6桁LED時計のFirmwareを作ってみた

はじめに
この実装設計は、AitendoのAKIT-112にMCU書き込み不具合並びに、MCU添付不足という事態が発生していたことに基づいてハードに合わせてSoftwareを書き起こそうとしたことから始まりました。同じような構成の時計キットのキットが入手できてこちらは動作にこぎつけていたのです。
Hardware
AT89C2051は、ATMEL製の8051互換のCMOS/FLASH搭載のMCUで、8051同様に2KBのプログラム領域をもち、128Bの広大なRAMを搭載しています。
このAKIT112は、12MHzのXTALとAT89C2051、設定SW一つ、六個の7Seg LEDとドライバートランジスタなどで構成されています。同様な中華製時計キット(SHE879)とは7Seg LEDのセグメント配置とLEDの桁ドライブ配置とが異なりますが、基本的には同様な構成です。
Software
開発環境は、手持ちのROMライター(Topwin6/TOP853)とFreeVersionのMikroC Pro for 8051 V3.6.0です。ROMライターはWindows7の上で動作させています。Flash搭載のMCUなので小気味よく消去、書き込みが出来ますが落ち着いてデバッグが必要です。なお、Mikro C Pro for 8051では、内蔵タイマーやI/Oなどのシミュレーション機能はありません。割り込み条件を起こすことは出来ますのでデバッグはやりやすいかと思います。

6LED CLOCK20141107_7cd9aa

UIの目標
残念ながら、Aitendo AKIT112の動作するものが有りませんので同様な中華製Kit SHE879の動きに範をとって動作面からUIを作りました。
1) 電源Onで00:00:00からのスタート(ただし、Litium電池で保持出来る)
2) 通常モードから表示offモードへは操作キーのクリック
3) 通常モードから時刻設定モードへは操作キーの長押しで分表示の設定を点滅で表し
クリックで現状表示時刻からの分パートをインクリメント、長押しで時表示の設定を点滅で表し、クリックで現状表示時刻の時パートをインクリメント、ここから長押しで通常モードへ遷移する
処理方針
1) 8051のタイマーを用いてソフトに起因する誤差が起きないように処理する。
2) LEDのダイナミック点灯にはちらつきがない程度の周期で更新する(mSオーダー)
3) 二種類の基板を制御できるように、#ifdefで差分情報を選択させる
4) 適切な変数サイズで設計する(8051は8bitマイコンであり時計ロジックはcharで十分)
実装上の工夫
1) UI上必要なBlink機能の実装をダイナミック点灯処理とメインロジックとで分担
2) Blink周期のオーダーは、ゆっくりでよいので周期カウンターの上位ビットを適当に選択して利用
経緯と課題
1) 8051では連続タイマー動作が8ビットでしかかけられないことから、当初16ビットタイマーを割り込み処理側で補正しながら使う構成で試作した。
–>カウンターの更新が連続して動作していることを考慮して読みだし補正することを処理したがデバッグしきれず、8ビットタイマーを用いて処理分割した
2) モジュール化を細かく実施したところ、動作しなくなった。
–>スタックがあふれたように見受けられたのでコードは関数としては大きな構成にしてしまった。
3) Optmize版ではidleモードを導入して出来るだけCPUを止めて、電流を抑えている。
–>Main版では、250us周期でwakeupしているので消費電流が大きい。
Optimize版では、2.5ms周期でのダイナミック点灯処理の間は、止まっている。(ダイナミック点灯処理は64uS)、25ms周期での処理は30uS程度しか走らないので、ほぼスリープすることになります。
総括

コロンの部分の電流は常時流れてしまいますので、本来は、ここもダイナミック点灯にすると減るでしょうね。

コードはgithubに置いている。

LEDテープケーブルを使ってみました

DSC_0154[1]

これは150個つながっているまま動作させました。

DSC_0159[1]

Aitendoのあちゃんでいいのという小さなArduinoユニットを使っています。

DSC_0203テープLEDは、スタンドライトの仕込みとして大型ウィスキーボトルにエンベデッドされました。
三号国民ソケットを使って上の電球と切り替えて動作します。

トランシーバキットBS1008を作ろう

BS1008-1 BS1008-2

FMラジオとワイヤレスマイクで構成されたトランシーバーキットです。受信部はICで構成されていて調整箇所はありません。同調はダイヤルで行います。送信部は2石のトランジスター構成で、LC発振で周波数調整はコイルの粗密をドライバーなどで実施していただきます。
基板のピッチが狭いところがありますので、組み立てに使う、半田ごてならびに半田は細いものをご利用いただき注意深く実施していただく必要があります。

中国製のキットで添付の説明書だけでは、難しいと思われますのでBS1008説明書を作りましたのでご利用ください。

説明書にデバッグの事例などを盛り込み訂正しました。

ゆらゆらと文字が光るウェルカムボード

アクリルボードで暗いところに置くと切り文字が妖しく色を変えて輝きます。
足元の多色LEDがゆらゆらと周期を変えて明度を変えることによりオーロラみたいな雰囲気で色が移り変わります。作って頂くのは切り文字や、LEDの基板とアクリルなどの工作です。
使うマイコンは既製品のArduinoUNOやキットのちびでーの2など。手間を惜しむか費用を惜しむかは分かれますが色々楽しめます。

IMG-2358.jpg IMG-2271.JPG IMG-2266.jpg IMG-2252.jpg IMG-2251.JPG IMG-2249.JPG IMG-3569.JPG

ガジェットルネサス GR-SAKURA入荷しました

フルセット実装ではありませんが、コネクタは手配してありますのでコネクタ実装にもチャレンジできますよ。Arduinoとは違ってイーサネットやSDカードまで付いていますのでアプリケーションの開発には最適と思われます。ちょっと値段が張りますが・・・。イーサシールドを買う事を考えるとGDでしょう。