■ I2C-LCD ACM1602NI 温度・湿度・気圧計＋時計の製作 ■


　I2C接続のキャラクター液晶表示器「ACM1602NI-FLW-FBW-M01」を、BASCOM-AVRで使えないかという問い合わせがあり、手持ちがなかったので実物をお借りしてBASCOMのライブラリを作りました。
　LCDは返却不要と言うことで頂くことになり、せっかくなので何かの製作に使えないかと思案していました。
　これまでテストや製作をした、温度・湿度・気圧センサーやRTC（時計）モジュールの予備が残っており、それらも活用するために、配線の少ないI2C接続で小型にまとめた、各種センサー付きの時計を製作しました。

　　○温度と湿度センサーを搭載。
　　○気圧値を測定し、24時間前の変移から天気を予測。
　　○簡易気圧グラフ表示で、2日間の気圧変化を見ることが可能。
　　○温度・湿度・気圧の、1日の最高値と最低値を表示。


回路の解説
　
１．電源回路
　
　・USB電源（5V)、または3.3V〜5VのACアダプターから電源を供給します。
　　（それぞれのジャックを選択して取り付けして下さい）
　・時計の時刻は、3Vのボタン電池でバックアップされます。
　　（電源がOFFになっても、時刻カウントだけは継続して動き続けます）

２．AVRとクロック
　
　・AVRマイコンはATtiny85-20PUを使用し、クロックは内蔵RC発振器の1MHzで動作します。

３．時計（時刻）カウント
　
　・RTC-8564NBリアルタイム・クロック・モジュールを使用します。
　・I2Cバス（SCL・SDA）で通信し、制御します。
　・モジュールから１Hzのパルスを発生させて、時刻の更新に使用しています。
　
　※ モジュール内の、バス・プルアップ抵抗JP1・JP2と、LED点灯用のJP3は使用しないで下さい。
　　（バックアップ時に、プルアップ抵抗からAVR回路へバッテリー電流が逆流してしまいます）

４．温度・湿度センサー
　
　・Aosong Guangzhou Electronics社の「AM2321」を使用しました。
　・このセンサーは、1-Wireバスで通信するDHT22（AM2302）センサーに、I2C通信モードを
　　追加し小型化したセンサーです。
　・2秒間隔で、温度と湿度を測定しています。
　・詳細は、デジタル温度・湿度センサー AM2321を制御のページを参照して下さい。

５．気圧センサー
　
　・秋月電子の「MPL115A2使用大気圧センサーモジュール」を使用しました。
　・I2Cで通信し、デジタルデータで気圧値を読み出します。
　・2秒間隔で気圧を測定し、32個の移動平均を行い表示されます。
　・このセンサーは、個々に較正用の係数データと温度センサーを持っており、それらを既定の
　　数式を使用して、多少複雑な計算をする必要があります。
　・日本語マニュアルと使い方は、小型のデジタル気圧計 MPL115A2・MPL115A1を制御を
　　参照して下さい。

６．LCD表示器
　
　・「ACM1602NI-FLW-FBW-M01」 16文字×2行の白色バックライト付きキャラクター表示
　　モジュールを使用します。
　・使用する電源電圧によって、LCDのバックライト電流（約12mA）を変更する必要があります。
　　ジャンパーピン（J1）で、5Vと3.3Vを選択して下さい。
　・このLCDは、パネルの制御基板にPICマイコンが搭載されており、I2C通信で表示制御します。
　・電源を投入した状態でLCD表示がクリアに見えるように、5KΩの半固定抵抗器でコントラストを
　　調整して下さい。
　
　・BASCOM-AVRで制御する際には、専用のライブラリを組み込む必要があります。
　・専用ライブラリ「Lcd_ACM1602NI.lib」を、
　　C:\Program Files\MCS Electronics\BASCOM-AVR\LIB\ に保存してからコンパイルして
　　下さい。
　
　※専用ライブラリを使用して各自でプログラムを作るときは、下記を記載して下さい。
　　（プログラムの一例です。このページの製作（装置）には関係がありません。）
　
Config Scl = Portb.2
Config Sda = Portb.1
I2cinit
Config Lcd = 16 * 2
$lib "Lcd_ACM1602NI.lib"
Initlcd		 'I2CバスのSCLラインを接続するポートピンを設定する。（任意）
'I2CバスのSDAラインを接続するポートピンを設定する。（任意）
'I2Cバスを初期化する。
'LCD表示を16文字×2行に設定する。
'LCD [ACM1602NI-FLW-FBW-M01]用のライブラリを組み込む。
'LCDを初期化する。
　
　　これ以降は、通常のLCD命令が使用できるようになります。

７．操作スイッチ
　
　・押しボタン式の汎用タクトスイッチを、基板上に取り付します。
　・ケースに合わせて、任意のスイッチを選択して下さい。


回 路 図 　PDF版　ACM1602NIclkCir.pdf　(132KB)

部品配置図 　GIF版　ACM1602NIclkPcb.gif　(143KB) 部品表
　
　　　注意！ この図面を使用した、いかなる損害にも責任を負いません。
プログラム 　テキスト形式 ソースファイル 　ACM1602NI101.TXT　(60KB)
　ＢＡＳＣＯＭ-ＡＶＲ用 ソースファイル
　（BASCOM-AVR（製品版）が必要です）		 　ACM1602NI101.bas　(60KB)
　　
注意！　著作権は放棄しておりませんので、販売や配布目的での使用は絶対にしないで下さい。
　　　　　　　（記事の無断転載を除き、個人での使用は可能です。 改変、自作品の掲載、リンクもご自由に。）


　
左側面
右側面
　底面

　
基板 部品面
　
基板 ハンダ面
　
基板 前面
　
基板 後面


AVRマイコン ATtiny85-20PUの、ヒューズ ビット書き換え
　
◎BASCOM-AVRでコンパイルして、「AVRISPmkII」の書き込みウィンドウを使用する場合は、
　　ヒューズ ビットが自動で変更されますから、以下の操作は不要です。

HEXファイルを使用する場合は、下記ページの書き換え方法 「６．」を、以下の様に変更して、ヒューズ ビットの書き換えを行って下さい。
　　　　ヒューズ ビット書き換え
　
　６．[ Fusebit High 543 ] の右欄 [ 111:BOD disabled ] をクリックすると、プルダウン
　　　メニューが現れますから、 [ 101:BODLEVEL 2.7 V ] を選択します。
　７．右側の [ Write FSH ] ボタンをクリックすると書き換えが完了します。

「AVRWRT」 ライターの場合は、 AWRTf_ACM1602NIclk.gif


製作について
　
・ユニバーサル基板をLCDのサイズに合わせてカットしてありますが、ケースに合わせて基板の
　大きさを決めて下さい。
・部品表は、部品の背が低い順に記載してありますので、この順番に取り付けて行きます。
　
・AM2321は、2.54mmピッチに足を広げて取り付けるか、リード線を継ぎ足して加工して下さい。
・電池ホルダーの高さがLCDと干渉するため、電池ホルダーの3本の固定足を0.5mmカットして
　下さい。
・ISPコネクターにL型のピンヘッダを使用する場合は、コネクターが刺さるように基板から0.5mm
　浮かせて取り付て下さい。
・LCDバックライトのジャンパーピンは、使用する電圧が固定の場合は不要です。
　また、バックライトを点灯／消灯する場合は、スイッチを使用して下さい。
・操作用のタクトスイッチは、ケースに合わせて任意に選択して下さい。
・USB電源、または５VのACアダプターに合わせて、それぞれのジャックを選択して取り付けて
　下さい。


操作方法
　
１．電源投入
　
　・初めて電源を入れたとき、またはボタン電池を交換したときは、2014年1月1日0:00から時刻が
　　スタートします。
　・電源を入れてもリセット動作しない場合は、ISP端子の5ピンと6ピンを一瞬だけショートさせて
　　下さい。 （ハードウェアの強制リセットが働きます）
　
　・通電した状態で24時間が経過すると、天気予報が表示されるようになります。
　　電源を切ると、再度24時間経過するまで、予報は表示されません。
　・同様に簡易グラフ表示も、電源を切るとそれまでの記録が消去されます。
　・また、最高値／最低値も、電源を入れた時からの記録になります。
　
２．LCD表示の操作
　
　○ [SW1]　画面選択
　
　　・スイッチを押すたびに、下記の内容で表示が切り替わります。
　
表示順序 画　像 表示内容
１ 上段 時：分 （秒）　　温度
下段 気圧値　天気予報　湿度
２ 上段 時：分 （秒）　　温度
下段 （年） 月／日 曜日　　湿度
３ 簡易気圧グラフ
3時間の平均気圧値、左が2日前で右が現在値
４ 上段 最高値　温度　湿度　（気圧）
下段 最低値　温度　湿度　（気圧）

　　・時刻は1秒間隔、測定値は2秒間隔で更新されます。
　　・２の日付表示は、5秒後に自動で気圧表示へ戻ります。
　　　プログラム冒頭の「Const Datedisptime = 5」で、戻りの秒数を変更することができます。
　　・天気予報は、「晴れ」、「晴-時々曇り（曇り-時々晴）」、「曇り」、「雨」、の4種類です。
　　　（電源を入れてから24時間経過しないと、予報は表示されません）
　　・電源を入れた直後の「簡易気圧グラフ」は、下矢印（下限値）が並びます。


　○ [SW2]　設定 （＋）
　
　　・｢SW1]で選択された画面により、[SW2]の動作が変わります。
　
表示順序 画　像 表示内容
１ 上段 AM/PM 時：分　　温度
[SW2]で12時間制 表示
上段 時：分　秒　　温度
[SW2]で24時間制 表示
[SW2]を長押し
[気圧値]と[日付]の自動切り替え
[SW2]を長押し
[気圧値]を固定表示
　
　　・[気圧値]と[日付]の自動切り替えは、5秒間隔で交互に表示されます。
　　・この設定は内蔵EEPROMに記憶されますので、電源を切った後も残されています。


表示順序 画　像 表示内容
２ [SW2]で日付表示変更
下段 月／日　曜日　湿度
[SW2]で日付表示変更
下段 年／月／日　湿度
　
　・この設定は内蔵EEPROMに記憶されますので、電源を切った後も残されています。


表示順序 画　像 表示内容
３ 簡易気圧グラフ
[SW2]を長押し
グラフのベース位置を設定
[SW2]でベース位置を10hPaマイナス
[SW1]で設定終了
　
　　・[X]軸は、バー1文字（キャラクタ）が3時間の平均気圧値で、左が2日前、右が現在値です。
　　・[Y]軸は、1ドット2.5hPaで、下が990hPa、上が1029hPaの40hPaレンジです。
　　・気圧値が表示の上限値または下限値を越えると、上矢印と下矢印で範囲外を表します。
　　・[Y]軸のベース値（デフォルト990hPa）を変更できますから、高所にお住まいの方は変更して
　　　下さい。 （990hPa 〜 500hPa）　（約100m高で-10hPa）
　　・表示の上限値または下限値を越えた場合も、[Y]軸のベース値を調整することで、オフセット
　　　を付けて表示することができます。 （上限は1029hPaまで）
　　・この設定は内蔵EEPROMに記憶されますので、電源を切った後も残されています。


表示順序 画　像 表示内容
４ 上段 最高値　温度　湿度
下段 最低値　温度　湿度
気圧の最高値と最低値
[SW2]で表示項目変更
[SW2]を長押し
[最高値]と[最低値]の初期化
　
　　・[最高値]と[最低値]は、日付が変わった時点（0:00）で自動的に初期化されます。
　
３．時刻設定
　
　・[SW1] と [SW2] を同時に押すと、時刻設定モードに入ります。
　
　・時刻設定は、下記の順に設定できる項目でカーソルが点滅します。
　
年（下位2桁） → 月 → 日
　 → 時 → 分 → 秒 → 終了
　
　　（年は、西暦２０００年から２０９９年までの範囲で対応しています）
 　
　・[SW2] で、設定値が増加します。　（押し続けると、自動で増加します）
　・[SW1] を押すと、次の項目に移ります。
　
　・[End]の位置で [SW2] を押すと、時刻の設定が終了します。
　
４．プログラムバージョン
　
　・[SW1]を押したまま電源を入れると、LCDにプログラムバージョンが表示されます。
　・[SW1]を離すと、通常動作に入ります。

　
◎ このプログラムのHEXファイルと、書き込み済みAVRを、実費頒布しております。
　
　　● 基板・部品の頒布室 ●



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