Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋
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ロータリィーエンコーダを回すのは面倒だ！！
（ロータリィーエンコーダー信号発生器の製作）
ＤＤＳキット と PIC DDSコントロールキット を製作しました。 |
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AKI-PICプログラマーキットを製作したものの、まだ一度もワンチップマイコンPIC16F84を使ったことがありません。 |
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ワンチップマイコンPIC16F84を使って、アップ・ダウンスイッチでロータリィーエンコーダーの信号を発生させてやろう。 |
というわけで、
ロータリィーエンコーダー信号発生器の製作
さて、どのようなものを作るかコンセプトを考えます。 でも、初めてのＰＩＣ１６ファミリーのワンチップマイコンです。 アーキテクチャもこのアセンブラも初めての経験となります。 さて、どうなることやら。
【アーキテクチャ検討】
| 項 目 | 目 標 | 対 応 | ||
| 製 作 容易化 |
ここは田舎です。 田舎にとっての特殊部品の使用は御法度。 部品点数も低減。 |
発振はＣＲ発振とします。当然、水晶振動子やセラロックを使いません。 今回の用途では周波数の安定性は要求されないのでＣＲ発振で十分ですね。 入力信号用プルアップ抵抗は無駄。 入力はポートＢにしてプルアップをイネーブルに設定します。 よって、出力はポートＡを割り当てます。 |
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| 入力 | 新たに追加するアップ・ダウンスイッチとキットに付属のロータリィーエンコーダ(ALPS EC16B)のどちらも入力ディバイスとして利用したい。 | 入力信号はポートチェンジ割込機能付きのＲＢ４〜ＲＢ７に割り当てましょう。 (ただし、ポートチェンジ割込機能は未使用。) ＲＢ４ ： ＲＥ１の入力 ＲＢ６ ： アップスイッチの入力 |
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| 入力 | アップ・ダウンスイッチを押している期間、カウントアップ・ダウンするためのロータリィーエンコーダ信号を発生させたい。 | アップ・ダウンスイッチはモーメンタリィタイプ(スイッチを押している間のみ接点が閉じるタイプ)とします。外観を問わなければタクトスイッチで十分ですね。 | ||
| 操作性 | アップ・ダウンスイッチを押してカウントアップ・ダウンするカウント間隔は、最初はゆっくり徐々に速くカウントさせたい。 | 最終的に１１段階切替えにしました。 | ||
| 操作性 | カウント用クロックの周波数を切り替えたい。 | ＲＢ０・ＲＢ１・ＲＢ２の入力を読み込んで、オプションレジスタのプリスケーラ分周比設定ビットを設定できるようにしましょう。
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| 操作性 | カウント間隔の最大間隔と最小間隔の間隔比を切り替えたい。 | ＲＢ３の入力を読み込んで、下記の２つのうちの一方を選択できるようにします。 Low ： ２０：１ |
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| 出力 | ロータリィーエンコーダと同じ信号を出力させなければいけませんね。 | 出力はＲＡ０、ＲＡ１に割付。 ＲＡ０ ： ＲＥ１相当出力 ロータリィーエンコーダのクリック安定点では接点開となっています。よって、電源投入時の出力信号はHighレベルとします。 |
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| 出力 | ものはついでにＵＰパルス・ＤＯＷＮパルスを出力させておこう。 | この出力はＲＡ２、ＲＡ３に割付けます。 ＲＡ２ ： ＵＰ相当出力 今のところ使い道が有るわけではありませんが、ロータリィーエンコーダ信号・アップ・ダウンスイッチから方向毎に分離されたパルス信号（ＵＰ／ＤＯＷＮ信号）を得ることができます。 ロータリィーエンコーダのクリック安定点間で２パスルを発生します。また、電源投入時はLowレベルとします。 |
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| 出力 | ちょっと自信がないので、プログラムが動作している事を目視で確認したい。 | 出力のLow/Highレベルを周期的に変化してプログラムが正常に動作することを確認できるようにします。 この出力にＬＥＤを付けて点滅させることでプログラムの動作確認が可能となります。 ソフトタイマにより出力ＲＡ４の出力トランジスタを周期的にオンオフします。（ＲＡ４はオープンドレイン出力なのでシンク側のみの出力。電圧出力するにはプルアップ抵抗が必要。） |
【ハード開発】
今回製作したロータリィーエンコーダ信号発生器の回路図を下図に記載します。
図１ ロータリィーエンコーダ信号発生器の回路図
実際に作った回路(？)のうち、ＩＣ１の部分の画像を下記に示します。 この画像の左側はTV3 TVチューナディジタルチューニングキット用、右側はPIC DDSコントロールキット用に製作しています。 基板は基板の端切れを使用しています。 ＩＣソケットは２０Ｐｉｎ用しかありませんでした。余りのピンには発振用抵抗Ｒ１を差して、変更できるようにしています。
図２ 製 作 例
結局、最終的に使用した部品リストを表２に記載します。
| 部品番号 | 品 名 | 形 式 | 数 | 備 考 |
| ＩＣ１ | ワンチップマイコン | ＰＩＣ１６Ｆ８４−１０／Ｐ | １ | |
| − | 基板 | ユニバーサル基板の切れっ端 | １ | ＩＣソケットより一回り大きい程度にカットされたもの |
| − | ＩＣソケット | １８Ｐｉｎ もしくは ２０Ｐｉｎ用 | １ | |
| ＳＷ１・ＳＷ２ | スイッチ | モーメンタリィータイプ | ２ | お好みのもの |
| Ｒ１ | 抵抗 | ３.３ｋΩ (1/8W) | １ | 【調整】を参照 |
| Ｒ２ | 抵抗 | ４７ｋΩ (1/8W) | １ | １ｋ〜４７ｋΩ適当に。 |
| Ｃ１ | セラミックコンデンサ | ２０ｐＦ（もしくは２２ｐＦ） | １ | 【調整】を参照 |
| Ｃ２ | コンデンサ | ０.１μＦくらいなら何でもよい。 | １ | バイパス用 |
| ＳＷ３ | Dip SW | ４極用 | １ | 設定を変更しなければ配線で処理。ＳＷは不要。 |
【ソフト開発】
残念ながら、このとおり製作しただけでは動きません。 ＰＩＣ１６Ｆ８４はワンチップマイコンですからソフトが必要です。
というものの、準備するものはわずかひとつで済みます。 ソフトを開発する開発環境から書き込み器まで秋月電子通商の「AKI-PICプログラマーキット」ひとつで全てが揃います。
今回初めてトライしたＰＩＣ１６ファミリーのアセンブラは「AKI-PICプログラマーキット」付属のアセンブラを使用します。 このアセンブラは拡張インストラクションをサポートしていますが、せっかくのＲＩＳＣライクな命令体系なのにわざわざ複雑にすることはないと思い、拡張インストラクションの使用は止めました。（本当は、一度にたくさん覚えることが出来ないだけとの話もあります。）
で、もって、作成したプログラムをアセンブルして生成したインテルＨＥＸフォーマットデータを下記からダウンロードできるようにしておきます。 クリックすればファイルをダウンロードできます。ＬＨＡで圧縮していますので解凍してお使い下さい。このデータを「AKI-PICプログラマーキット」付属の書き込みソフトに読み込み、ＰＩＣ１６Ｆ８４に書き込んで下さい。
また、「AKI-PICプログラマーキット」などの書き込み器をお持ちでない方のために書き込みサービスを行います。文末をこ参照下さい。
ROT003E.LZH(Copyright
(c) 1998 by Itou Atsushi)をダウンロードする。
注 意
ROT003E.LZHを解凍して生成されたROT003E.HEXは個人の使用目的に限りコピーフリー及び改変自由とします。 著作権はホームページ文末に記載の本 Web運営者が所有しております。
【調整】
カウントアップ／ダウンの間隔は適用するキットや使い心地がよくなるように調整しなければなりません。調整する方法はいくつかあります。
回路図のＳＷ３のディップＳＷの設定で切り替える方法。
表１に記載のように、ＲＢ０〜ＲＢ２でＴＭＲ０用プリスケーラ分周比を設定できます。 また、ＲＢ３で間隔比を変更できます。
これらのスイッチの設定を変えて、感覚的に使いやすい設定を探して下さい。
ちなみに、私の設定は、使用部品は表２のままで、ＲＢ０〜ＲＢ３の設定が下記のようになるように配線しています。
表３ 設定例 キット名称 ＲＢ３ ＲＢ２ ＲＢ１ ＲＢ０ 間隔比 ＰＳ２ ＰＳ１ ＰＳ０ PIC DDSコントロールキット Ｏｐｅｎ Ｏｐｅｎ Ｏｐｅｎ Ｏｐｅｎ TV3 TVチューナディジタルチューニングキット ＧＮＤ
接続ＧＮＤ
接続ＧＮＤ
接続ＧＮＤ
接続
クロック周波数を変更する方法。
クロック周波数を変更する方法として抵抗Ｒ１やコンデンサＣ１の定数を変更する方法があります。
データシートンに記載のようにＣ１は無くても動作しますが、安定性を増すために２０ｐＦ以上を接続しておいた方がよさそうです。
Ｒ１の抵抗値を３.３ｋΩ以上の抵抗値の抵抗に変更します。抵抗値に反比例して動作クロック周波数が遅くなります。 製作例では２０ＰｉｎのＩＣソケットを使用していますが、ＩＣソケットの一番左側の列にＲ１を差込み、必要に応じて動作クロック周波数を変更できるようにしています。
実際の調整過程においては、下記のようなチェック基板を使用して調整しました。
出力のＲＡ０〜ＲＡ４とＲＢ０に端子レベルモニタ用のＬＥＤ用バッファＩＣとＬＥＤを追加し、HighレベルでLEDが点灯するようにしています。
８ＰｉｎのＩＣソケットは発振回路部品実装用の部品差込用として使用しています。ここに抵抗・コンデンサ・水晶振動子・セラミック振動子などを差して動作クロックを簡単に変更できるようにしています。写真は、抵抗３.３ｋΩのみでＣＲ発振としている場合です。
図３ ＰＩＣ１６Ｆ８４動作チェック用基板
【その他】
現行の発振方法の設定はＣＲ発振となっていますが、どうしてもＣＲ発振では性に合わない、クロック周波数は安定であるべきだとおっしゃる方は、「AKI-PICプログラマーキット」付属の書き込みソフトで設定を変更できますので、ご自由に変更して下さい。（コンフィグレーションワードの内容についての改変は自由に行えます。）
ＰＩＣ１６Ｆ８４を理解するのにトランジスタ技術１９９５年１２月号の特集「新しいコンセプトのＲＩＳＣマイコン−ＰＩＣ１６Ｃ８４ ワンチップ・マイコンで行こう！」が大変役に立ちました。
また、命令セットなどのデータ関係はAKI
PIC プラチナキットに付属しています日本語のデータシートが役に立ちました。
ソフト作成、デバッグの過程においての独り言。
ｓｕｂｗｆのｏｐｅｒａｔｉｏｎを（ｗ）−（ｆ）→（ｄｅｓｔ）と勘違いし、３６時間後にＰＩＣ１６Ｆ８４シュミレータを使ってバグを見つけたのは私です。
どうしてｓｕｂｌｗのｏｐｅｒａｔｉｏｎがｋ−（ｗ）→（ｗ）なんだ。ｄｅｃｗが無いのだから（ｗ）−１→（ｗ）が簡単にできない。
【プログラム書き込みサービス】
本ページで紹介しましたＰＩＣマイコンの書き込みサービスを行っています。 詳細はプログラム書き込みサービスのページを参照願います。
End of This Page.