シリアル入力 12桁LED点灯モジュールの製作

■ シリアル入力 12桁LED点灯モジュールの製作 ■

　当ページで製作している周波数カウンターは、LCDモジュールに測定値を表示していますが、文字サイズが小さく数値が見づらいと言う要望があります。
　しかし、７セグメントLEDのダイナミック点灯には、かなりのAVR処理能力を要し、周波数計測との両立が困難です。
　そこで、周波数カウンター[3]に搭載したシリアル出力を受信し、LEDに表示するモジュールを製作しました。
　電源2本とシリアル入力の、計3本の結線で動作します。
　
　また、ターミナル等のキーボードからの表示や、BASCOM-AVRの「Print」文で、簡単にLEDを表示させることもできます。
　簡易表示装置からデバッグ用にと、応用範囲も広がります！

回路の解説

１．電　源
　
　・電源は、標準で5Vです。
　・消費電流は、全セグメント点灯で約100mA、全消灯で8mA、パワーダウンモードで約0.2μA
　　（想定値）です。
　・3.3Vでも動作しますが、LEDの電流制限抵抗を計算し、小さくして下さい。

２．シリアル入力
　
　・マイコン等のロジック出力レベルで動作します。
　・USARTやソフトウェアUARTの、[TXD]端子に接続して下さい。
　・通信パラメータは、下記の値で固定です。　（プログラム内で変更可能）
　　　9,600ボー、パリティー無し、データ・ビット 8、ストップビット 1
　
　・周波数カウンター[3]以外に、BASCOM-AVRの「Print」文で簡単に表示ができます。
　・「RS-232C変換IC」や「FT232RL USBシリアル変換モジュール」で、パソコン等のターミナルから
　　キー入力により表示させることもできます。（ASCIIコード）
　
３．7セグメントLEDの選定
　
　・基板のパターン数を減らすため、秋月電子で入手可能なOptoSupply社製のOSL40562シリーズ
　　（4桁7セグメントLEDモジュール）の、カソードコモン・タイプが使用できます。
　　（ピン配置が同じであれば、他製品も取り付け可能です）
　・表示色のVF（順方向電圧）に合わせて、電流制限抵抗を選択して下さい。
　

型　番	表示色	VF(順方向電圧)	電流制限抵抗
OSL40562-LG	ピュアグリーン(517nm)	3.3V	51Ω
OSL40562-LR	赤 (640nm)	2.0V	150Ω
OSL40562-LRA	赤 (625nm)	2.1V	150Ω
OSL40562-LYA	黄 (590nm)	2.1V	150Ω
OSL40562-LW	白	3.3V	51Ω

４．ドライブ回路
　
　・アノード（セグメント）側は、AVRのポートから電流制限抵抗を通り、直接ドライブします。
　・カソード（コモン）側は、電流ドライバーIC[TD62083AP]を2個使用します。
　
　・LED基板と制御基板の接続ピン配置は、左右対称になっていますので、「部品面が同じ方向」
　　または「ハンダ面どうしが向かい合わせ」のどちらでも組み立て可能です。
　・プログラム冒頭の下記「定数指定文」で、取り付け方向が選択できます。
　

Const Assembly = 0	LED基板と制御基板が同方向
Const Assembly = 1	LED基板と制御基板がハンダ面合わせ

　
　・左側のLED4桁分を基板ごと切り取ると、8桁でも動作します。

５．表示行（桁）切換スイッチ
　
　・よく使用されるLCDは16文字×2行なので、送られた文字列の後半をスイッチで切換表示できます。
　・スイッチがOFFで、文字列の先頭から12文字を表示、（13～16文字は無視）
　・スイッチがONで、文字列の17文字目から12文字を表示、（それ以降は無視）
　
　・[CR・LF]コード（Enter）が送られた時点で、表示を開始します。
　・カンマ[,]とピリオド[.]を小数点[D.P.]で表示する制御は、下記「操作方法」に記載します。

回路図

　PDF版　SeriToLEDcir.pdf　(265KB)

部品配置図	GIF版　SeriToLEDpcb.gif　(84KB)	部品表
アートワーク	GIF版　SeriToLEDaw.gif　(52KB)

　
　　　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		SerialToLED101.TXT　(25KB)
	ＢＡＳＣＯＭ-ＡＶＲ用ソースファイル		SerialToLED101.bas　(25KB)

			後面	左側面
			内部

				接続端子

プリント基板			LED基板部品面	制御基板部品面
プリント基板			LED基板ハンダ面	制御基板ハンダ面

AVRマイコンの、ヒューズビット書き換え
BASCOM-AVRと「AVRISPmkII」の組み合わせでプログラムを書き込む場合は、以下の操作は不要です。　（ヒューズビットは自動で書き込まれます）
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います。　　　　ヒューズビット書き換え　６．[ FusebitC ] の右欄 [ 0:Divide Clock by 8 Enabled ] をクリックすると、右側にプルダウン　　　メニューが現れますから、 [ 1:Divide Clock by 8 Disabled ] を選択します。「AVRWRT」ライターの場合は、AWRTf_SeriToLED.gif

製作について

　
・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。
　
・ジャンパー線は、すずメッキ線や、被覆電線を使用して下さい。
　（LEDとAVRの下のジャンパーも、忘れないで下さい）
・1/6W抵抗器は、２目(5.08mm)と３目(7.62mm)ピッチで両端を折り曲げて取り付けます。
・積層セラミックコンデンサは、5.08mmピッチの物が取り付け可能です。
・IC、ピンヘッダは、配置図の通りに取り付けます。
・AVRマイコンのICソケットは、任意で取り付けて下さい。
　
・7セグメントLEDは、中央と右側のLEDが基板に乗りますが、左側のLEDが基板からはみ出ます。
　中央と右側のLEDを先に取り付けて、左側を取り付ける時にハンダで2点仮止めをして、高さを
　調整して下さい。
　左側を最後に付ければ、基板を裏返した時に他のLEDと高さが合います。
・シリアル入力とスイッチ入力は、被覆電線またはソケットで加工して下さい。
　
・LED基板と制御基板はケースに合わせて、「部品面が同じ方向」または「ハンダ面どうしが向かい
　合わせ」のどちらでも配置することができます。
　（プログラムで、制御基板の表裏取付を変更できます）
・標準では、「部品面が同じ方向」に配置し、12mmの六角スペーサーとビスで固定します。
・この場合、AVRのプログラムは、両基板を接続する前に書き込んでおいて下さい。
・ISP端子をL型ピンヘッダにすれば、組み立て後の書き込みや変更も可能です。
　
・両基板は、すずメッキ線や被覆電線で接続します。（２０本）
・下記に、すずメッキ線での取り付け方法例を示します。
　

	・0.3～0.6mmのすずメッキ線を、4～5cmの長さで１０本切りそろえます。　（細いメッキ線ならば、組み立て後も多少の自由がききます）・約2.54mmの幅でコの字型に折り曲げます。・LED基板の部品面から2mmほどの余裕を持って差し込みます。
	・差し込んだすずメッキ線の根元を、2カ所ハンダ付けします。・部品面のコの字部分を、ニッパで根元からカットします。・10組分、同じ作業をします。
	・制御基板に六角スペーサーを取り付けた状態で、LED基板の　すずメッキ線を、制御基板に順番に差し込んでいきます。　（斜めに1本ずつ差し込む）・ネジ止めした後、制御基板側のすずメッキ線もハンダ付けします。

・ケースに余裕がある場合は、L型ピンヘッダを使い取り付けることも
　できます。

操作方法

　
１．電源投入
　
　・電源が投入されると、LEDは全て消灯されてシリアル入力を待ちます。
　
　・初期状態では、動作モードが「通常」となります。
　　（文字列の先頭から12文字を表示）
　・文字列の最後に、[CR・LF]コード（Enter）が送られた時点で表示を開始します。
　
　・周波数カウンター[3]では、専用のモードに変更するコマンドを送ります。
　

1st	2nd	3rd	4th	動作モードの設定
&H12 [DC2]	&H30 ["0"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	通常動作　（初期値）
&H12 [DC2]	&H31 ["1"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	周波数カウンター[3] 動作

　
　・BASCOM-AVRでの書式。　Print Chr(&H12) ; "1"

　
２．カンマ[,]の表示制御
　
　・カンマ[,]を小数点[D.P.]で表示する動作を選択します。
　　（初期状態では、[D.P.]のみ表示となります）
　

1st	2nd	3rd	4th	カンマ[,]の表示動作
&H12 [DC2]	&H32 ["2"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	無視する。
&H12 [DC2]	&H33 ["3"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	[D.P.]のみで表示する。（初期値）
&H12 [DC2]	&H34 ["4"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	前文字の[D.P.]で表示する。

　
　・BASCOM-AVRでの書式。　Print Chr(&H12) ; "2"

　
３．ピリオド[.]の表示制御
　
　・ピリオド[.]を小数点[D.P.]で表示する動作を選択します。
　　（初期状態では、前文字の[D.P.]で表示となります）
　

1st	2nd	3rd	4th	ピリオド[.]の表示動作
&H12 [DC2]	&H35 ["5"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	無視する。
&H12 [DC2]	&H36 ["6"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	[D.P.]のみで表示する。
&H12 [DC2]	&H37 ["7"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	前文字の[D.P.]で表示する。（初期値）

　
　・BASCOM-AVRでの書式。　Print Chr(&H12) ; "5"

　
４．輝度制御
　
　・LEDの表示輝度を、30段階に変えることができます。
　　（初期状態では、最高輝度（明るい）となります）
　

1st	2nd	3rd	4th	LEDの表示輝度
&H12 [DC2]	&H41 ["A"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	最低輝度（暗い）
	～
&H12 [DC2]	&H5E ["^"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	最高輝度（明るい）（初期値）

　
　・BASCOM-AVRでの書式。　Print Chr(&H12) ; Chr(&H41)

　
５．パワーダウン・モード
　
　・LEDをすべて消灯し、AVRもスリープすることで、消費電力を抑えることができます。
　　（想定値で約0.2μA）
　・再起動させた後、100mSの起動時間を待ってから、新しい表示値を送信して下さい。
　　（パワーダウン以前の表示値は、保持されます）
　

1st	2nd	3rd	4th	パワーダウン・モード
&H12 [DC2]	&H40 ["@"]	&H0D [CR]	&H0A [LF]	パワーダウンする。
&H00 [NUL]	&H0D [CR]	&H0A [LF]		再起動する。

　
　・BASCOM-AVRでの書式。　Print Chr(&H12) ; "@"　　Print Chr(&H00)

　
６．表示行（桁）切換スイッチ
　
　・送られた1行の文字列の、前半16文字と後半16文字をスイッチで切換表示できます。
　　（32文字以降は、すべて無視されます）
　
　・スイッチがOFFで、文字列の先頭から12文字を表示します。（13～16文字は無視）
　・スイッチがONで、文字列の17文字目から12文字を表示します。（それ以降は無視）
　・カンマやピリオドは、上記表示制御の設定により[D.P.]で表示され、その分の文字数は
　　12文字に含まれません。

　
◎ このプリント基板と、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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