ＰＩＣの応用回路（２）　　････　　データロガー（その１）、電圧計：　ＡＤコンバーター、液晶表示器



　　１．　データロガーの作製：


　　データロガーは、各種のセンサから電圧信号を受け取り、演算を加え、データを ＬＣＤで表示したり、ＣＳＶ形式でパソコンへ送って処理しやすくする働きをする。　その入力側の基本形は、ＡＤコンバーターを通しての 電圧計（０−５Ｖなど（電源電圧）を（８ビットでは）１０２４分割する）であり、これに 各種のセンサからの電圧信号を処理する機能を付け加えると、非常に応用範囲の広いシステムが出来上がる。
　　出力側は、常時 結果を表示する 液晶表示器（ＬＣＤ）や７セグＬＥＤと共に、必要に応じて、パソコンにデータを送るための シリアル通信やＵＳＢ通信の機能を持たせる形となる。


　　（１）　液晶表示２チャンネル電圧計の作製：


　　�@　ＰＩＣの選定と接続回路図：

　　ＰＩＣ１６Ｆ８７７Ａは、ＡＤコンバーターとシリアル機能の両方を有し（ｃｆ． ＰＩＣ１２Ｆ６７５はシリアル無し、ＰＩＣ１６Ｆ６２８ＡはＡＤコンバーター無し）、ピン数が多く（４０ｐｉｎ）かさばる上、クロック生成器が不完全で水晶を必要とするが、汎用ポートが５組もあり、ＬＣＤのように多くのメモリを必要とするデータロガーにはふさわしいと思われる。（＊　ただし、シリアル通信は、シリアル出力端が無くてもプログラムで作ることができる。 温度計などの 機能が特化された専用器には、もっとコンパクトなＰＩＣを用いる。）

　　ＰＩＣ１６Ｆ８７７Ａの ポートＡをアナログ入力、ポートＢをＬＣＤ駆動、ポートＣをシリアル通信に割り当てた。（ポートＤ、Ｅは不使用）　アナログ入力は ＡＮ０、ＡＮ１の２本（２チャンネルとなる）、ＬＣＤ駆動は ＤＢ４〜７の４ビット・ドライブ、シリアルは ＴＸ（送信）、ＲＸ（受信）の２本だけとなる。　（＊　配線は複雑そうに見えるが、ピンさえ間違えなければ比較的簡単にできる。 プリント基板（ナマ基板）へのＩＣピッチの穴あけは、ユニバーサル基板を重ねてその上からφ．８ドリルで行なうと それほどずれない）



　　�A　ＡＤ変換 と 簡単な演算：

　　ＡＤ変換は、ｍａｉｎ関数の 各チャンネルごとに行なわれる。 チャンネル０では、ADCON0 の設定は、10000001 ： 上位桁から 右寄せ、電源電圧、−、−、チャンネル０、チャンネル０、変換終了、電源スイッチＯＮ、のようになる。チャンネル１では、10001001 となる。
　　＊　（追記）　ＡＤ変換後のデータを取り出す記述を、 ｖ＝（ＡＤＲＥＳＨ＜＜８）｜ＡＤＲＥＳＬ；　から　ｖ＝（ＡＤＲＥＳＨ＊２５６）＋ＡＤＲＥＳＬ；　に変更します。前者は、ＰＩＣのシフトレジスタの設計が悪くデータ取得ができないか不安定で、数値がふらつく原因となっている。
　　ＡＤコンバータの値は、電源電圧 ５Ｖを １０２４分割した値刻みの ０−１０２３ なので、５桁の作業領域を取ると、５００００/１０２４ ≒ ４９ をその値に掛けた数値、すなわち、変換結果 × ４９　を計算し、小数点を２番目に入れ、○．○○○Ｖ の表示とする。（＊　掛け算の最大値は、１０２３×４９＝５０１２７ で、２バイトの変数領域　６５５３５ 以下なので、オーバーフロしない）
　　小数点付きの計算はメモリを食うので、極力 整数型で計算する。

　　�B　液晶表示器の初期設定：

　　ＬＣＤは、多くの場合、起動時、転送単位が ８ビット・モードになっているので、４ビットしか接続していない上記の回路では、４ビット・モードに設定し直す必要がある。
　　ＬＣＤの ファンクションセットは、0,0,1,DL,N,F,0,0　で、 DL：転送単位（１： ８ビット、０： ４ビット）、Ｎ：表示行数（１： ２行、０： １行）、Ｆ： フォントのドット構成（１： ５×１０、０： ５×７） より、 0x03 = 0011 ｘｘｘｘ = 転送単位 ８ビット、 0x28 = 0010 1000 = （４ビット、２行、５×７ドット）　となる。
　　OPTION で、プリスケーラーを １/２５６ に設定（・ ＰＩＣ１６Ｆ６２８Ａでは クロック４ＭＨｚなので １/６４）して、ファンクションセット時のそれぞれの必要な時間をつぶす。（２０ＭＨｚの水晶発振子用であるが、１０ＭＨｚにしても問題ない。） このように、ＬＣＤの起動時の不確定な動作を、３度も設定命令を出して確実に８ビットにしてから、改めて４ビットに切り替える必要がある。

　　


　　�C　液晶表示プログラム：

　　ＡＤ変換や演算によって与えられた数値データを、文字データに変換して 液晶やシリアル通信に送る必要がある。このための関数群（ＡＰＩ）にまとめておくと便利である。

　　液晶表示のＡＰＩの一例として、
　　下図の左側は、８ビットのデータを 上位４ビット・下位４ビットに分けて ＬＣＤに送るための基本関数群で、ビジー・フラグ（ＬＣＤからの唯一の入力）を確認して 同期信号を出し 書き込み可能になるのを待って命令とデータを書き込む。（＊　随所に挿入されている ＮＯＰ（ ） はＬＣＤが遅いことによる時間調整のためで、発振周波数４ＭＨｚ以下では不要）

　　右側は、ｍａｉｎ関数で用いられる出力用関数群で、
　　　・　lcd_locate(x, y) ： ＬＣＤの書き込み位置（カーソルの位置）　・・・・　ｅｘ）　lcd_locate(0, 1) ：　２行目の先頭、　lcd_locate(7, 1) ：　２行目の８番目
　　　・　lcd_putchr(d) ：　１文字ｄ（８ビット）を書き込む　・・・　lcd_putchr('d') ：　１文字だけ
　　　・　lcd_puts(*s) ：　文字列を書き込む　　　・・・　lcd_puts("abcde fgh") ：　何文字でも良い（Ｃ言語文字列の最後は０）
　　　・　lcd_putv(v) ：　数値データを 文字列（４桁、小数点付き）に変換して書き込む

　　


　　また、次の ・　lcd_putui (ui, d) 　・・・ 数値 ｕｉ をｄ桁の１０進数で表示、　・　lcd_puthc(d) 　・・・　１６進数で表示、　・　lcd_lclr( l )　・・・　指定行ごとに全クリヤ（ＬＣＤ表示器は４０文字×２行）、　も有用な関数で、そのまま、あるいは、小数点やブランクなどの一部の変更で用いることができる。

　　

　　●　ソース：


　

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