전자 룰렛의 제작전자 룰렛의 제작마이크로칩사의 마이크로 컴퓨터 PIC16C/F84를 사용한 제작 예의
하드웨어 제작 방법의 소개입니다. ( 「게임 레버러토리＇98/5월호에 게재)
그런데 이번으로부터 PIC 마이크로칩의 사용법을 실제의 제작을 하면서 소개해
갑니다. 이번은 「입출력 핀의 사용법」을 「전자 룰렛」을 만들면서
설명해 갑니다.
그런데 전자 룰렛이란 무엇입니까?
전자 룰렛은, start 스윗치를 누르면(자) 12개의 발광 다이오드(LED)로 완성되었다
룰렛이 빛나면서 돌기 시작해 키를 떼어 놓으면(자) 잠시 후 있는 곳에서 정지
그러자(면) 하는 동작을 합니다.
다만 빛나는 것 만으로는 시시하기 때문에 버저도 울도록(듯이) 해 보았습니다.
2. PIC의 입출력 핀의 사용법
PIC를 전자 공작으로 사용하려면 , 우선 입출력 핀의 사용법을 알 필요가 있습니다.
여하튼 PIC는 발진 회로용과 전원용을 제외하면 입출력 핀 밖에 없기 때문에.
이 입출력 핀은 문자 대로 입력에도 출력에도 어느 쪽에도 사용할 수 있습니다.
게다가 프로그램으로 어느 쪽으로 하는지를 설정 할 수 있으므로, 프로그램을 실행해
있는 한중간에 입출력을 바꾸어 사용하는 일도 생기게 됩니다.
이 입출력 핀의 입출력이, 프로그램의 무엇에 관계하는가 하면(자), 그림-1에
가리키도록(듯이), PORTA라든지 PORTB라든지의 명칭으로 불리는 「레지스터」로서
취급할 수 있는 것처럼 되어 있습니다.
이 레지스터라는 말은, 마이크로컴퓨터를 사용하게 되면(자) 빈번하게 나옵니다만,
이것은, 마이크로컴퓨터안에 있는 일시 메모리로, 연산이나 입출력때의 고속의
데이터 일시 기억 장소로서 사용됩니다.
예를 들면 그림-1에 나타내도록(듯이), PORTA상으로부터 2비트째의 출력 핀을 「1」의
상태로 하려면 , PORTA 레지스터의 2비트째에"1"를 설정하면 좋은 일
(이)가 됩니다. 출력 핀이 「1」 상태라고 하는 것은, 전원 전압과 거의 같은 전압
상태입니다. 반대로 「0」(이)라고 하는 상태는 거의 0 Volt가 됩니다.
이것으로 출력 핀을 0 Volt로 하거나 5 Volt(전원 전압)로 하거나 하는 것이 성과
것이 됩니다.
그러면, 이 입출력 핀의 IC내부 회로는 어떻게 되어 있겠지요?
간단하게 나타낸다고 그림-2와 같이 되어 있습니다. 이 회로의 구성은 트랜지스터
2개가 상하의 상보 하는 것 같은 모습으로 접속되고 있기 (위해)때문에, 상보 접속 구성
(토템폴)(으)로 불리고 있습니다.
이 동작은, 우선입력 모드로 설정되면(자), P, N양쪽 모두의 트랜지스터가
OFF 상태가 되기 (위해)때문에, 외부로부터 더해지는 전압인 만큼 영향을 받도록(듯이)
되어, 아래 쪽의 TTL 게이트를 개입시켜 데이터 입력을 합니다.
즉 밖으로부터 입출력 핀에 접속되고 있는 상대가, 2 V이상의 전압이
있으면(자)"1"로서 0.4 V이하라면"0"로서 PORT 레지스터에 읽힙니다.
출력 모드로 설정되었을 때에는, PORT 레지스터에"1"를 설정하면(자),
그림의 P의 트랜지스터가 ON가 되기 (위해)때문에, 입출력 핀은 Vdd(5V) 측의 전압과
되어, 그림의①와 같이, Vdd로부터 입출력 핀에 전류가 흘러나오는 것처럼 동작해
.
반대로, "0"를 PORT로 설정하면(자), 그림중의 N의 트랜지스터가 ON가 되기 (위해)때문에,
입출력 핀은 Vss(0V) 측의 전압이 되어, 그림의②와 같이 입출력 핀으로부터 Vss
에 전류가 흘러들게 됩니다.
3. 발광 다이오드의 점등 제어
이번 룰렛 제작에서는, 발광 다이오드(LED)를 점등/소등시키고
가, LED를 윗 그림의 그림-2와 같이 접속합니다.
이렇게 하면(자), 출력 모드로 PORT에"0"를 설정하면(자),
Vdd(5V)→저항→LED→입출력 핀→N트랜지스터→Vss(0V)
(와)과 같이 전류가 흐름 LED가 빛납니다.
반대로"1"가 설정되면(자) 양단이 Vdd 전압이 되기 (위해)때문에 전류는 흐르지 않습니다
의로, LED는 사라지게 됩니다.
이 흐르는 전류의 양은 그림중의 저항으로 제한합니다만, 이 저항의 값은 개략
아래와 같이로 정해집니다.
R = (Vdd - Vled) /I = (5 - 2) /15mA = 200Ω
여기서 Vdd:전원 전압(통상은 5V)
Vled:LED내 강하 전압(통상은 약 2V)
I:LED에 흘리는 전류(5~20 mA 정도)
LED에 흘리는 전류가 큰 만큼 밝게 빛납니다만, PIC의 입출력 핀에 흘린다
일을 할 수 있는 최대 전류는 25 mA에 제한되고 있기 때문에, 더 이상의 다이덴
류를 흘리면(자), PIC 내부의 입출력 핀으로 연결되어 있는 트랜지스터가 망가져
끝내기 때문에 조심해 주세요.
4. 키의 접속 방법
이번 룰렛은 start 키를 PIC의 입력 소자로서 사용합니다.
이것은 어떻게 접속하면 좋은 것일까요? 대답은도-3과 같이 합니다.
이렇게 하면(자) 입출력 핀에는, 스윗치가 off때는 저항을 개입시켜 Vdd의 전압이
더해지고 있으므로, PORT에 읽어들이면(자)"1"됩니다.
키가 밀리면(자), 입출력 핀은 Vss(0V)의 전압이 되어 버리기 때문에,
PORT에는"0"로서 읽힙니다.
이것으로 키를 눌렀던 것이 구별되게 됩니다. 이 때의 저항은 전류를
거의 흘리지 않아도 전압만 구별할 수 있으면 좋기 때문에 고저항으로 OK입니다만,
나머지 전류가 적으면 키가 접촉 불량을 일으켜 완전하게 Vss가 되지 않기 때문에
0.5 mA 정도는 흘려 줍시다. (결국 10KΩ위)
5. 입출력 핀의 제어 방법
그러면 이 입출력 핀을 제어하는 프로그램의 쓰는 법을 설명합시다.
우선 입출력의 설정 방법법으로가, 이것에는 입출력 설정 전용의 레지스터 「TRIS
레지스터」가 준비되어 있습니다.
예를 들면 PORTA라면 TRISA PORTB라면 TRISB와 같이 대응해, 한편 그것
의 비트도 대응하고 있습니다. 이 TRIS 레지스터에"1"를 세트 하면(자),
거기에 대응하는 입출력 핀은 입력 모드에, "0"를 세트 하면(자) 출력 모드
(이)가 됩니다.
예를 들면, 이번 룰렛에서는, 키 입력은 PORTA의 RA4에, RA0~RA3와
PORTB의 RB0~RB7는 LED용의 출력으로 하고 있기 때문에, 리스트 1과 같이 프로
그램을 씁니다.
여기서 TRIS 레지스터에 세트 하기 위해서는, TRIS 레지스터가 있는 데이타메모리
하지만 「Bank1」에 있으므로 Bank의 변환이 필요합니다.
이 Bank와는 데이타메모리를 128바이트 마다의 4개의 공간으로 나눈 것으로,
그것들을, 각각 Bank0로부터 Bank3라고 불러, STATUS 레지스터에 설치되었다
RP0, RP1 비트로 바꾸어 사용합니다.
이 Bank와 RP0, RP1, 및 명령의 관계는 그림-4로 나타내집니다.
즉, STATUS안에 있는 RP0와 RP1로 Bank를 지정해, 그 후 범용 레지스터
의 장소를 지정하기 위해서 명령의 작동코드(opcode) 부분을 사용합니다.
다음에 실제의 입출력 핀에의 출력을 하는 프로그램의 쓰는 법입니다만, 리스트 2
에 나타내도록(듯이) 범용 레지스터와 동일 취급으로 입출력 명령을 쓸 수가 있습니다.
6. 전체 하드웨어의 구성
이 전자 룰렛을 PIC로 실현되기 위한 회로도는 그림 5, 파츠 리스트는
표 1입니다.
회로를 간단하게 설명하면(자), 6개씩의 빨강과 초록의 LED가, PIC의 입출력 핀
에 1개씩 접속되고 있습니다.
전류 제한용의 저항은, 본래이라면 각 LED에 1개씩 필요합니다만,
이번은, 상시 반드시 1개 밖에 점 켜 없기 때문에, 6개씩 정리해 2개의 저항
그리고 끝마치고 있습니다.
남은 1개의 입출력 핀(RA4)에는, start 스윗치와 버저를 울리기 (위해)때문에
의 타이머 IC(μA555)를 접속합니다.
이 RA4 핀은, 상시는 입력 모드로서 키의 입력을 받아들여 버저
(을)를 울릴 때만 출력 모드로 해, 일순간의 사이만"0"를 출력합니다.
그렇다면, 앞으로는 타이머 IC의 one-shot 동작의 기능으로, 일정시간만
타이머의 출력 핀 3이 「High」가 되어 버저가 웁니다.
이 일정시간을 결정하는 것이 IC에 접속되고 있는 10μF의 콘덴서와 10KΩ
의 저항입니다. (자세하게는 타이머 IC의 데이터 쉬트에 의)
또 start 스윗치가 ON의 사이는, 타이머의 2 핀이"0"인 채되므로
버저는 연속해 웁니다.
그리고는, 전원 회로입니다만, 5 V의 3 단자 레귤레이터만으로 구성해 있습니다.
이번은 휴대용을 생각해 9 V의 전지를 공급 전원으로 하고 있습니다. 소비 전류는
20 mA 정도이기 때문에 상당히 길게 사용할 수 있습니다.
버저에는 압전 버저를 사용하고 있습니다만, 구입시에는 발진 회로 내장 타입
그렇다고 하는 것으로 전원만 접속하면 소리가 나오는 타입을 구입해 주세요.겉(표)-1 파츠 리스트
기호 설명 규격, 품명 수량 아크릴 케이스 100x80x35 1 프린트 기판 or범용 기판 10cmx7. 5cm 1 SKT1-4 IC소켓 8,18pin 각 1 BZ 압전 버저 FUJI EB20 1 REG 3 단자 레귤레이터 S81350 또는 78L05 1 BAT 9 V전지 건전지 006P 1 전지 어댑터 리드 선 첨부 1 LED1~12 발광 다이오드 빨강, 초록 6개씩 12 XTAL 크리스탈 발진자 10MHz 1 IC1 마이크로칩 PIC16F84-10 1 IC2 타이머 IC μA555 상당 1 저항 1/4W 2.2KΩ 1 〃 200Ω 2 〃 10KΩ 1 〃 470Ω 1 〃 5.1KΩ 1 콘덴서 0.1μF(104) 1 〃 20pF 2 전해 콘덴서 10μF16V 2 〃 47μF10V 1 SW1 기판용 3 P토글스위치 AC125V 0.3A 1 SW2 기판용 누르는 보턴 스윗치 1 그 외 스페이서, 나사, 나트 조금
7. 제작하자!
그런데 실제의 공작입니다만, 기판은 제작예는 프린트 기판을 사용했습니다만,
사용한 프린트 기판의 패턴도와 회로도의 CAD 데이터를 아래와 같이에
놓아두기 때문에, 다운로드해 사용해 주세요.
이것들을 보려면 ,HiWIRE Ⅱ를 사용해 주세요.
사진과 같이 전체를 1매의 기판에 편성,
IC에는 IC소켓을 사용해, 버저는 양면 접착
테이프로 기판에 고정했습니다.
12개의 LED는 원주상에 등간격으로 배치합니다.
스윗치용의 구멍과 기판 고정용의 나사 구멍을 뚫는다
만일 수 있는이므로 간단하다고 생각합니다.
부품류로 키가 큰 크리스탈 발진자만은 잠인가
키라고 답니다.기판을 스페이서로 띄워 달아 발광 다이
오드가 꼭 좋은 높이가 되도록(듯이) 하고 있습니다.
패턴은 대폭으로 되어있으므로 안심해
사용할 수 있습니다.
조립 후의 하드웨어의 동작 체크 방법은, PIC를 실장하지 않고 전원
ON 후, 테스터로 전원의 5 V가 정상적인지 어떤지 체크해, 다음에, PIC의 소켓
의 입출력 포토에 상당하는 곳을, 마이너스 전원에 클립 케이블등으로
가접속해 LED가 점등 하면 정상적입니다. 이것을 12개분확인합니다.
그 후는, 타이머 IC를 실장한 뒤, start 키를 눌러 버저가 울면
이것도 정상적입니다.
