ＰＩＣで遊ぶ電子工作


更新日２０１２．６．２４　
ＰＩＣとは、１チップのマイクロコンピュータです。
１チップのＩＣにＣＰＵ，メモリ，ＩＯインタフェースが全て内蔵されていて、少ない部品で簡単に 電子回路を作る事ができます。

少しだけ道具を揃えれば、色々な実験が可能です。

　・ＬＥＤの点滅制御
　・３色（フルカラー）ＬＥＤで無限の色を表示
　・モーターの制御
　・バッテリの電圧チェック


実験で使い方を理解したら、次は実用品やオモチャ作りにチャレンジしましょう。

　・夜、人が近づいたら明かりを付ける
　・拍手で蛍光灯の点灯制御
　・障害物を避けて走る自動車
　・バッテリ放電器


色々なセンサーを組み合わせる事で、楽さは更に広がります。
このページでも幾つかの実験をします。
Ｃｄｓセル明るさを検出
フォトトランジスタ明るさを検出（Ｃｄｓセルより高速）
焦電型赤外線センサ人の動きを検出
超音波センサ（10cm〜5m）距離を測ったり障害物を検出したり
短距離センサ（10cm〜80cm）ロボット向け（高速に距離測定）
赤外線ＬＥＤ／センサテレビなどのリモコンとか
マイク音を検出
温度センサ温度測定
湿度センサ湿度測定
圧力センサ圧力測定（体重計とか）
加速度センサ加速度を検出


目次

１章から５章（５）までは、順に読み進めることを意識して作成しています。
それ以外は、興味があるページを自由にご覧下さい。

１章．ＰＩＣの概要
（１）ＰＩＣとは
（２）ＰＩＣでできる事

２章．ＰＩＣで遊ぶ手順
（１）概要
（２）最初に準備するもの
・開発ツール（ＭＰＬＡＢ）やＰＩＣライタ
・工具
・最低限必要なパーツ
など

３章．第１ステップ（動かしてみる）
ＬＥＤを使った簡単な回路で、プログラムの作成，ＰＩＣへの書き込み，実際の動作確認を行います。
・（１）必要なパーツ
（２）実験回路を作る
（３）プログラムを作る
（４）プログラムをＰＩＣに書き込む
（５）さあ動作確認

４章．ＰＩＣの基礎
（１）ＰＩＣの仕組み（ピン配置，メモリ構造）＜PIC16F84A＞
（２）ＰＩＣの命令とアセンブラ命令

５章．第２ステップ（色々な実験）　＜ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａ＞
（１）ＬＥＤを点滅させる
（２）２つのＬＥＤを交互に点滅させる
（３）ＬＥＤの明るさを序所に変える　（ソフトウェアでＰＷＭ制御）
（４）スイッチでＬＥＤの点滅パターンを変更　（スイッチのノイズ（チャタリング）を除去）
（５）ＬＥＤを点滅させる　（ＴＭＲ０割込みを使用，割込みとは？〜プログラム作成）
（６）ＬＥＤの明るさを序所に変える　（ＴＭＲ０割込みを使用）
（７）暗くなったら明かりを点ける
（８）人が近づいたら明かりを点ける
（９）人が近づいたら明かりを点ける　（ＲＢ０／ＩＮＴ割込みを使用：省電力待機）
（１０）スピーカをつなげて音を出す
（１１）スピーカをつなげて大きな音を出す　（アンプで増幅，ドレミ〜を演奏♪）
（１２）正弦波（ｓｉｎ波）を作る　（ラダー回路でＤ／Ａ変換）
追加実験１　６４分割と１２８分割の波形比較
追加実験２　３２分割，１６分割，１２分割の波形比較
追加実験３　ＣＲ発振回路との波形比較
追加実験４　周波数を可変にする(PIC16F88,PIC16F873)　
簡易版
（１３）３色ＬＥＤ（フルカラーＬＥＤ）を使う（動作確認）
（１４）３色ＬＥＤ（フルカラーＬＥＤ）を使う（イルミネーション）
（１５）
ＥＥＰＲＯＭを使う　
簡易版
（１６）７セグメントＬＥＤを使う（３桁固定数字の表示）
（１７）液晶ディスプレイを使う（まずは表示してみる（４ビット操作））
（１８）液晶ディスプレイを使った時計（正確に時を刻む）
（１９）ステッピングモータの制御（ユニポーラ型）
（２０）簡単にできる簡易Ａ／Ｄ変換（積分回路の応用）
（２１）ＤＣモータの制御（ＯＮ／ＯＦＦ，スピード制御）
（２２）ＤＣモータの制御（正転／逆転，スピード制御）
（２３）サーボモータの制御
（２４）超音波を扱う（送受信の動作確認）
（２５）超音波を使った距離測定（意外に正確）
（２６）赤外線を使う
（２７）フォトトランジスタ（光を検出）を使う
（２８）照度センサ（明るさを周波数変換）を使う

６章．第３ステップ（実用品・おもちゃ・その他の実験）
（１）ＰＩＣテストボード（スイッチ，ＬＥＤ）　(PIC16F84A,PIC16F819,PIC16F88,PIC16F648Aなど)
（２）拍手スイッチ・音で電源ＯＮ／ＯＦＦ＜PIC12F683＞
・ハードウェア編　（回路の考え方と実際の回路）
・ソフトウェア編　（プログラムの考え方，処理フロー，ソース）
・実践編　（蛍光灯に取り付け拍手で点灯制御を行う）
（３）バッテリ放電器　（バッテリを長持ちさせる）＜PIC16F873＞　
（４）夜、人の動きを検知したら明かりを点ける（単三乾電池１本のサイズ）　＜PIC12F683＞
（５）１ピンで液晶ディスプレイを制御　（シリアル制御ＬＣＤ）＜PIC16F84A＞(PICC-Lite)
（６）永久回転こま　（一度回すと回り続けるふしぎなこま）＜PIC16F648A＞(PICC-Lite)

７章．基礎知識など
（１）使用する機能に対応して設定するレジスタ　(PIC16F84A)
（２）ＰＩＣの命令
（３）ＰＩＣの種類とこのページで扱う機種　機能比較など
（４）ＰＩＣ１６Ｆ８７ｘシリーズの比較
（５）１８ピンＰＩＣの比較
（６）２進数と１６進数（と１０進数）
（７）ビットとバイトとワード
（８）論理演算（AND,OR,NOT,XOR）とＰＩＣの命令　
（９）オームの法則　（電流（Ａ）・電圧（Ｖ）・抵抗（Ω）の関係）
（１０）合成抵抗　（抵抗の直列，並列接続）
（１１）直列，並列接続した抵抗と、電圧・電流の関係
（１２）単位と記号　（Ｖ（ボルト），Ａ（アンペア），Ω（オーム）や、m(ミリ)，μ(マイクロ)など）
（１３）ラダー抵抗回路によるＤ／Ａ変換の仕組み

８章．機能が豊富なＰＩＣを使う（PIC16ファミリー）
ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａは機能が少ない分扱いやすく、入門用としては最適です。
ですが、いずれ物足りなくなります。そうなったら、より多くの機能を持ったＰＩＣを使って実験をして見ましょう。
こちらでＰＩＣの種類と機種を簡単に分類しています。

１．ＰＩＣ１２Ｆ６８３　＜小さな力持ち（省電力で小さく多機能）＞
（１）ＰＩＣ１２Ｆ６８３のピン配置とメモリ構造
（２）ＰＩＣ１２Ｆ６８３を使うための準備と留意点
（３）内部クロックで動作させる　（まずは動かしてみる）
（４）内部クロックで動作させる　（追加実験）
（５）ひとの動きを検出したら明かりを点ける　（省電力実用品，単三乾電池で１年動作）
（６）ＰＷＭ機能を使ってスピーカを鳴らす　（単音を出してみる）
（７）ＰＷＭ機能を使ってスピーカを鳴らす　（ドレミ〜を演奏）
（８）ピン変化割り込みを使う
（９）Ａ／Ｄ変換を使う（ボリュームで音の高さ（周波数）を変える）
２．ＰＩＣ１６Ｆ８８　＜PIC16F84Aとピン互換でより多くの機能を持つ＞
（１）１８ピンＰＩＣの比較
（２）ＰＩＣ１６Ｆ８４Ａからの移行方法
（３）Ａ／Ｄ変換を使う（結果を７セグメントＬＥＤに１６進表示）
（４）温度センサを使う（LM35D，A/D変換，７セグ）
（５）温度計に仕上げる（LM35D，A/D変換，７セグ，LM336-2.5，BCD変換）
（６）汎用ＰＷＭコントローラ（パルス幅と周期を自由に設定）
（ＤＣモータ，サーボモータ，ＬＥＤ，スピーカなどの制御）
（７）ＲＳ２３２Ｃでパソコンと通信

９章．ＰＩＣ１８編
ＰＩＣ１６ファミリーの上位モデルであるＰＩＣ１８ファミリーを使った実験です。
同じ８ビットコアであり、命令も下位互換があるため移行も容易です。
また、ＰＩＣ１６に比べ多くの面で使いやすくなっています。

ＰＩＣライタやＭＰＬＡＢの使い方はＰＩＣ１６と全く同じで、使う機種を選択するだけです。

ＰＩＣ１６よりも命令数が増えていたり、メモリ構造が変わったりと言う点はありますが、まずは単純な機能から実験して行きます。

１．ＰＩＣ１８Ｆ１３２０　＜１８ピン＞
（１）１８ピンＰＩＣの比較　（PIC16F88編の内容と同じ）
（２）スイッチ操作でＬＥＤを点滅させる
（３）１秒毎にＬＥＤを点滅させて見る
（４）４０ＭＨｚで動作させる（２５０ミリ秒毎にＬＥＤを点滅）
（５）内部クロックで動作させる（１０秒毎にＬＥＤを点滅）
（６）PORTレジスタとLATレジスタ
（７）ＴＭＲ０割込みを使う（８ビットモードと１６ビットモード）
（８）ＰＯＲＴＢピン変化割込みを使う
（９）優先／非優先割込みを使う（割込み処理中の割込み）

２．ＰＩＣ１８Ｆ２３２０　＜２５５０よりＩ／Ｏ数が多い、２８ピン＞
（１）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を使う
（２）Ａ／Ｄ変換を使う
（３）２つのＰＷＭ機能を同時に使う

３．ＰＩＣ１８Ｆ２５５０　＜最大クロック４８ＭＨｚ、ＵＳＢ内蔵、２８ピン＞
（１）４８ＭＨｚで動作させる

Ｃ言語編
フリーのＣコンパイラを使った実験コーナーです。
（１）ＭＰＬＡＢ　ＸＣ８編　（PIC本家のマイクロチップテクノロジ社，PICC/PICC18の後継）
下記ＰＩＣＣおよびＭＰＬＡＢ　Ｃ１８の後継コンパイラです。
（２）ＰＩＣＣ　Ｌｉｔｅ編　（HI-TECH Software，PIC10/PIC12/PIC16）
これからＣ言語を始める場合は、上記MPLAB XC8編を参照下さい。
（３）ＭＰＬＡＢ　Ｃ１８編　（PIC本家のマイクロチップテクノロジ社，PIC18）

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