PIC16F84電子遊戯（４３-４７）
最終更新日：２００１年１１月４日
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）を作ろう
いよいよ仮面ライダーシステム・その２の製作に取り掛かります。
今回はちょっと趣向を変えて（というより、昔のまんま？）ＬＥＤの表示装置を作りましょう。
今年の夏に名古屋方面に出張に行ったときに、ジャンク屋で２色表示の１６ｘ１６ドットマトリックスＬＥＤモジュールを密かに購入しておりました。今回はこれを使って、マルチ（３色表示が出来るという意味）マトリックス２５６を製作しましょう。
さて、２色表示のＬＥＤはジャンク品なので、品番などはわかりません。
試行錯誤でＬＥＤ表示の足をチェックしていたら、なんとかアノードコモンの２色ＬＥＤが組み込まれていることがわかりました。
それが１６行１６列あるわけです。
これをPIC16F84のポート数で駆動する方法を考えなければいけないのです。
色々考えた結果、ラッチ付きのシフトレジスタを使うことにしました。
まずは回路図を見て下さい。
（仮面ライダーシステム・その２・マルチマトリックスの回路図）
シフトレジスタは７４ＨＣ４０９４を使います。８ビットシリアル入力/パラレル出力シフトレジスタ（出力ラッチ付き）を２個直列にして１６ビットのシリアル/パラレル変換器として使います。ラッチ付きなので、制御が少しですが簡単になります。
これぞれの色ごと（赤色、緑色）に１６ビットのデータをラッチします。
スキャン側は今までのマトリックスの製作と同様に７４ＨＣ１５４を使用して、一列ごとに駆動していきます。詳しくは後ほど説明いたします。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の完成姿
（完成姿と内部回路とジャックの写真）
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の概要
１６ｘ１６ドットマトリックスＬＥＤに３色を駆使して文字を表示させましょう。
もちろん文字は右から左にスクロールします。
今回も外部から制御するコネクタを設けています。
せっかく３色の色が表示可能なのですから、ソフトをちょっと工夫して簡単な制御でいろんなバリエーションの文字表示をしましょう。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の基本仕様
基本的に今まで製作したマトリックスと同様なのですが、基本仕様の説明をします。
１）２色ＬＥＤを駆使しながら３色表示による文字表示を行います。
文字は右から左にスクロールします。
２）ＳＷ１を押すと文字表示を始めます。一連の表示は約２０秒で自動的に終了します。
「ＩＮ」端子からＳＷ１を押す操作をリモート操作することが出来ます。
文字表示中にＳＷ１を押せばスクロールは停止します。（そうです、写真撮影用ですね。）
もう一度押せばスクロールが再開されます。スクロール停止中は時間がカウントされないので決してスクロールを止めたままにしないようにしましょう。
３）ＳＷ２を押すと表示モードを変更することが出来ます。表示モードは８パターンあります。
今回は「ＩＮ」「ＯＵＴ」を並列に設けていますので、他のライダーシステムに接続することを可能にしています。但し、Ｖ３の時のように動作終了後の「ＯＵＴ２」の端子は設けておりません。
一応動作チャートを記します。
（動作チャート）
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）のポート割り付け
ポート名 入出力 機能
RA0 OUT ７４ＨＣ１５４駆動（Ａ）
RA1 OUT ７４ＨＣ１５４駆動（Ｂ）
RA2 OUT ７４ＨＣ１５４駆動（Ｃ）
RA3 OUT ７４ＨＣ１５４駆動（Ｄ）
RA4 OUT ７４ＨＣ１５４制御
RB0 OUT シフトレジスタクロック
RB1 OUT シフトレジスタデータ
RB2 OUT 緑ＬＥＤデータラッチ
RB3 OUT 赤ＬＥＤデータラッチ
RB4 OUT N.C.
RB5 IN ＳＷ２（表示モード変更）
RB6 IN ＳＷ１（アクションスタート）
RB7 IN 「ＩＮ」
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）のシフトレジスタへの動作
表示データはシフトレジスタに順次データを送り込むことにより実現しています。
その動作を簡単に示します。
緑色ＬＥＤのデータを１６ビット分順次シフトレジスタに送り込む
緑色ＬＥＤ用のシフトレジスタをラッチする
赤色ＬＥＤのデータを１６ビット分順次シフトレジスタに送り込む
赤色ＬＥＤ用のシフトレジスタをラッチする
この動作を列ごとに行うことにより、面での表示を行っています。
このシフトレジスタはラッチ機能があるため、クロック出力とデータ出力端子は緑色ＬＥＤ用、赤色ＬＥＤ用のそれぞれのシフトレジスタに対して個別に行う必要がなく、入出力ポートの少ないPIC16F84で駆動するにはベストではないでしょうか。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の表示文字データ
今回は２色ＬＥＤを使用しますので、ＬＥＤに対する表示データを作成するのに大変苦労しました。いつもはグラフ用紙などの格子状のものに手書きで書き込んでデータ値を計算していたのですが、今回は膨大な（？）量になるため、エクセルで自動計算させる表を作ってしまいました。まずはその一部をごらん下さい。
私の製作では「仮面ライダー登場」と表示させる予定でいます。
上図のように緑色ＬＥＤを点灯させたいときは「１」を、赤色ＬＥＤを点灯させたいときは「２」とエクセルのマスに記入すると自動的にPICに指定すべきデータを文字の下部に表示するようにしました。一応処理を簡単にするためにデータ上では「緑色」と「赤色」の重なった「橙色」は指定出来ません。しなしながらこれらのデータのみで８パターンもの表示をしてしまう表示モード切り換え機能も考えていますので、データ的にはこれで充分です。
私の使ったエクセルのソフトもここで公開しておきます。圧縮していますので、展開してお使いください。皆さんもこのソフトで自分の好きな文字を定義しましょう。
データ作成ソフト（エクセル）のダウンロード：kamen.lzh(21kB)
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の表示モード切り換え
表示のバリエーションを増やすために、少ないデータで工夫しています。
ＬＥＤへの表示データとして、上図からもわかるように緑色ＬＥＤ用、赤色ＬＥＤ用のデータがそれぞれあります。
それぞれのデータをどのシフトレジスタに送り込むかによって表示バリエーションを変えています。
表示モード 緑色シフトレジスタ 赤色シフトレジスタ 表示内容
モード１ 緑色データ 赤色データ 緑縁取りの赤文字
モード２ 赤色データ 赤色データ 橙文字
モード３ 緑色データ 無し 緑縁取り
モード４ 無し 赤色データ 赤文字
モード５ 赤色データ 無し 赤縁取り
モード６ 無し 緑色データ 緑文字
モード７ 赤色データ 緑色データ 赤縁取りの緑文字
モード８ 緑色データ 緑色データ 橙縁取り
（表示バリエーション）
ここで実際の表示がどのようなものか見ていただきましょう。
（赤色と橙色が判別しにくくて申し訳ございません）
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の割り込み処理
今回のマルチマトリックスの割り込みでは大きく二つの処理を行っています。
まず一つ目は割り込みが入るごとにカウンタをインクリメントしてトータルの動作時間をカウントする部分です。
int_count2 int_count1
タイマー割り込み時間カウント２ タイマー割り込み時間カウント１
「int_count1,int_count2」を約２０ｍｓｅｃの割り込みが入るごとにインクリメントします。
トータル１６ビットのカウンタですが、メインルーチンで１０ビット目をチェックすることにより、約２０秒の時間を得ることが出来ます。
二つ目はスクロールを移動する時間をカウントする部分です。
acount2 acount1
スクロール時間カウント２ スクロール時間カウント１
一応１６ビットは用意しましたが、スクロールする時間が速いので、実際には２ビット目をチェックして約８０ｍｓｅｃの時間を得ることが出来ます。
このタイミングで左に文字を１行スクロールします。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）のスクロール処理
実際の処理はＬＥＤの左表示スタートのデータ位置を変えることによって、文字がスクロールしているように見せています。
文字データ上のデータの並びは左データから順に並んでいます。
スクロール時間（約８０ｍｓｅｃ）ごとに、表示スタートオフセットを「０から１５」に変化させています。オフセット「１５」の次は文字位置をインクリメントしてオフセットは「０」にしています。
zurasu moji_count
ＬＥＤ左の表示オフセット 表示文字位置
表示文字位置は８文字表示後「０」にクリアします。私はたまたま８文字表示させているだけなので、このあたりは皆さんの好みで改造して下さい。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）のＳＷ２の動作
ＳＷ２は表示モードを切り換えています。「disp_mode」のビットの立つ位置を変えることによって８種類の表示モードを切り換えています。
disp_mode
7 6 5 4 3 2 1 0
モード8 モード7 モード6 モード5 モード4 モード3 モード2 モード1
ビットの立つ位置はデータを左シフトすることにより変化させます。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）のＳＷ１の動作
ソフト的にはストップモードからはＳＷ２でもＳＷ１でも立ち上がることが出来ます。
外部接続出来るのはＳＷ１と同等の処理が出来るポートにしていますので、とりあえずＳＷ１をアクションスタートのスイッチとしておきます。
そこで、アクション動作中にはＳＷ１は無用のスイッチとなってしまうので、写真撮影用の意味も含めてこのスイッチにアクション一時停止の機能を新たに設けることにします。
run_mode
7 6 5 4 3 2 1 0
- - - - - - - アクション一時停止
０ビット目が「０」の時アクション動作、「１」の時アクション一時停止とします。
アクション一時停止中は割り込みが入っても割り込み内での処理をしないようにすることによって文字のスクロールを止めています。
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の全ソースリスト公開
上記の内容と前回の説明を理解できればソースを読むことは簡単と思います。
いつもいっておりますがソースは私からのひとつの提案にすぎません。皆さんで自由に改造してみて下さい。今回も長くなるので別ページにしました。
ソースリストはこちらへ
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）の全ＨＥＸコード
ＨＥＸコードです。メモ帳などのテキストエディタにコピー＆ペーストしてファイルすればPICに書き込めるデータに出来ます。 
:020000002A28AC
:080008008C0003088D000B11B0
:1000100063308100101825280130AD07031C122819
:100020000130AE07013093070318940A131D2528E9
:100030009A0AE7201A08103C031D2528F820960A82
:100040001608083C031D2528F2200D0883008C0E9D
:100050000C0E0900AA23FF308500C0308600B523AE
:10006000EB20E720F220F520F820003090008B13E1
:1000700000008B1200000B1100000B1000008B150C
:100080000000EE20C03086000000630000008B11ED
:1000900000008B1700008B160000F220061F4E2870
:1000A0002E193728861A5B28E120E120861A5B2862
:1000B000FB20861E5928061B6428E120E120061B30
:1000C00064280121061F62282003103885000615C8
:1000D00000008615000019187C289918872819191E
:1000E000922899199D28191AA828991AB328191B1A
:1000F000BE28991BC928C9282E210721CD210721F7
:10010000061100006C2207210B230721D4286C2242
:1001100007210B230721061100006C2207210B2366
:100120000721D4282E210721CD2107210611000007
:10013000FF300721FF300721D428FF300721FF308F
:100140000721061100006C2207210B230721D42868
:10015000FF300721FF300721061100002E21072163
:10016000CD210721D4286C2207210B23072106115A
:100170000000FF300721FF300721D4286C2207211F
:100180000B230721061100002E210721CD21072175
:10019000D4282E210721CD210721061100002E2170
:1001A0000721CD210721D428861100000512000067
:1001B000E12005160000A0030319DF286428EB20C6
:1001C0005028FF3095000000950BE3280800003010
:1001D0009300940008001030A00008000030AD002B
:1001E000AE000800003096000800013099000800B9
:1001F00000309A000800991FFE28F5280310990D79
:100200000800101C052910100800101408009800A0
:100210008610981B861429218610181B8614292104
:100220008610981A861429218610181A86142921F6
:1002300086109819861429218610181986142921E8
:1002400086109818861429218610181886142921DA
:10025000080006140000061000000800200897009F
:10026000160E97071A0897073C30970701308A0047
:1002700003188A0A170882000034FF34FE348034E1
:10028000BF34BF3498349F34A734B3349F34CC3454
:100290009F34B334A0348F34FF34FF348034BF3400
:1002A000BF34A034BF34BF34A534A534BF34BF3409
:1002B000A034BF34BF348034FF34FF34FF34FE3405
:1002C000FE348E34AE34AE34A634B6349034DC34DE
:1002D000CF34E334F834FF34FF34FF34FF34F834E0
:1002E000FA34FA34FB34F9348134BF34BF34803407
:1002F000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF348C34D9
:10030000AD34AD34A434B5349134DB34CE34EF3471
:10031000EB34E034FF34FF34FF34FF34FF34FE3479
:10032000FC34FD34FD34FD34FD34FD34FD34FD3446
:10033000FD34FD34FC34FF34FF34FF348E34AE34EE
:10034000A034A734AF34BD34B534B534BD34AF3484
:10035000A734A034AE348E34FF34FF34E334EB34AE
:10036000E834EF34C734D4349E34AF34B7349E34D9
:10037000AE34BE349E34C034FF34FF34FF34FF3417
:10038000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF34D5
:10039000FF34FF34FF34FF34FF3420089700160E7B
:1003A00097071A089707DB30970701308A00031870
:1003B0008A0A170882000034FF343F348F34E33454
:1003C000FB341B34FB34FB34CB34CB344B34CB34D5
:1003D000CB340B34E334FF34FF340334CB34CB342D
:1003E0004B34CB34FB347B344B34CB34CB344B34B5
:1003F000CB34CB340334FF34FF34FF343F34873401
:100400009734973497349734973497349734973494
:1004100087343F34FF34FF34FF34FF34FF34FF347C
:100420007F347F343F349F34CF34E73433349B34CC
:10043000CB34E334FF34FF34FF34FF347F343F34B4
:100440008F34E3347B345B3443344334DB34DB3488
:100450001B34DB34C334FF34FF34FF343F34BF3448
:10046000BF343F347F347F347F347F347F347F34F4
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:1004B000FB3483343F34FF34FF34FF34FF34FF34E4
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:1004E0001A0897077A30970702308A0003188A0A99
:1004F000170882000034FF34FF34FF34C034C034A6
:10050000E734E034D834CC34E034F334E034CC3461
:10051000DF34FF34FF34FF34FF34C034C034DF3401
:10052000C034C034DA34DA34C034C034DF34C034D8
:10053000C034FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF3462
:10054000DF34DF34DF34CF34EF34E334F034FC34E1
:10055000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FD34FD3407
:10056000FC34FE34FE34C034C034FF34FF34FF3476
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:10058000DF34CE34EE34E434F134F034F434FF3478
:10059000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF34FE34C4
:1005A000FE34FE34FE34FE34FE34FE34FE34FE34BB
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:100700008734A734A7348F348F340F345F347F3469
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:100720003F340734073457345734073407347F34A1
:10073000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF3421
:10074000FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF34FF3411
:10075000FF34FF34831685018601861700000617D3
:100760000000861600008312080083168630810080
:080770008312633081000800D0
:02400E00F13F80
:00000001FF
(V3mat.hex)
仮面ライダーシステム・その２（マルチマトリックス）とＶ３との連動
前回の製作の「Ｖ３システム」と連動させてみましょう。
動作のトリガは「Ｖ３」側が受け持つとして接続します。
接続にはモノラルのケーブルが必要です。私はモノラルジャックとシールド線を別々に購入して自作しました。長さは１ｍ程度です。（自作のほうが断然安いです。）
では「Ｖ３」のＯＵＴ１と「マルチマトリックス」のＩＮをケーブルで接続しましょう。
（コネクタ接続時に動いてしまうのはご愛嬌です。）
ここで「Ｖ３」のＳＷ１を押せば同時にＶ３とマルチマトリックスが動作します。
なぜか動作終了時間が違いますが、これもご愛嬌ということで・・・・
ではその全貌をご覧下さい。
（ちなみにＯＵＴ２に接続すればＶ３のアクション終了後マルチマトリックスが動作を始めます。ふたつではバリエーションが少ないですが、もっとユニットが増えれば接続の仕方にも楽しみが出てきます。）
このようにして「仮面ライダーシステム」はどんどん広がって行きます。
すでにほかの仮面ライダーが準備済みで、トリガとなるセンサーユニットの企画もしております。さらに音声再生ユニットも追加して・・・・・
どうでしょうか、この「仮面ライダーシステム」は永遠に広がっていくのです。
ということで、今回はここまでとしましょう。
これからも益々面白くなる「PIC16F84電子遊戯」をよろしくお願いいたします。
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