Двоичные часы: время на восьми светодиодах

Покупные двоичные часы у меня жили на полке два года: две колонки огоньков, левые — часы, правые — минуты, и каждый светодиод — степень двойки. Считывается такая штука медленнее стрелок, зато честнее любого цифрового дисплея показывает, что время — число. Когда собрал свою на Uno, упёрся в арифметику сразу: часы 0–23 просят пять бит, минуты 0–59 — шесть, вместе одиннадцать, а шкала из восьми светодиодов — это восемь бит. Показывать время целиком не на что, и это не тупик, а условие игры.

Соберём часы в упрощённом виде: шкала по очереди показывает либо часы (0–23, пять бит), либо минуты пятёрками (0–11, четыре бита) — как в классических двоичных часах-браслетах, где минуты делят на пятёрки, чтобы читалось быстрее. Кнопка D2 переключает показ, секунды тикают на millis(), а стартовое время заводится через Serial.parseInt — и если его не завести, часы стартуют с 00:00. Шкала — та же, что в уроке про бегущие огни, восемь светодиодов на цифровых пинах через резисторы 220 Ом.

Считаем по той же логике степеней двойки, что и в прошлом уроке. Часы живут в 0–23: четырёх бит хватает на 0–15, пяти — на 0–31, значит, пять бит. Минуты 0–59: пять бит дают только 0–31, шесть — 0–63, значит, шесть. Секундам тоже нужно шесть. Сумма 5 + 6 = 11 бит на часы и минуты — на восемь светодиодов не помещается, потому и поочерёдный показ.

Минуты пятёрками — это целочисленное деление: minuty / 5 даёт 0–11, четыре бита, а точность показа — та самая пятёрка минут. Для кухонных часов это нормально, для таймера варки яиц уже нет, и тут надо быть честным с собой: минуты целиком (шесть бит) тоже влезают в восемь светодиодов, просто по очереди с часами. Пятёрки я оставил из уважения к классике — они читаются быстрее, потому что битов меньше, — а минуты без округления останутся вам задачей на доработку: поменять одну строку.

Время в этом скетче — три счётчика и один таймер на millis(): раз в 1000 мс секунда прибавляет единицу, набралось 60 — сброс и минута, набралось 60 минут — сброс и час, 24 часа — полночь. Паттерн тот же, что в уроке про millis() вместо delay: loop() не спит ни секунды, кнопка опрашивается каждый проход. Про то, как долго так часы держат ход и от чего уезжает кварц, у нас есть отдельный разбор — часы без модуля на millis: там же лежит завод времени делением и остатком, на который я опирался.

Завод времени берёт два числа из монитора: Serial.parseInt() читает часы, второй вызов — минуты. У parseInt есть два свойства, о которых стоит знать заранее. Первое: если данных нет, он ждёт до 1000 мс и возвращает 0 — не введёте время, часы честно стартуют с 00:00. Второе: нецифровые символы он пропускает, поэтому заводится даже строка 14:35 — двоеточие просто перепрыгивается. Числа обжимаются constrain-ом: 99 часов превратятся в 23, минус — в ноль; механика parseInt с примерами разбиралась в уроке про чтение чисел из Serial.

Два решения здесь стоит разобрать, потому что они повторятся в любом проекте с индикацией. Первое: vyvesti() перерисовывает все восемь бит целиком, а не «догорает» частично — на шкале за минуту меняются один-два огонька, но полная перерисовка стоит пары микросекунд и исключает рассинхрон, когда в байте число, а на светодиодах чужая картинка. Второе: кнопка читается по фронту HIGH-LOW с проверкой prevBtn и паузой 30 мс — иначе удержание листало бы показы десятки раз в секунду. Полный разбор дребезга и фронта — в уроке про дребезг кнопки.

Печать времени в журнале устроена тройкой chas/min/pokaz — секунд я не печатаю нарочно: строка раз в секунду читаема, а с секундами журнал превращается в шум. Тернарник в pechat() выбирает подпись показа; если такая строка непривычна, замените его обычным if — разницы в поведении нет. И обратите внимание на типы: chasy, minuty, sekundy — byte, потому что диапазоны 0–23 и 0–59 влезают в один байт с запасом, о чём шла речь в первом уроке кластера.