ニキシー管時計作製～マイコン編②～

↓準備中です。

　さて次は、数を数える（スイッチを押すたびにカウントアップする）ようなものを作ってみます。

ここでは、時計として動かすことを考えるので、0～59までカウントアップし、59の次はまた0に戻るという動作にします。

私たちが普段使っている数字は10進数（0～9の10個の数字を数えると、1桁繰り上がる）ですが、ここでは2進数（0と1の2個の数字を数えると、1桁繰り上がる）で考えます。2進数の0と1が、電気信号があるか無いかで表すことができ、今回使う予定のニキシー管ドライバの“74141”の入力も2進数を使うので、非常に都合がいいのです。

今回も、前回と同様、“System Level Design”という方法で、“State Machine”と“Table Lookup”の組み合わせを使います。

●2進数で0～9を表す。

10進数の0～9を、2進数では左の表のように、4ビット（４桁）の0、1で表します。

10進数

2進数

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

●0～59カウントアッププロジェクト　～その①～（前準備）

　今回も、「PSoCマイコン・スタートアップ」という参考書に付属の基板をユニバーサル基板に載せ、LEDとタクトスイッチを実装した基板を使いました。

●0～59カウントアッププロジェクト　～その②～（起動）

　前回の、“先ずは試し、簡単なプロジェクト（タクトスイッチを押すたびに2個のLEDを交互に点灯させる）”と同様、“System Level Design”で組んでいきます。

（“System Level Design”の組み方の詳細は、こちらを参考にして下さい。）（参考になるかわかりませんが・・・(^^;)ゞ）

●0～59カウントアッププロジェクト　～その③～（デバイスの配置）

　起動したら先ず、入出力デバイスを選んで配置をします。

入力デバイスはタクトスイッチ（プッシュスイッチ）が１個、出力デバイスはLEDが７個です。

　　タクトスイッチは、「Inputs」カタログの、（tactile \ Button \ Normally Open \ Internal Pulldown N_O）を選択します。

　LEDは、「Outputs」カタログの、（Display \ LED \ Single Color \ On/Off）を選択します。

←左の図は、入出力デバイスを配置したところです。

●0～59カウントアッププロジェクト　～その④～（数字の表し方）

　さて、先ほど、出力デバイスのLEDを７個配置しました。このLED７個を使って、0～59を2進数で表します。LED１個が１ビットと考え、7個の内4個で1の位の0～9を表し、あとの３個で10の位の0～5を表します。2進数で4ビット目を使うのは10進数の8からなので、今回5までしか使わない10の位では、３個（３ビット）あれば表すことができます。

●0～59カウントアッププロジェクト　～その⑤～（１の位）

　まずは、１の位から作ります。

使うのは、ステートマシンとテーブルルックアップの組み合わせです。

　まずは、ステートマシンからです。

　ステートマシンを選択し、名前を“control_1”とします。 “０”から“９”までのステートを作ります。ただし、ひとつの数字に対し、タクトスイッチが“ON”になった時に移り変わるステートと、“OFF”になった時に移り変わるステートのふたつを作ります、例えば、“on_1”、“off_1”といった感じで、合計、２０個のステートを作ります。（これがけっこうめんどい。。）

　タクトスイッチがON、OFFするたびに、ステートが遷移するように設定します。例えば、“off_0”ステートから“on_1”ステートに遷移するには、“sw_1== sw_1_On”とし、sw_1がONするとステート“on_1”に遷移するというように条件付けをします。

次の、ステート“on_1”からステート“off_1”に遷移するには、条件として“sw_1== sw_1_Off”とします。

　遷移の条件付けができたステート間は、このように矢印で結ばれます。

つまりは、タクトスイッチ“sw_1”がON状態になると、“on_○”スレートに遷移し、OFF状態になると、“off_○”スレートに遷移するように条件付けをします。

　全てのステートが結ばれました。

　“OK”をクリックすると、sw_1とcontrol_1が橙色の線で結ばれます。

これで、ステートマシンの設定は完了です。

　続いて、テーブルルックアップで、ステートマシンとLEDの関連付けをします。

　さて、７個配置したLEDは、前述したように、4個を使って１の位の0～9を表し、3個を使って0～5を表すように使います。まず、LED1を使って、1の位を表す4桁の、1桁目（“2進数で0～9を表す。”で示した表の、2進数のいちばん右の桁）を表します。

　“2進数で0～9を表す。”の表で分かるように、2進数の1桁目は10進数の偶数が0、奇数が1になっています。なので、ステートマシンで作った“control_1”のステートで、偶数のステートの時は“0”（LEDがOFF）、奇数のステートの時は“1”（LEDがON）とします。

　“LED_1”で、“Table Lookup”を選びます。

　“Select Input(s)”で“control_1_state”を選びます。

　ステートマシンで作ったステートと、“OFF”と“ON”の欄が表示されるので、ステートをONとOFFに振り分けていきます。ステートは、“on_1”、“off_1”といった感じにひとつの数字につき、ふたつ作っているので、“on_1”、“off_1”はON、“on_2”、“off_2”はOFFといったように、計20個のステートを振り分けます。

　全て振り分けたら“OK”をクリックし、LED1が1の位として設定完了です。

　これと同じ要領で、LED2を2桁目、LED3を3桁目、LED4を4桁目として設定します。

←２桁目・・・

　　　　10進数の0、1、4、5、8、9が0で、2、3、6、7が1です。

←３桁目・・・

　　　　10進数の0、1、2、3と8、9が0で、4、5、6、7が1です。

←４桁目・・・

　　　　0～7が0で、8、9が1です。

control_1とLED1～LED4が橙色の線で結ばれました。

これで、1の位の設定が終わりました。

●0～59カウントアッププロジェクト　～その⑥～（１０の位）

　次は、10の位の設定をします。基本的に、1の位と同じです。

　1の位と同じように、ステートマシンとテーブルルックアップの組み合わせを使います。

まずは、ステートマシンです。

　ステートマシンを選択し、名前を“control_2”とします。

　ステートを、0～5まで作ります。10の位は5までしか表さないので、ステートも5までです。

“control_1”と同じように、“on_○”と“off_○”を作ります。

　“control_2”の設定です。

　“control_2”は、“control_1”がステートを1周すると、次の数字のステートに移動するようにします。

　“off_○”から“on_○”に移動する条件として、“control_1_state==control_1_state__on_0”とします。つまり、“control_1”のステートが、“on_0”になれば移動するという条件です。次に“on_○”から“off_○”に移動する条件は、“control_1_state==control_1_state__on_5”としています。“control_1”のステートが、“on_5”になれば、移動するという条件にしていますが、 “control_1”の“on_0”ステートから1周してまた“on_0”になるまでに“control_2”のステートが“off_○”に移動すればいいので、“on_5”のステートにこだわらず、“on_0”ステート以外ならどのステートでもいいです。