魔改Zippo打火机为番茄计时器

好久没写和开源硬件有关的内容了，绞尽脑汁想了半天，感觉还不如自己动手做个什么。拿出年初在Adafruit网站9.95美刀买的硬币大小的Arduino Gemma单片机琢磨了一会儿，觉得这个大小再加上颗3V纽扣电池，应该可以塞进我珍藏的一个Zippo打火机里，做个有趣的项目。

于是赶紧翻箱倒柜，把那个火机找了出来。说起来包爸也曾是个烟民，九几年白猴君回国探亲，送了我这个经典款的Zippo打火机。结婚后包爸就不再抽烟了，这个火机也束之高阁。一晃八九年过去，今天拿出来再次把玩，感觉机械部件运转灵活，声音清脆，闲放着真是可惜了。又回想了一会儿以前用这个火机打着火苗的情形，灵感有了：决定把火机内部储油的棉花取出，放Gemma和纽扣电池，灯芯换成LED，做成一个番茄工作法的计时器。

所谓番茄工作法，是一种旨在提高工作效率的方法，即每次只选择一个特定的工作项目，专注持续工作25分钟，休息5分钟，然后再工作25分钟，休息5分钟，以此循环……

所需材料

• Zippo打火机
• Gemma单片机
• 发光二极管LED
• 220欧姆电阻
• CR2032纽扣电池
• GPS-14B常闭磁控开关
• 小块磁铁
• 5类网线
• 电烙铁、焊锡、快干胶、剪线器等工具

电路图

代码

代码分为几个部分：

• 起始部分定义了一些常量和变量，currentTime和previousTime变量存储的是当前的时间（毫秒数），按理说应定义为unsigned long类型，否则一直增长下去（5天左右）会溢出。但是因为需要和常量workTime，restTime做除法，得出小于1的小数做判断，按Processing语言的限制，只能使用float类型。好在这个程序应该不会连续用这么长时间，就算是忘了关，纽扣电池也不见得能撑那么长久，所以倒不至于出问题；
• setup()定义了硬件配置；
• loop()是循环执行的主程序，在简短（0.5秒）间隔后，连续调用work()和rest()两个子程序；
• work()是工作时段，只要在workTime常量规定的时间内，就会执行让LED进行呼吸效果的闪烁；
• calculateBreathLength()将整个workTime平均分为5份，根据当前时间算出现在所处的位置，然后返回呼吸长度时间（秒数）。越接近（工作时段）结束时，呼吸频率越快（时间短）；
• breath()是LED呼吸灯效果，接受变量l为参数进行调用，在此参数给定的秒数内，分十级亮度，逐渐明亮再逐渐熄灭；
• rest()是休息时间，在restTime常量规定的时间内，让LED闪亮；
• blink()让LED以固定亮度闪亮和熄灭。

代码如下：

const float workTime=1500000;  
const float restTime=300000;  
int ledPin=0;  
const int breathInterval[5]={5, 4, 3, 2, 1};  
float previousTime=0;  
float currentTime;

void setup() {  
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop(){  
  delay(500);  
  work();
  rest();
}

void work() {  
  //flash led for working time  
  currentTime=millis();
  while((currentTime-previousTime)<=workTime) {
    breath(calculateBreathLength());
    currentTime=millis();
  }
  previousTime=currentTime;
}

void breath(int l) {  
  //led breath  
  int breathI=l*1000/2/10;
  for (int i=0;i<=240;i=i+24) {
    analogWrite(ledPin, i);
    delay(breathI);
  }
  for (int i=240;i>=0;i=i-24) {
    analogWrite(ledPin, i);
    delay(breathI);
  }
}

int calculateBreathLength() {  
  //calculate every breath's lasting seconds
  float s=(currentTime-previousTime)/workTime;  
  int stage;
  if (s>=0.8) {
    stage=4;
  } else {
    if (s>=0.6) {
      stage=3;
    } else {
      if (s>=0.4) {
        stage=2;
      } else {
        if (s>=0.2) {
          stage=1;
        } else {
          stage=0;
        }
      }
    }
  }
  return breathInterval[stage];
}

void rest() {  
  //flash led for resting time
  delay(500);
  currentTime=millis();
  while((currentTime-previousTime)<=restTime) {
    blink();
    currentTime=millis();
  }
  previousTime=currentTime;
}

void blink() {  
  //blink led
  analogWrite(ledPin, 0);
  delay(1000);
  analogWrite(ledPin, 120);
  delay(1000);
}

因为Gemma在Arduino IDE中无法使用串口监视器进行输出，程序一旦出问题，都没法输出一下变量进行debug。所以代码调试我是在旧的Arduino Duemilanove板上进行的，没问题后再重新编译传输到Gemma里。

硬件组装

1. 打开Zippo火机，拆下吸收火机油的棉花、灯芯和底部防漏垫；
2. 用一根网线截取合适长度，取出4根线穿过灯芯孔；
3. 发光LED正极串联一个220欧姆的电阻，焊接一根露出来的网线，负极焊接另一根线。正极和电阻焊接的线在火机内部的一头接Gemma的D0口，负极引线的另一头接Gemma的GND口；
4. 火机外另两根线焊接磁控开关，调整开关位置，贴着火机防风口围壁内侧固定好；
5. 在火机上盖内侧，用快干胶垂直固定好一块小磁铁，注意上盖盖好时，磁极位置正好能对着刚才固定好的磁控开关；
6. 磁控开关通向火机内部的线头分别接纽扣电池正极和Gemma的电源口；
7. 纽扣电池负极引短线焊接在Gemma的GND口；
8. Gemma和纽扣电池分别用小塑料口袋封装，确保绝缘，装入火机内部。

完成效果

就是这样，火机盖弹开后，常闭磁控开关会连通电源，为Gemma供电，程序开始运行。在25分钟工作时段内，LED会以呼吸灯形式闪亮，越接近工作时间结束，呼吸频率越快。

进入休息时段，LED以固定亮度亮1秒，暗1秒持续到此时段结束，然后再次进入工作时段。

火机盖盖上后，磁控开关断电，程序停止运行。

下一步打算给火机配个木头的底座，摆在桌面上，工作时使用，算是用新技术复活了一个老物件。

注：Zippo图片来自flickr