will mitbauen?]'''".

'''Neu-Einsteiger, die diesen Artikel gelesen''' haben, stellen Ihre Fragen gern im Thread "'''[http://www.mikrocontroller.net/topic/351181 WortUhr/WordClock: Minutengenau, 24h, RGB für Neu-Einsteiger]'''".

Dieser Artikel wird schrittweise ausgebaut und soll zur Zeit nur zur Sammlung von Ideen dienen.

== LEDs ==

Bei der 18 x 16 Matrix (Standardversion mit allen Texten) werden insgesamt 288 LEDs benötigt, bei der 16 x 16 Matrix (abgespeckte Version mit weniger Texten) insgesamt 256 LEDs. Vorzugsweise sollen WS2812 oder WS2812B zum Einsatz kommen. Um Lötarbeit zu sparen, sollen entweder fertige LED-Matrizen (gibt es bei eBay) oder LED-Stripes verwendet werden. Vorzugsweise werden für die 18 x 16 Matrix WS2812B RGB-LED-Stripes mit 60 LEDs/lfm, für die 16 x 16 Matrix 2 Stück 16 x 8 WS2812B RGB-LED-Matrizen (LED-Abstand horizontal und vertikal jeweils 20mm) verwendet. 

=== 18 x 16 Matrix ===

Da die Buchstaben höher als breit ist, sieht es besser aus, wenn der Buchstabenabstand in der Waagerechten geringer ist als in der Höhe. Dies kann man mit einer 18x16-Matrix erreichen - bei quadratischem Umfang der kompletten Matrix.

Wenn man Stripes verwendet, welche 60 LEDs/m haben, dann ist die Breite aller 18 Buchstaben exakt 30cm. Bei 16 Zeilen kommt man auf eine Komplett-Höhe bei einem senkrechten Buchstaben-Abstand von 30/16 = 1,875cm.

Also: Abstand in der Breite: 1,667cm, in der Höhe 1,875cm. Dann besteht bei einer 45cm x 45cm großen Frontplatte ein einheitlicher Rand von je 7,5cm. Das Schriftbild ist durch den geringeren waagerechten Buchstabenabstand dann leichter lesbar.

Die WS2812-LEDs werden dabei folgendermaßen verdrahtet:

  1  2  3  4  ...                              18
  O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O---
                                                  |
  36                                       20  19 |
  O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O---
  |
  |
  O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--O--
  37 38 ....

Das heißt, dass jeder zweite Streifen "auf dem Kopf" steht.
Die LEDs müssen sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen einen Abstand von jeweils 2cm haben. Damit kommt man dann auf ein Quadrat mit den Maßen 32cm x 32cm. Bei einer Frontplatte von 45cm x 45cm verbleibt dann jeweils ein schwarzer Rand von 6,5cm auf jeder Seite.

=== 16 x 16 Matrix ===

Bei der 16 x 16 Matrix kommen 2 Stück 16 x 8 LED-Matrizen mit einem horizontalen und vertikalen Abstand der LEDs von jeweils 20mm zum Einsatz. Dementsprechend betragen die Außenabmessungen der Matrix 32cm x 32cm. Bei einer 45cm großen Frontplatte bleibt rundherum ein 6,5 cm freier Rand bestehen.

Die 16x8 LED-Matrizen sind ebenfalls mit WS2812B RGB-LEDs bestückt, die Ansteuerung erfolgt wie bei den Stripes seriell.

== Frontplatten ==

Es sind sowohl gefräste Holz/Edelstahl-Frontplatten als auch im Siebdruck hergestellte Acrylglasplatten vorgesehen. 

[http://www.mikrocontroller.net/user/show/ukw '''ukw'''] hat sich bereit erklärt, analog zur 10x11-WordClock-[http://www.mikrocontroller.net/articles/Word_Clock#Sammelbestellung_.28Plexiglas.29 '''Sammelbestellung Plexiglas'''] eine Sammelbestellung für die WordClock24h anzubieten. Die Kosten pro bedruckter Platte belaufen sich auf voraussichtlich 38 EUR. Dabei wird eine extra Farbschicht als Diffusor verwendet.

== Elektronik ==

Als Mikrocontroller ist ein STM32 vorgesehen. Mit dem STM32F4-Discovery-Board hätte man für wenig Geld (ca. 17 EUR) ein leistungsfähiges System. Es wird aber auch noch nach kleineren Alternativen (wie zum Beispiel STM32F103C8T6) gesucht...

oder Arduino/Atmel als 1284p
 
[https://raw.githubusercontent.com/JChristensen/mini1284/master/mighty%20mini%201284p.jpg jar hat erst mal 6 Platinen bestellt]

[http://www.geeky-gadgets.com/wp-content/uploads/2014/08/Ardunio-Board.jpg andere Möglichkeit]

oder kleiner als mega328p

[http://www.ebay.de/itm/Arduino-PRO-MINI-ATMEGA328-5V-16M-MWC-avr328P-Development-Board-/281513156921 Arduino-PRO-MINI-ATMEGA328] 

[http://www.ebay.de/itm/fur-Arduino-FT232RL-FTDI-USB-zu-TTL-Serien-Konverter-Adapter-Modul-5V-3-3V-1-PCS-/371182540239 brauchen Programmieradapter] 

[http://www.ebay.de/itm/1X-Mini-USB-Nano-V3-0-ATmega328P-5V-16M-Mikro-Controller-Board-fur-Arduino-NEU-/271678545637 oder ohne Programmieradapter]

'''Komponenten:'''
* STM32F4-Discovery-Board oder alternativ Arduino mega1284p, ggffs. abgespeckt m328p als Arduino nanoV3 oder mini/micro PRO mit m328p  
* 288 WS2812-LEDs auf Stripes (18x16 Matrix, 60Stk. pro Meter)
* I²C-RTC DS3231
* LDR zur automatischen Helligkeitssteuerung
* TSOP für die Bedienung/Konfiguration mittels IR-Fernbedienung ([[IRMP]])

'''Optionale Komponenten:'''

* Anschlussmöglichkeit eines DCF77-Moduls (optional)
* Anschluss eines WLAN-Modules (ESP8266), darüber Zugriff auf NTP-Server
* Bedienung/Konfiguration mittels Android-App bei WLAN-Konnektivität (s.o.)

== STM32F4xx Projekt ==

Die Software ist sowohl auf dem STM32F4 Discovery Board als auch auf dem STM32F401RE Nucleo Board und dem STM32F411RE Nucleo Board lauffähig. Das Discovery dient lediglich als Entwicklungsboard, das Nucleo wird das "endgültige" Board für dieses Projekt.

=== Download ===

Version 0.7.1 vom 09.01.2015: [[Datei:Wclock24h.zip]]

Hex-Dateien, wenn man - ohne zu compilieren - direkt flashen will:

Version 0.7.1 Disco-Board: [[Datei:Wclock24-disco.hex]]

Version 0.7.1 Nucleo401-Board: [[Datei:Wclock24-nucleo401.hex]]

Version 0.7.1 Nucleo411-Board: [[Datei:Wclock24-nucleo411.hex]]

=== Letzte Änderungen ===

Version 0.7.1:

* Portierung der Software auf STM32F411RE Nucleo Board

Version 0.7:

* Portierung der Software auf STM32F401RE Nucleo Board
* uart2.c generalisiert auf uart.c (verschiedene UARTs möglich)
* Bugfix im UART-Ringbuffer-Code (Interrupt-Sperre)
* Anzeige der Online-Devices (ESP8266, DCF77, EEPROM, RTC) im Terminal
* Verschiedene Optimierungen

Version 0.6:

* Konfiguration des WLAN-Moduls (SSID & Key) nun über Terminal statt fest im Code verdrahtet.
* Einstellung der Zeitzone möglich. Standard ist GMT+1, also mitteleuropäische Zeit.
* DCF77- und ESP8266-Modul-Aktivierung automatisch - keine Einstellung mehr im Code notwendig.
* I2C-Lib hinzugefügt (noch ungetestet und daher noch nicht verwendet).
* I2C-EEPROM-Modul hinzugefügt (noch ungetestet und daher noch nicht verwendet).
* I2C-RTC-Modul (DS3231) hinzugefügt (noch ungetestet und daher noch nicht verwendet).

=== Software für Windows ===

* EM::Blocks IDE, siehe http://www.emblocks.org/, nur notwendig, wenn man selber die Sources übersetzen möchte
* ST-Link/V2 Software zum Flashen, siehe: http://www.st.com/web/catalog/tools/FM146/CL1984/SC724/SS1677/PF251168
* STM32 Virtual COM Port Driver: http://www.st.com/web/en/catalog/tools/PF257938
* PuTTY (http://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/download.html) oder andere Terminal-Emulation

=== Hardware ===

[[Datei:WC24h-Versuchsaufbau.jpg|miniatur|Versuchsaufbau mit STM32F4 Discovery Board]]

* STM32F4 Discovery als Entwicklungsboard

      Dieses Board kann unverändert benutzt werden. Es sind jedoch zwei USB-Kabel notwendig,
      nämlich ein Mini-USB-Kabel zum Flashen und ein Micro-USB-Kabel für die ESP8266 Konfiguration
      oder für sonstige Einstellungen über eine Terminal-Emulation

      Dieses Board dient lediglich als Entwicklungsboard. Die endgültige Nachbau-Uhr wird mit
      dem Nucleo-Board betrieben. Wenn man also keins zufällig in der Schublade hat, sollte man
      sich besser direkt das Nucleo-Board besorgen.

* STM32F401RE/STM32F411RE Nucleo als endgültiges Board

      Es kann sowohl das 401er als auch das 411er Nucleo-Board verwendet werden. Beide werden
      identisch genutzt.

      Damit das Board zuverlässig im HSE-Modus mit 84MHz läuft, sind folgende Hardware-Änderungen
      notwendig:

      - Lötbrücken SB54 und SB55 entfernen (mit Lötkolben erhitzen und wegschnippen)
      - Lötbrücken SB16 und SB50 entfernen (dito)
      - R35 und R37 jeweils mit einem Stück Draht oder 0R-Widerstand bestücken
      - Quarz X3 (8 MHz) einlöten
      - C33 und C34 mit jeweils 22pF bestücken. Diese können auch normale THT-Bauteile sein,
        wenn man die Drähte vorher kürzt. Ich habe sie auf der Rückseite direkt an den Quarz-
        Anschlüssen angebracht. Es geht aber auch auf der Oberseite direkt an den Lötstellen.
        (Ein Foto zur Verdeutlichung folgt in Kürze)

      Nicht wundern: Je nach Revision des Boards sind einige der oben genannten Lötbrücken erst
      gar nicht bestückt. Das hier beschriebene stellt also den gewünschten Endzustand dar.

      Diese Arbeit ist in ca. 10 Minuten erledigt. Besondere SMD-Lötkenntnisse benötigt man dafür nicht.

* TSOP31238

      '''STM32F4 Discovery:'''
      Anschlüsse: TSOP-Pin1 an Disco-Board GND, TSOP-Pin2 an Disco-Board 5V, TSOP-Pin3 an Disco PC14
      (Diese befinden sich alle am oberen Ende von Steckerleiste P2)

      '''STM32F401RE Nucleo und STM32F411RE Nucleo:'''
      Anschlüsse: TSOP-Pin1 an Nucleo-Board GND, TSOP-Pin2 an Nucleo-Board 5V, TSOP-Pin3 an Nucleo PC10

* WS2812 LED-Streifen mit 288 LEDs, pro Zeile 18 LEDs. Zum Test reicht erstmal ein Streifen mit 18 LEDs

      '''STM32F4 Discovery:'''
      Anschlüsse: Stripe +5V an externe Stromversorgung +5V
                  Stripe DI an Disco PC6
                  Stripe GND an externe Stromversorgung GND und an Disco GND (neben PC6)
      (PC6 und GND befinden sich am unteren Ende von Steckerleiste P2)

      '''STM32F401RE Nucleo und STM32F411RE Nucleo:'''
      Anschlüsse: Stripe +5V an externe Stromversorgung +5V
                  Stripe DI an Nucleo PC6
                  Stripe GND an externe Stromversorgung GND und an Disco GND (neben PC6)

* Optional: Reichelt DCF77 Modul

      '''STM32F4 Discovery:'''
      Anschlüsse: DCF77 GND an Disco GND
                  DCF77 V+  an Disco 3,3V
                  DCF77 Out an Disco PC15
      (Alle 3 Anschlüsse befinden sich auf dem Disco-Board oben rechts nahe beieinander)
      '''Wird KEIN DCF-Modul verwendet, sollte PC15 per 100k Pullup auf 3,3V gelegt werden!'''

      '''STM32F401RE Nucleo und STM32F411RE Nucleo:'''
      Anschlüsse: DCF77 GND an Nucleo GND
                  DCF77 V+  an Nucleo 3,3V
                  DCF77 Out an Nucleo PC11

      Wird ein anderes DCF77-Modul benutzt, welches einen Open-Collector-Ausgang
      hat, muss an PC11 noch ein 100k Pullup (zu 3,3V) angeschlossen oder der
      interne Pullup des STM32-Pins aktiviert werden.
      '''Wird KEIN DCF-Modul verwendet, sollte PC11 per 100k Pullup auf 3,3V gelegt werden!'''

* Optional: ESP8266: WLAN Modul

      '''STM32F4 Discovery:'''
      Anschlüsse: ESP8266 GND an Disco GND
                  ESP8266 VCC an externe 3,3V (Vorsicht: Modul zieht bis zu 200mA!)
                  ESP8266 CH_PD ebenso an externe 3,3V
                  ESP8266 TXD an Disco USART2 RX (PA3)
                  ESP8266 RXD an Disco USART2 TX (PA2)

      '''STM32F401RE Nucleo und STM32F411RE Nucleo:'''
      Anschlüsse: ESP8266 GND an Nucleo GND
                  ESP8266 VCC an externe 3,3V (Vorsicht: Modul zieht bis zu 200mA!)
                  ESP8266 CH_PD ebenso an externe 3,3V
                  ESP8266 TXD an Disco USART6 RX (PA12)
                  ESP8266 RXD an Disco USART6 TX (PA11)

      '''Wird KEIN ESP8266-Modul verwendet, ist nichts weiter zu beachten, da die Erkennung automatisch erfolgt.'''

* I2C-Modul mit DS3231 als RTC und EEPROM

       Diese Module findet man bei eBay und Amazon für wenige Euro - einfach nach "ds3231 eeprom" suchen.

       Momentan sind die I2C-Routinen noch nicht getestet und daher hier noch nicht näher dokumentiert.
       Als Anschlüsse auf dem STM32-F4-Discovery und auch Nucleo-Board sind
       PA8 und PC9 (I2C3) vorgesehen.

Es ist wenig ratsam, ein DCF77- und das ESP8266-Modul gleichzeitig einzusetzen, da das ESP8266-WLAN-Modul den DCF77-Empfänger stören kann. Im Zweifel sollte man sich für eine der beiden Möglichkeiten entscheiden.

=== Anschlusstabelle ===

{| {{Tabelle}}
|+ '''Anschlüsse'''
|-  style="background-color:#eeeeee"
! Device || STM32F4 Disco || STM32F401 Nucleo
|-
| TSOP38238 (IRMP)        || GPIO:   PC14            || GPIO:   PC10 
|- 
| DCF77                   || GPIO:   PC15            || GPIO:   PC11
|- 
| MCURSES terminal (USB)  || USB:    OTG             || USART2: TX=PA2  RX=PA3
|- 
| ESP8266                 || USART2: TX=PA2  RX=PA3  || USART6: TX=PA11 RX=PA12
|- 
| I2C DS3231 & EEPROM     || I2C3:   SCL=PA8 SDA=PC9 || I2C3:   SCL=PA8 SDA=PC9
|- 
| WS2812                  || DMA1:   PC6             || DMA1:   PC6             
|}

=== Konfiguration ===

Wenn man das ESP8266-Modul verwendet, kann in esp8266/esp8266-config.h ein anderer Time-Server (RFC 868) eingestellt werden:
<syntaxhighlight lang="c">
/*--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 * Time server (RFC 868)
 *
 * Default is is uclock.de (88.198.64.6)
 * You can also use ntp3.ptb.de (192.53.103.103) or any other RFC 868 time server
 *--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 */
#define NET_TIME_HOST           "88.198.64.6"               // IP address of RFC 868 time server

/*--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 * GMT offset in seconds. For MEZ or MESZ, set it to 3600.
 * Summer time will be calculated automatically
 *--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 */
#define NET_TIME_GMT_OFFSET     3600                        // GMT offset, e.g. 3600 for MEZ or MESZ
</syntaxhighlight>

Die aktuelle Zeit wird von der für NET_TIME_HOST eingestellten IP-Adresse geholt. Dies muss ein RFC 868 Time-Server sein, zum Beispiel ntp3.ptb.de (192.53.103.103). Da dieser Server oft ausgelastet ist, ist standardmäßig uclock.de (88.198.64.6) als Time-Server eingestellt. Ausserdem kann man hier die gewünschte Zeitzone einstellen. 3600 steht dabei für GMT+1, also mitteleuropäische Zeit, 7200 für GMT+2 usw. Die Sommer-/Winterzeit-Umstellung passiert automatisch. Dafür ist keine weitere Einstellung notwendig.

Beim allerersten Einschalten kann man über das Terminal die SSID und den Key für den vewendeten Access-Point einstellen. Dieses geschieht über die Taste 'c' ("configure"), siehe unten.

Die Uhrzeit wird einmal pro Stunde vom Time-Server geholt, nämlich immer um xx:10:17 Uhr. Im [[MCURSES]]-Monitor kann man aber auch jederzeit die Taste 'n' drücken, um ad hoc die Zeit zu holen. Das funktioniert auch mit der angelernten IR-Fernbedienung.

=== Start ===

[[Datei:Wclock24-in-putty.png|miniatur|WordClock24h in PuTTY]]

'''STM32F4 Discovery:'''

* Disco-Board und PC mit Mini-USB-Kabel verbinden (zum Flashen und Debuggen)
* Disco-Board und PC mit Micro-USB-Kabel verbinden (dient als COM-Schnittstelle)
* Wenn man die EM::Blocks-IDE einsetzt: Projekt auf "Disco-Release" einstellen, dann compilieren
* wclock24-disco.hex (aus dem Ordner bin\Release oder direkt hier herunterladen) flashen
* PuTTY starten
* PuTTY einstellen: Auswahl "Serial", Serial Line: COM11 (kann abweichen, s.u.), Speed: 115200
* Einen Session-Namen eingeben, z.B. "Disco"
* Auf SAVE klicken, dann kann man die Session später wieder auswählen
* Open anklicken

Wenn man innehalb von 10 Sekunden nach dem Start des Disco-Boards, die PuTTY-Verbindung aufnimmt, dann sollte im Terminal "Press any key to start" erscheinen. Nach Tastendruck erscheint dann das nebenstehende Bild. Wenn man die Terminal-Verbindung erst später aufnimmt, muss man erst die ENTER-Taste drücken, damit [[MCURSES]] erneut aktiviert wird und der Bildschirm neu aufgebaut wird.

'''Wichtig für STM32F4 Discovery:''': Die COM-Schnittstelle wird nur dann angezeigt, wenn das Programm auf dem Disco-Board auch läuft! Bei manuellen Resets des Disco-Boards muss die Terminal-Emulation zuvor geschlossen und anschließend neu geöffnet werden. Sonst erhält man keine neue Verbindung.

'''STM32F401RE Nucleo und STM32F411RE Nucleo:'''

* Disco-Board und PC mit Mini-USB-Kabel verbinden (zum Flashen, Debuggen und als COM-Schnittstelle)
* Wenn man die EM::Blocks-IDE einsetzt: Projekt auf "Nucleo401-Release" bzw. "Nucleo411-Release" einstellen, dann compilieren
* wclock24-nucleo401.hex bzw. wclock24-nucleo401.hex (aus dem Ordner wclock24h\bin\Release oder direkt hier herunterladen) flashen
* PuTTY starten
* PuTTY einstellen: Auswahl "Serial", Serial Line: COM11 (kann abweichen, s.u.), Speed: 115200
* Einen Session-Namen eingeben, z.B. "Nucleo"
* Auf SAVE klicken, dann kann man die Session später wieder auswählen
* Open anklicken
* RESET-Button am Nucleo-Board drücken

'''Wichtig für Nucleo Board:''': Die COM-Schnittstelle ist immer aktiv, egal, ob das Programm gerade läuft oder nicht. Wird PuTTY erst nach dem Programmstart gestartet, sieht man im Terminal nur die Änderungen, also im allgemeinen nur die Uhrzeit. Mit der ENTER-Taste sollte man dann einen kompletten Bildschirm-Refresh erzwingen.

Sollte man Probleme mit dem Finden der richtigen COM-Schnittstelle haben, hilft der Geräte-Manager aus der Systemsteuerung weiter.

Folgende Tasten werden ausgewertet:

* x/X   Anzeigemodus wechseln
* h/H   Stunden einstellen
* m/M   Minuten einstellen
* r/R   Helligkeit für Rot
* g/G   Helligkeit für Grün
* b/B   Helligkeit für Blau
* n     Zeit von einem Time-Server holen
* c     Access-Point-Einstellungen konfigurieren ('''NEU!''')
* ENTER Refresh, der komplette Bildschirm-Inhalt wird dann neu geschrieben

Die Uhzeit wird jede Sekunde in Real Time hochgezählt.

Die Access-Point-Einstellungen für das (optionale) WLAN-Modul kann man folgendermaßen einstellen:

* Taste 'c' (klein!) drücken
* SSID eingeben (oder durch leere Eingabe per ENTER abbrechen)
* Key eingeben (oder durch leere Eingabe per ENTER abbrechen)

Leider ist die ESP8266-Firmware fehlerhaft. Hat das Modul nach ca. 30 Sekunden immer noch keine stabile Verbindung, sollte man das Modul einmal komplett vom Strom trennen. Die Einstellungen sind aber gespeichert und sollten nach dem Wiedereinschalten der Spannung automatisch funktionieren. '''Eine erneute Konfiguration ist also nicht mehr erforderlich.'''

Wenn man nun die blaue Taste auf dem Disco- bzw. Nucleo-Board drückt, kann man eine Fernbedienung anlernen. Im Terminal wird man dann aufgefordert, die FB-Tasten für

* Decrement Mode (LED1 leuchtet dabei)
* Increment Mode (LED2)
* Decrement hour (LED3)
* Increment hour (LED4)
* Decrement minute (LED5)
* Increment minute (LED6)
* Decrement red brightness (LED7)
* Increment red brightness (LED8)
* Decrement green brightness (LED9)
* Increment green brightness (LED10)
* Decrement blue brightness (LED11)
* Increment blue brightness (LED12)
* Get time from time server (LED13)

zu drücken. Sind die FB-Tasten angelernt, kann man die Uhrzeit und den Anzeigemodus auch per IR-Fernbedienung einstellen.

Es sind nur die gebräuchlichsten IR-Protokolle aktiviert, nämlich:

* SIRCS (Sony)
* NEC (Viele Hersteller, sehr verbreitet)
* SAMSUNG
* MATSUSHITA
* KASEIKYO

[[IRMP]] "versteht" jedoch bis zu 40 Protokolle. Braucht man weitere - wie RC5 oder RC6 - kann man sie in irmp/irmp-config.h freischalten. Bei Problemen empfiehlt sich die Lektüre des [[IRMP]]-Artikels.

=== Features ===

Die Software wird ständig weiterentwickelt. Folgende Punkte sind bereits erledigt:

* Anbindung IR-Fernbedienung mittels [IRMP]]
* Einstellen des Anzeigemodus ("Sprache") per IR-FB
* Einstellung der Farbe mit IR-Fernbedienung
* Anbindung LED-Stripes WS2812
* Sanftes Überblenden der Uhrzeiten auf den LEDs
* Anbindung DCF77-Modul
* Anbindung ESP8266-WLAN-Modul
* Portierung auf STM32F401 Nucleo

Die nächsten geplanten Punkte sind:

* Anbindung der DS3231-RTC (Programmcode bereits vorhanden, aber wg. akutem Hardwaremangel noch nicht getestet)
* Speichern aller Einstellungen in externem EEPROM
* Farbprogramme (Wählen der Farbe, optional automatisches Wechseln)
* Android App zum Fernsteuern der Uhr (Zeit, Modus, Farben)

== Mechanik ==

Gehäuse (sofern man nicht den 50x50 Ribba-Rahmen des schwedischen Möbelhauses nehmen möchte):

Eine preisgünstige Variante wäre der Aufbau auf einer 45 x 45 cm großen, 16mm starken MDF-Platte aus dem Baumarkt. Die Kanten kann man in der Regel gleich beim Zuschnitt mit Kantenumleimern versäubern lassen.

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Datei:WC24h18x16_Montageplatte_mit_Ausfraesungen vorne.png|MDF-Platte mit trichterförmigen Ausfräsungen für die LEDs, Vorderansicht
Datei:WC24h18x16_Montageplatte_Rueckseite mit Bohrloechern.jpg|MDF-Platte mit Bohrlöchern für die LEDs, Rückansicht
Datei:WC24h18x16_Montageplatte_weiss_lackiert.png|MDF-Platte weiß lackiert, Vorderansicht
Datei:WC24h18x16_Montageplatte_mit_Gehaeuserahmen_rueckwaerts.png|MDF-Platte mit Alu-Gehäuserahmen, Rückansicht
Datei:WC24h18x16_Montageplatte_mit_Gehaeuserahmen_und Milchglasabdeckung.png|MDF-Platte mit Alu-Gehäuserahmen und Milchglasscheibe für Hintergrund-Beleuchtung, Rückansicht
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Die MDF-Platte erhält 288 Bohrungen im Rastermaß der LED-Matrix. Ein Bohrplan ist hier als Download im pdf-Format verfügbar. Die Bohrungen werden nach vorne hin auf 14mm Durchmesser aufgebohrt und dienen einerseits zur Lichtabdichtung gegenüber den benachbarten LEDs, andererseits als Reflektorkammern. Will man die Bohrungen selbst anbringen, eignet sich dafür ein 5mm Holzbohrer mit aufgesetztem 14mm Versenker. Die stirnseitigen Schneiden des Versenkers sind im Winkel von 45 ° abgeschrägt, dadurch ergeben sich am Boden der Kammern schöne Reflektorflächen. Da der Durchmesser der Bohrlöcher mit 5mm für die LEDs zu klein ist, muss man sie abschließend mit einem größeren Holzbohrer (8mm,..) auf den für die LEDs erforderlichen Durchmesser aufbohren (leider sind im Handel keine 14mm Versenker-Aufsätze für 8mm Bohrer erhältlich). Man kann auch gleich Löcher mit 8mm Durchmesser bohren und dann mit einem Versenker ohne Bohrer auf 14mm Durchmesser aufweiten. Für die Anbringung der Acrylglas-Frontplatte mittels Neodym-Magneten erhält die MDF-Platte am Rand 9 Ausnehmungen (Vertiefungen), welche den Abmessungen der Magneten entsprechen.

Nach Abschluss der Fräs- und Bohrarbeiten wird die MDF-Platte vorderseitig grundiert und weiß spritzlackiert. Wenn man über keine Farbspritzpistole verfügt, verwendet man dafür Spritzfüller und Acryllack aus der Dose - jedoch unbedingt lösungsmittelhaltig und nicht auf Wasserbasis, damit die MDF-Platte nicht aufquillt! Da sich der Farbnebel weiträumig verteilt und überall anlegt, sollten die Spritzarbeiten vorzugsweise im Freien oder in einem leeren, gut belüfteten Nebenraum durchgeführt werden. In geschlossenen Räumen muss mit Atemschutzmaske gearbeitet werden! Wer sich das nicht antun will, kann die MDF-Platte selbstverständlich auch mit Pinsel grundieren und lackieren.

Auf die Rückseite der MDF-Platte wird ein Rahmen aus Alu-U-Profil aufgeschraubt (Baumarkt, 2m Stange auf 4 Stk. mit je 40cm Länge auf Gehrung geschnitten). Er dient als Gehäuse für die Aufnahme der Elektronik und der Verdrahtung.

Weitere mechanische Arbeiten sind:

* Aufkleben der LED-Streifen auf einer Grundplatte. Es werden horizontal 16 Streifen zu je 18 LEDs (60 LEDs/lfm) mit einem vertikalen Abstand von 18,75 mm auf eine Grundplatte aufgeklebt. Vorzugsweise verwendet man dafür Aluminiumblech zur Wärmeableitung. Die LED-Streifen müssen mäanderförmig - jede zweite Reihe um 180° gestürzt - angebracht werden, sodass sich eine schlangenähnliche Anordnung der LEDs ergibt.

* In die Außenflächen der U-Profile werden LED-Strips zur Hintergrundbeleuchtung eingeklebt und zum Schutz vor Staub und mechanischer Beschädigung mit Milchglasstreifchen aus Acrylglas oder Weichplastik abgedeckt ( man kann selbstverständlich auch fertige LED-Kanäle aus dem Handel verwenden).

* Die Platzierung von Platinen, Umgebungslicht-Sensor, Buchsen für Stromzufuhr und PC-Anschluss, ggf. Lautsprecher ist abzuklären;

* Bei Deckenbefestigung wird an der Zimmerdecke das Netzteil der Uhr in einem unscheinbaren Kästchen angebracht. Daran wird die Uhr an 2 Drahtseilen (transparent isolierte Seile aus dem LED-Zubehörhandel) aufgehängt, welche gleichzeitig als Stromzuführung für die LEDs und die Elektronik dienen.

* Die Acrylglas-Frontplatte wird mit magnetischen Pads versehen, mit welchen sie an den Magneten der Montageplatte haftet.

== Wörter und Wortkombinationen ==

Die WordCLock24h stellt die Zeit in Form von Wörtern und Wortkombinationen dar. Dabei sind per Konfiguration verschiedene Darstellungsformen im 12h- und im 24h-Modus auswählbar. Die Auswahl der Darstellungsform sowie der jeweils angezeigten Wörter erfolgt über Tabellen (Arrays), welche untereinander nach Art einer Baumstruktur hierarchisch verknüpft sind.
 
Die Inhalte und Verknüpfungen der Tabellen können beispielhaft aus der Access Datenbank WC24h.accdb entnommen werden. Die Datenbank enthält auch ein Formular frm_Anzeigestrings, mit welchem man eine gewünschte Darstellungsform auswählen und die 1440 Wortkombinationen eines 24-Stunden-Tages (24 Std. x 60 Min.) in Listenform anzeigen kann.

Über die Tabelle tbl_modes der obersten Hierarchieebene können folgende Darstellungsformen ausgewählt werden:

  1 ES IST HH UHR MM (12)
  2 ES IST HH UHR MM (24)
  3 ES IST HH UHR UND MM MINUTEN (12)
  4 ES IST HH UHR UND MM MINUTEN (24)
  5 ES IST MM MINUTEN NACH HH UHR (12) NACHTS
  6 ES IST MM MINUTEN NACH HH UHR (24)
  7 OSSI  - ES IST MM NACH HH (12) 
  8 OSSI - ES IST MM NACH HH UHR (12) NACHTS 
  9 OESI - ES IST MM NACH HH UHR (12) - OESI
 10 OESI - ES IST MM NACH HH UHR (12) NACHTS 
 11 RHEIN/RUHR - ES IST MM MINUTEN NACH HH (12) 
 12 RHEIN/RUHR - ES IST MM MINUTEN NACH (12) NACHTS 
 13 SCHWABEN - ES IST MM MINUTEN NACH HH (12) 
 14 SCHWABEN - ES IST MM MINUTEN NACH (12) NACHTS 
 15 WESSI - ES IST MM MINUTEN NACH HH (12) 
 16 WESSI - ES IST MM MINUTEN NACH (12) NACHTS 
 17 COUNTDOUWN MM MINUTEN VOR MITTERNACHT

Eine Erweiterung um Modi mit anderen Wortkombinationen ist jederzeit möglich.

Die Tabelle tbl_modes greift auf die Datensätze der Tabellen tbl_hours und tbl_minutes zurück, in welchen die Referenz-Indizes für die jeweils für die Stunden und Minuten zu verwendenden Wortkombinationen enthalten sind.

Diese Referenz-Indizes beziehen sich ihrerseits auf die Indizes der Tabelle tbl_words der untersten Hierarchieebene, in welcher die Position und Anzahl der für die Darstellung der jeweiligen Wörter einzuschaltenden LEDs festgehalten ist.

Aus dieser Tabelle (Array) werden nacheinander die Bitmuster für die Wörter der anzuzeigenden Uhrzeit ausgelesen und seriell in die Schieberegister der Leuchtdioden eingespeist.

Die zip-Dateien WC24h_18x16_V2_Office_2003.zip und WC24h_18x16_V2_Office_2010.zip enthalten jeweils eine Excel und eine Access-Datenbank-Datei, in welchen ein Layout der Frontplatte sowie Tabellen mit den Positionsnummern der den einzelnen Wörtern zugeordneten LEDs enthalten sind.

== Verifikation, Validierung, Code-Generator ==

[[Datei:WC24h_Mock-up.jpeg|miniatur|Mock-up]] Bevor Frontplatten erstellt werden, erfolgt eine Prüfung der Buchstabenanordnung und der Tabellen für alle oben genannten Modi mit einer Simulation (Mock-up in C#.net, siehe Bild).

'''Der aktuelle Stand''' der Steuer-Tabellen kann auch online anhand von exemplarischen Uhrzeiten überprüft werden.

* [https://rawgit.com/TorstenC/94bc7ebb091784a2a1ad/raw/WC24h_16x16_Test.html WC24h_16x16_Test.html] auf GitHub
* [https://rawgit.com/TorstenC/1a59b9c73730eb8e144d/raw/WC24h_18x16_Test.html WC24h_18x16_Test.html] auf GitHub

Auf diesen '''statischen''' HTML-Seiten gibt es für jeden Modus 60 Exemplarische Uhrzeiten:
  00:00, 01:01, 02:02, …, 23:23, 00:24, 01:25, 02:26, …, 11:59

'''Verifikation''': Sind die Formulierungen und Wort-Anordnungen wie gewünscht?

'''Validierung''': Sind die Steuer-Tabellen fehlerfrei?

[[Datei:WC24h_uclock_de.png|miniatur|Interaktive WordClock24h]] Hier kann man sich '''interaktiv''' durch die Uhrzeiten klicken:

* [http://uclock.de/ uclock.de]
Der Stand des Frontplatten-Layouts ist hier 08.12.2014.









[[Datei:Wordclock2-cfg.png|miniatur|rechts|WordClock2 Exe Konfiguration]] Hier gibt es eine  Windows-Anwendung mit Simulationsmodus (ändern des Modus/Stunde/Minute per Taste) die auch als Screensaver benutzt werden kann nach umbennen der Exe:

* [https://rawgit.com/code-creator/wordclock2scrnv/master/WordClock2.zip https://rawgit.com/code-creator/wordclock2scrnv/master/WordClock2.zip]







Im Mock-up in C#.net ist auch ein '''Code-Generator''' integriert. Für µCs mit Von-Neumann-Architektur und Havard-Architektur werden unterschiedliche Dialekte benötigt, z.B. mit "progmem" für einige gcc-Toolketten.

* [https://gist.github.com/TorstenC/aec0724be4afcd1d7545 Codegenerator-Funktion] bei GitHub
* [https://gist.github.com/TorstenC/c45751a699af50fe9e64 tables.h (Von-Neumann, 18 x 16)] bei GitHub ([https://gist.githubusercontent.com/TorstenC/c45751a699af50fe9e64/raw/tables.h Ziel speichern unter…])
* [https://gist.github.com/TorstenC/620741027bf23899012a display.h (Von-Neumann, 18 x 16)] bei GitHub ([https://gist.githubusercontent.com/TorstenC/620741027bf23899012a/raw/display.h Ziel speichern unter…])
* [https://gist.github.com/TorstenC/0e44b1a5e11ba0dcd3d7 tables.h (Von-Neumann, 16 x 16)] bei GitHub ([https://gist.githubusercontent.com/TorstenC/0e44b1a5e11ba0dcd3d7/raw/tables.h Ziel speichern unter…])
* [https://gist.github.com/TorstenC/362a97d2c74a6b522fd6 display.h (Von-Neumann, 16 x 16)] bei GitHub ([https://gist.githubusercontent.com/TorstenC/362a97d2c74a6b522fd6/raw/display.h Ziel speichern unter…])

== Downloads ==

*Wordclock 16 x 16 LED-Matrix, 32 cm x 32 cm :*

* [[Datei:WC24h16x16.zip]]             16x16 Matrix, MS Office 2007/2010-Dateien, Update 28.11.2014

* [[Datei:WC24h16x16 Office 2003.zip]] 16x16 Matrix, MS Office 2002/2003-Dateien, Update 28.11.2014

* [[Datei:WC24h16x16_Bohr_&_Positionierschablone_32x32cm.zip]]  Bohr- und Positionierungsschablone für 16 x 16 Matrix (20mm x 20mm Raster)

*Wordclock 18 x 16 Matrix, 30 cm x 30 cm:*

* [[Datei:WC24h_18x16_V2_Office_2010.zip]] 18x16 Matrix, MS Office 2007/2010-Dateien, Update 09.12.2014

* [[Datei:WC24h_18x16_V2_Office_2003.zip]] 18x16 Matrix, MS Office 2002/2003-Dateien, Update 09.12.2014

* [[Datei:WC24h18x16_Frontplatte_Arial_45x45cm.pdf]] Frontplattenvorlage Maßstab 1:1 für Siebdruck, 450mm x 450 mm, 18x16 Matrix, Schriftfont "Arial", Update 11.12.2014

* [[Datei:WC24h18x16_Bohrplan_Frontplatte_45x45cm.pdf]]  Bohr- und Frässchablone Maßstab 1:1 für  MDF-Montageplatte 450mm x 450 mm, 18x16 Matrix, Update 11.12.2014