周波数変更は全桁表示が一番！！！

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（ＰＩＣマイコンとＬＣＤユニットを使ったＤＤＳコントローラの製作）

　秋月電子通商の「ＤＤＳ　キット」は、低周波～高周波（２０ＭＨｚ程度）までの範囲の周波数を安定度良く得ることのできる発振器ですが、周波数設定が面倒です。　お手軽に周波数を設定する手段として「PIC DDS コントロールキット」がありますが４桁表示しかなく、周波数設定が面倒でした。

　一時は「PIC DDS コントロールキット」の出力信号を利用して８桁表示に改造しようかとも考えましたが、ちょっと面倒（レジスタが必要）なのであきらめていました。

　そのうち、「AKI-PICプログラマーキット」がリリースされＰＩＣライタマイコンの開発環境も整い、ＰＩＣマイコンで周波数設定ができるように考えて、製作を開始しました。　ＰＩＣマイコンを使用したＤＤＳキット用の周波数コントローラも他の皆様も製作されていらっしゃるようですが、思ったような機能のものが見あたらず、また、ＰＩＣマイコンの使い方を忘れないようにするためにも自作することにしました。

　ＤＤＳコントローラを製作するに当たり、手持ちの部品をかき集めます。　ここは田舎ですから、あるもので済まさなければなりません。

　主たる部品として、まず、表示器としては、いつか使えるのではないかと思ってストックしていた「キャラクタタイプＬＣＤユニット　M1632-0A 」、ＰＩＣマイコンの基板として使用予定のなかった「AKI PIC プラチナキット」を流用することにしました。

表１　ＤＤＳコントローラ　部品表
品　　名	部品番号	仕　　様
PICマイコン	IC1	PIC16F84-10/P　　（＊１）
セラミック発振子	Ｘ１	セラロック　10MHz（コンデンサ内蔵）　（＊１）
LCDユニット	－	セイコー電子 M1632-0A　（＊２）
基板	－	AKI PIC プラチナキット　（＊１）
コネクタ	－	２．５４ピッチ　７ピン×２列（基板～ＬＣＤユニット接続用）　なければ電線で接続。
抵抗	Ｒ１～Ｒ５	１５ｋΩ（１０～４７ｋΩであればｏｋ）　１／８Ｗ
抵抗	Ｒ６	６８０Ω　１／８Ｗ
抵抗	Ｒ７	２２ｋΩ　１／８Ｗ
半固定ＶＲ	ＶＲ１	１０ｋΩ
セラミックコンデンサ	Ｃ１	０．１μＦ（0.1～0.01μＦ可）　12V以上
電解コンデンサ	Ｃ２	４７μＦ（10～470μＦ可）　10V以上
電解コンデンサ	Ｃ３	１０μＦ（10～22μＦ可）　10V以上
スイッチ	ＳＷ１～ＳＷ６	モーメンタリ式押しボタンスイッチ（普通のタクトスイッチでｏｋ）

　表１の＊１を付けた部品は秋月電子通商で購入できます。　また、＊２のＬＣＤユニットは、現在では入手できないかもしれません。　代替えのＬＣＤユニットを秋月電子通商で販売しています。

　図１に回路図、図２に完成時の外観を示します。　消費電流は５Ｖ時、約１１０ｍＡでした。

　おっと、大切なことを忘れていました。　ＤＤＳキットのチップセレクト番号は７番（ＣＳ０、ＣＳ１、ＣＳ２のジャンパ部は全てオープン）にして下さい。　もし、他の番号にしたければＰＩＣマイコンのEEPROMエリアのデータを書き換えることで対応は可能ですが。。。。。

(2009-03-08にSW1・SW2の用途誤記訂正版に差し替え。　東京都のＩ様、ご連絡有り難うございました。　)

　２枚の基板の上側がＤＤＳキットの基板、下側が「AKI PIC プラチナキット」の上に「キャラクタタイプＬＣＤユニット　M1632-0A 」を搭載しています。　今回ＤＤＳコントローラとして使用したのはこのＰＩＣマイコンは下側の「AKI PIC プラチナキット」の基板の部分です。

　ＬＣＤの表示は、ＣＨ１が選択され、１ＭＨｚの周波数を設定し、カーソル文字”Ｔ”、カーソル位置”５”、アップダウン周波数１０ｋＨｚ単位を示しています。

　操作部は全部で６つのタクトスイッチからなります。　上記画像では青色のボタンの部分はスイッチです。

　ＬＣＤユニットの上側にあるのがリセットＳＷです。　ＬＣＤユニットの下側の５個のスイッチは左側から下記のようになっています。

　LCDユニットを変えて動作確認を行いましたのでその結果を下記します。

　動作確認に使用したLCDは前記LCDユニットを含めて以下の５種類です。

表２　コネクタ信号配列比較表
メーカ	セイコー電子		セイコー電子		セイコー電子		SUNLIKE		SUNLIKE		SHARP
型式	M1641		M1632-0A		L1672/M1672-0A		SC1602BSLB		SC2004C		LM16155
項目	端子	信号	PIN	信号	PIN	信号	PIN	信号	PIN	信号	色	信号
A	14	DB7	1	DB7	1	DB7	14	DB7	14	DB7	茶 (A側)	DB7
B	13	DB6	2	DB6	2	DB6	13	DB6	13	DB6	赤	DB6
C	12	DB5	3	DB5	3	DB5	12	DB5	12	DB5	橙	DB5
D	11	DB4	4	DB4	4	DB4	11	DB4	11	DB4	黄	DB4
E	10	DB3	5	DB3	5	DB3	10	DB3	10	DB3	緑	DB3
F	9	DB2	6	DB2	6	DB2	9	DB2	9	DB2	青	DB2
G	8	DB1	7	DB1	7	DB1	8	DB1	8	DB1	紫	DB1
H	7	DB0	8	DB0	8	DB0	7	DB0	7	DB0	灰	DB0
I	6	E	9	E	9	E	6	E	6	E	白	E
J	5	R/W	10	R/W	10	R/W	5	R/W	5	R/W	黒	R/W
K	4	RS	11	RS	11	RS	4	RS	4	RS	茶	RS
L	3	VLC	12	VLC	12	VLC	3	VLC	3	VLC	赤	VLC
M	1 (注)	VSS (0V)	13	VSS (0V)	13	VSS (0V)	2	VSS (0V)	1 (注)	VSS (0V)	黄(M) (注)	VSS (0V)
N	2 (注)	VDD (5V)	14	VDD (5V)	14	VDD (5V)	1	VDD (5V)	2 (注)	VDD (5V)	橙(N) (注)	VDD (5V)

　(注)と記載された端子は他と配列が逆になっているため電源の接続に際しては注意して下さい。

LCDをAKI PIC プラチナキットに接続するために、各LCDユニットとのコネクタ取り合いを統一しています。

　LCDユニットのコネクタPINの位置を右図のA～Nのように決めたときの各ユニットのＰＩＮ番号との関係が上記表２です。　右記配列はセイコー電子のM1632/M1672と、SUNKILEのSC1602Bに合うようになっています。

　セイコー電子のM1641・シャープ製LM16155　は１６桁１行のLCDです。　そのためカーソル位置表示方法の変更や文字表示論理位置変更が必要であり、PIC16F84のプログラム変更も必要となります。（下記でこのＨＥＸファイルを公開しています。）　また、コネクタ取り合いではないため、他ユニットと同じなるようにコネクタ部を追加しています。

　これらの処理をすることで合計５種類のLCDユニットでの動作確認を行っています。

キー入力

　リセットスイッチを除き、操作部のキー入力は全部で５個あります。　この５個のキーはソフト的にチャタリング防止を行っています。

　また、Ｗｒｉｔｅキーを除き、残り４個のキーはオートリピート機能を持たせています。

出力設定範囲

　ＤＤＳ出力設定周波数　０～３３５５４４３１Ｈｚ（２５ビット）。
　これは設定範囲であり、実際の出力はＤＤＳキットの性能に左右されます。　製作例では最大２３．４ＭＨｚ程度まで制御出力可能でした。
　周波数の設定としてＵＰキー（ＳＷ４　ＵＰ）・ＤＯＷＮキー（ＳＷ５　ＤＯＷＮ）とカーソル位置変更キー（ＳＷ３　Ｃｕｒｓｏｌ）を設けました。
　カーソル位置の桁で、ＵＰキー・ＤＯＷＮキーを押すことで設定周波数を変更します。　たとえば１０００Ｈｚの位置にカーソルキーであればＵＰキー・ＤＯＷＮキーを押すことで設定周波数を１０００Ｈｚ単位で変更できます。

出力チャンネル記憶

　揮発性メモリ　４チャンネル　、　不揮発性メモリ　４チャンネル。
　チャンネル切り換えとしてＣｈｅｎｎｅｌキー（ＳＷ１　Ｃｈａｎｎｅｌ）、不揮発性メモリへの書き込みとしてＷｒｉｔｅキー（ＳＷ２　Ｗｒｉｔｅ）を設けます。
　ＰＩＣマイコンのメモリ上に４チャンネル分のデータを揮発性記憶及び不揮発性記憶を行います。
　揮発性記憶は通電中に設定された周波数及びカーソル位置を記憶します。　電源が切れるとこの設定値は消えてしまいます。
　不揮発性記憶は電源投入時の周波数及びカーソル位置の初期値を設定しま。　電源投入時の値を任意に設定できます。

注意

　ＤＤＳ用ＩＣ自体も４チャンネルの設定エリアを有していますが、この機能を有効活用しているわけではありません。

　ＰＩＣマイコン上に４チャンネル分のデータエリアを確保しており、チャンネルを切り換える毎にＤＤＳコントローラからＤＤＳキットに周波数データを伝送しています。

周波数表示

　ＤＤＳに設定する周波数の値をそのまま表示したり、EEPROMエリアで設定されたオフセット周波数を加減算して表示することが可能です。

　(1) 表示周波数　＝　ＤＤＳ設定周波数　＋　オフセット周波数

　(2) 表示周波数　＝　ＤＤＳ設定周波数　－　オフセット周波数

　(3) 表示周波数　＝　オフセット周波数　－　ＤＤＳ設定周波数

　現在公開しているＨＥＸファイルでは、オフセット周波数を０Ｈｚで(1)を選択することでＤＤＳ設定周波数を表示しています。

　詳しくは下記の「EEPROMによる設定」を参照して下さい。

EEPROMによる設定

　現在公開しているVersion 1.02aのEEPROMエリアの詳細を下記します。

　なお、メモリマップはアドレスが小さい方が上位バイト側（MSＢ側）にしています。（なにせ、アセンブラはＨＩＴＡＣ１０Ⅱと６８系で育ったもので。）

　また１６進数は秋月電子製のアセンブラに合わせて文字末尾に”ｈ”を記載しています。

EEPROM　データの内容
アドレス	内　　　　　　容
000h	内容　：　ＤＤＳ　チップセレクト番号設定　：　０～７初期　：　７
001h	内容　：　初期選択チャンネル（電源投入直後のチャンネル設定）設定　：　１～４初期　：　１
002h	内容　：　ＬＣＤ　１行当たりの論理桁数設定　：　１～２５５初期　：　４０　LCDユニットM1632に合わせています。　このユニットは物理的には１行当たり１６文字ですが、論理的には１行当たり４０文字あります。　したがって２行目の先頭は論理的には４１文字目になります。
003h	内容　：　カーソル位置の文字（アスキーコード）設定　：　００ｈ～０ｆｆｈ初期　：　０５４ｈ　（”Ｔ”）
004h	内容　：　表示モード設定設定　：　０～３初期　：　０設定値０　表示周波数＝ＤＤＳ設定周波数＋オフセット周波数設定値１　表示周波数＝ＤＤＳ設定周波数－オフセット周波数設定値２（設定０と同じ）　表示周波数＝オフセット周波数＋ＤＤＳ設定周波数設定値３　表示周波数＝オフセット周波数－ＤＤＳ設定周波数　オフセット周波数は０４ｈ～０７ｈで設定される周波数、ＤＤＳ周波数はＤＤＳキットに設定する周波数、表示周波数はＬＣＤ上に表示する周波数です。　計算結果が－になったり、最大を超えた場合の処理は特に何もしていません。　設定値０、オフセット周波数０場合、ＤＤＳ周波数を直接表示します。　この場合、最小０Ｈｚ～最大３３５５４４３１Ｈｚの表示が可能です。　但し、実際にＤＤＳキットから出力される周波数はＤＤＳキットの最大発信周波数に制限されます。　仕様上では１７．５ＭＨｚですが、２２ＭＨｚ程度まで発振できるようです。
005h～008h	内容　：　オフセット周波数設定　：　000h,000h,000h,000h ～ 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh 周波数はアドレス 003h,004h,005h,006hの順番で、数値的にはMSB～LSBの順番に格納。初期　：　000h,000h,000h,000h　（０Ｈｚ）
009h～00bh	未使用
00ch～010h	内容　：　チェンネル１　電源投入時周波数・カーソル位置設定　：　000h,000h,000h,000h,001h ～ 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,008h 　周波数データはアドレス 00ch,00dh,00eh,00fhの順番で、数値的にはMSB～LSBの順番。　カーソル位置データはアドレス 010h。初期　：　周波数　000h,00fh,042h,040h　（１ＭＨｚ）　　　　　　カーソル位置　004h　（１０００Ｈｚ単位）　　　　　　　　カーソル位置はＨｚ桁位置を１，10MHzの桁位置を８とする。【注意】　このチャンネルに不揮発性メモリへの記憶を実施（Ｗｒｉｔｅキー（ＳＷ２　Ｗｒｉｔｅ）を押す）すると書き換えられます。
011h～015h	内容　：　チェンネル２　電源投入時周波数・カーソル位置設定　：　000h,000h,000h,000h,001h ～ 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,008h 　周波数データはアドレス 00ch,00dh,00eh,00fhの順番で、数値的にはMSB～LSBの順番。　カーソル位置データはアドレス 015h。初期　：　周波数　000h,01eh,084h,080h　（２ＭＨｚ）　　　　　　カーソル位置　004h　（１０００Ｈｚ単位）　　　　　　　　カーソル位置はＨｚ桁位置を１，10MHzの桁位置を８とする。【注意】　このチャンネルに不揮発性メモリへの記憶を実施（Ｗｒｉｔｅキー（ＳＷ２　Ｗｒｉｔｅ）を押す）すると書き換えられます。
016h～01ah	内容　：　チェンネル３　電源投入時周波数・カーソル位置設定　：　000h,000h,000h,000h,001h ～ 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,008h 　周波数データはアドレス 00ch,00dh,00eh,00fhの順番で、数値的にはMSB～LSBの順番。　カーソル位置データはアドレス 01ah。初期　：　周波数　000h,02dh,0c6h,0c0h　（３ＭＨｚ）　　　　　　カーソル位置　004h　（１０００Ｈｚ単位）　　　　　　　　カーソル位置はＨｚ桁位置を１，10MHzの桁位置を８とする。【注意】　このチャンネルに不揮発性メモリへの記憶を実施（Ｗｒｉｔｅキー（ＳＷ２　Ｗｒｉｔｅ）を押す）すると書き換えられます。
01bh～01fh	内容　：　チェンネル４　電源投入時周波数・カーソル位置設定　：　000h,000h,000h,000h,001h ～ 0ffh,0ffh,0ffh,0ffh,008h 　周波数データはアドレス 00ch,00dh,00eh,00fhの順番で、数値的にはMSB～LSBの順番。　カーソル位置データはアドレス 01fh。初期　：　周波数　000h,03dh,009h,000h　（４ＭＨｚ）　　　　　　カーソル位置　004h　（１０００Ｈｚ単位）　　　　　　　　カーソル位置はＨｚ桁位置を１，10MHzの桁位置を８とする。【注意】　このチャンネルに不揮発性メモリへの記憶を実施（Ｗｒｉｔｅキー（ＳＷ２　Ｗｒｉｔｅ）を押す）すると書き換えられます。
020h～03fh	内容　：　電源投入時のメッセージ設定　：　１６文字×２　（１７文字目が２行目の先頭に表示されます。）初期　：　「DDS Controller V1.02a (C)JH4CBA」

ダウンロード

　ＤＤＳコントローラ用ＨＥＸファイル DDS102A.LZH をダウンロードする。

　ダウンロード後、解凍してDDS102A.HEXを取り出し、「AKI-PICプログラマーキット」のＰＩＣＷで書き込みを行って下さい。（AKI-PICプログラマーキットが必要です。）
　ＨＥＸファイルのエディタがあれば、そのエディタでEEPROMのデータを変更してカスタマイズにトライしてみて下さい。

　現在販売されている「AKI PICプログラマーキット専用CD-R」のWindows用ソフトはHEXファイルの読み込み時にサムチェック判定をおこなっていませんのでＨＥＸファイルをエディタで修正して本ソフトで読み込み、読み込んだファイルを「データ保存」することで正しいサムチェックを計算したＨＥＸファイルを作成することができます。

　その他に、ＵＲＬ／ＬＩＮＫの小部屋に記載の「有限会社システムロード」にはＰＣ９８００シリーズ用のＨＥＸファイル編集ソフトがあります。　その他にちょっと面倒ですが　(a) ＨＥＸ→ＢＩＮ変換、(b) ＢＩＮファイルで編集を行い、(c) ＢＩＮ→HEX変換、という方法もあります。
　このような設定のＨＥＸファイルを公開して欲しい等のご要望があればメールでご連絡下さい。
　ソフトは作成して間もないため、十分バグＦＩＸできていないと思います。　バグや改善点などがあればメールにでご連絡下さい。

その他

　周波数データは１digiｔが１Ｈｚに相当します。　設定周波数を１６進数で記載しなければいけませんが、ＭＨｚオーダになると１６進数への変換も大変です。　専用の電卓がなければEXCELの”DEC2HEX”関数を利用することをお勧めします。　以下にポイントとあんる周波数を１６進数に変換した結果を記載します。

周波数	データ　（アドレスの小さい順番に記載）
1Hz	000h,000h,000h,001h
10Hz	000h,000h,000h,00Ah
100Hz	000h,000h,000h,064h
1kHz	000h,000h,003h,0E8h
10kHz	000h,000h,027h,011h
100kHz	000h,001h,086h,0A0h
455kHz	000h,006h,0F1h,058h
1MHz	000h,00Fh,042h,040h
2MHz	000h,01Eh,084h,080h
3MHz	000h,02Dh,0C6h,0C0h
4MHz	000h,03Dh,009h,000h
8.9985MHz	000h,089h,04Eh,064h
9MHz	000h,089h,054h,040h
9.0015MHz	000h,089h,05Ah,01Ch
10MHz	000h,098h,096h,080h
10.7MHz	000h,0A3h,044h,0E0h
11.2720MHz	000h,0ABh,0FFh,040h
11.2735MHz	000h,0ACh,005h,01Ch
11.2750MHz	000h,0ACh,00Ah,0F8h

　ＬＣＤユニットＭ１６４１・シャープ製LM16155用の表示器の仕様は前記のものと異なり、１行１６桁（文字）で、論理的には１～８文字目と４１～４８文字目が合わさって１６文字を表示します。　（前記ＬＣＤユニットは同じ１６文字でも１～１６文字目が一度に表示できました。）

　また、カーソル位置を表示する方法として従来はカーソル文字を使用していましたが、本ユニット用にはＬＣＤユニットの持っているカーソル表示及びブリンク機能を利用するようにしました。

　電波時計キットのバーアンテナの共振周波数を測定するために発振器としてケースに入れて仕上げた製作例を下記画像に掲載します。

　アルミケースの手持ちで丁度よい大きさのケースがなかったのでプラスチックケースを利用しました。　　下記画像でははっきりしていませんが、操作スイッチの赤いボタンはケースのふたから出ております。

　トルグスイッチは、出力をＤ/A出力をそのまま出力させるか、ＬＰＦを通した信号を出力させるかを選択できるようにしたスイッチです。　電源スイッチではありません。　

　電源はＡＣアダプタを利用します。　また、ブリッジダイオードと３端子レギュレータを使用しており、ＤＣジャックは無極性、非安定化ＡＣアダプタ対応としています。　ダイオードブリッジには千石電商で購入していた１袋１００本入り４００円のショットキ・バリア・ダイオードＲＫ－１６、３端子レギュレータには低飽和電圧型のＬＭ２９４０ＣＴ－５．０を使用しています。　このため、ＤＣジャックでの電圧が５．９Ｖで正常に動作できます。

　ただし、３端子レギュレータ（画像では不鮮明ですがWRITE SWとCHスイッチのラベルの上側近傍）には放熱板を設けていません。　現状は６．５ＶのＡＣアダプタを使用していますので発熱の問題はありませんが、当初は９Ｖ程度のＡＣアダプタを使用していましたので３端子レギュレータがかなり熱くなっていました。（消費電流は約０．１５Ａでした。）　

(2009-03-08にSW1・SW2の用途誤記訂正、LCD R/W pin誤記訂正版に差し替え。
　東京都のＩ様、ご連絡有り難うございました。　)

ＳＷ５	ＳＷ４	ＳＷ２	ＳＷ１	ＳＷ３
Ｄｏｗｎキー	ＵＰキー	Ｗｒｉｔｅキー	Ｃｈａｎｎｅｌキー	Ｃｕｒｓｏｌキー