楽しむ電子遊戯（５）

PIC16F84電子遊戯（５）

最終更新日：２００１年１月７日

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９９分タイマーを作ろう

今回より本格的な製作に取り掛かりましょう。
ここのＨＰのポリシーとしては７２ｍｍＸ４７ｍｍの名刺サイズの穴明き基板で出来る製作を目指します。
まずは回路図を見て下さい。ソフト作成を重視しますのでハードはさらりといきましょう。

（９９分タイマー回路図）

回路のポイントだけ説明します。まず数字を表示する７セグメントＬＥＤはデコーダ・ドライバＩＣ(74HC4511)で駆動します。マイコンのポート数を補うのとソフトが簡単になる効果を狙います。ＬＥＤはカソードコモンタイプです。一桁づつダイナミック点灯します。
キーは３個付けます。それぞれの用途は後で説明します。
タイマーがタイムアップした時の音を何にしようと考えていたのですが、ここは簡単にするために３端子オルゴールＩＣ(UM66T32L)を使用します。
単品では入手出来るかわかりませんが、電子工作のキットなどでこのＩＣが３種類入っているのがありましたので今回はそれを使用しました。
皆さんもこの辺はオリジナルを考えて見て下さい。
（ひょっとしてうまく鳴らないときは回路を変更するかもしれません。）
ではハード部分の完成写真を見て下さい。（ソフトは入ってないのでまだ動きません。）

基板をスペーサーで挟んだ格好にしました。下側の基板はケースの役目をしているだけです。とりあえず電池ＢＯＸを両面テープで固定しました。
圧電ブザーは電池ＢＯＸの側面に取り付けました。
これでケース無しでも実用に耐える格好になりました。

９９分タイマーの基本仕様

ハードが準備出来ましたので、この製作の基本仕様を考えましょう。
１）最大９９分がセット可能な減算タイマーです。減算表示は１秒ごとです。
２）設定は１分単位です。設定時間を早めるために１０分と１分を別々に設定出来ます。
３）ＬＥＤ表示は分、秒の表示を行います。
４）１０分と１分のキーを同時に押せば、００分に戻ります。
５）タイマーはSTART/STOPキーでスタート・ストップ出来ます。
６）タイマーが００分００秒になればアラーム音を鳴らします。START/STOPキーでアラーム音を止めることが出来ます。
７）タイマー減算時には１０分、１分のキーは効かないようにします。
以上基本的はタイマー仕様としました。ソフト作成途中で都合が悪くなれば随時仕様修正することにします。

９９分タイマーのポート割付

回路図に従ってマイコンのポートを割り付けましょう。

ポート名	入出力	機能
RA0	OUT	タイムアップ出力
RA1	OUT	N.C.
RA2	IN	SW3(START/STOP)
RA3	IN	SW2（＋１分）
RA4	IN	SW1（＋１０分）
RB0	OUT	７セグ駆動
RB1	OUT	７セグ駆動
RB2	OUT	７セグ駆動
RB3	OUT	７セグ駆動
RB4	OUT	１秒選択
RB5	OUT	１０秒選択
RB5	OUT	１分選択
RB7	OUT	１０分選択

（９９分タイマーのポート設定）

９９分タイマーのポートの方向設定

ではソフト上でのポートの方向をレジスタに設定します。入力は「１」、出力は「０」です。

---	---	---	PA4	PA3	PA2	PA1	PA0
---	---	---	1	1	1	0	0

(TRISA)

PB7	PB6	PB5	PB4	PB3	PB2	PB1	PB0
0	0	0	0	0	0	0	0

(TRISB)

９９分タイマーのタイマー割り込みの設定

今回のタイマーの表示精度は１秒です。出来るだけ簡単に１秒を得るためのタイマー割り込みを考えます。
タイマー割り込みの基本となるプリスケーラ値をまず１２８分周にします。
発振子が４ＭＨｚ時基本クロックは1usecなので、128usecごとにタイマーカウンタがアップします。その他の設定はテストボードの時と同じにします。（詳しくはテストボードのページを参照して下さい。）
ではレジスタにデータを設定しましょう。

RBPU	INTEDG	TOCS	TOSE	PSA	PS2-0
1	0	0	0	0	1	1	0

（OPTION_REG）

さて１秒を作る方法を考えましょう。まず128usecのタイマーカウントアップを使用して20msecごとにタイマー割り込みを掛けるようにします。
128usec x 156 = 19.968msec
128usecを156カウントして約20msecにします。
正確には20msecではありませんが、ひとまずこれで決めます。
次にこのタイマー割り込みを50回カウントして約１秒にします。
19.968msec x 50 = 0.9984sec
９９分でどれほどの誤差か計算しますと
0.9984sec x 99 x 60 = 5930.496sec
となり約１０秒です。１０秒というと誤差が大きいように見えますが、１０分では約１秒ですので実用上は全く問題ないと考えます。

次に定数を設定します。まず20msecの割り込みを掛けるためにタイマーカウンタに設定する初期値です。タイマー割り込みはタイマーカウンタがオーバーフローするごとに掛かります。従って初期値を255-156 = 99 = 63HにすればＯＫです。

tm0_setdata

63H

(tm0_setdata)

次に１秒を刻むための初期値データです。50 = 32Hです。

cnt_setdata

32H

(cnt_setdata)

このタイマー割り込み処理で使用する作業ＲＡＭを設定します。
１秒のカウントのために、20mscの割り込みを何回カウントしたかのＲＡＭが必要になります。これはcnt_setdataの初期値から減算してカウントします。ここのＲＡＭが「０」になれば１秒経ったことになります。

count_data

１秒カウントまでの残り

(count_data)

９９分タイマーのポート初期設定

マイコンが動作してからのポートの初期状態を設定します。
PORTAで出力として使用しているのはRA0のみですが入力には影響しないのでPORTA全体をLに設定します。
PORTBは後述するＬＥＤ表示ルーチンで順次表示処理を行う時に制御しますが、とりあえずは次のように設定しましょう。

PORTA	PORTB
00H	F0H

（ポート初期設定）

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