ＰＩＣキット マイコン実験シリーズ 「温湿度計の製作」

ＰＩＣキット　周辺モジュールの用意

ＮＯ－０１　１４ピンＣＰＵ基板（ＰＩＣ１６Ｆ１８２３）

ＮＯ－１２　ＬＣＤ表示器　ＡＱＭ１６０２

ＮＯ－１５　Ｉ２Ｃバス増設モジュール

ＮＯ－２０　温湿度センサ　「ＨＤＣ１０００」

以上の４種のモジュールを使用します
もちろん、５Ｖ電源や配線コード類も必要です。

１４ピンＰＩＣ１６Ｆ１８２３ＣＰＵモジュール

今回はＩ／ＯピンにＩ２Ｃバスとして２本使用します。
８ピンＰＩＣでも構成できますが、８ピンも１４ピンもＰＩＣ本体価格が変わらないので、
１４ピンＰＩＣ １６Ｆ１８２３を使用します。

温湿度センサ及びLCD表示には、このＩ２Ｃバスで接続します。
それぞれスレーブアドレスが違いますので、パーティーを組めます。
バスアクセスにはPIC内蔵MSSPモジュールを使用して、送受信を行います。
Ｉ２ＣバスはRC0がSCL、RC1がSDAとなります。
これをＩ２Ｃライン分配モジュールに接続し、そこからセンサとＬＣＤに分岐します。

ＰＩＣ１６Ｆ１８２３機能設定

・システムクロックは内部発振および４ＸＰＬＬで３２ＭＨＺ
・Ｉ／Ｏピンはすべてデジタルで、ＲＣ０－１は入力設定
・ＲＡ４－５は出力設定とし、ＬＥＤモジュール駆動可能です。

プログラム（すべてアッセンブラです）
・ＭＳＳＰ低レベルルーチンはＶｅｒ０．２を使用しています。
・ＬＣＤドライバルーチンは、ＡＱＭ１６０２用を使用しています。
　５Ｖ用にコントラスト値を設定しています。
　３．３Ｖの電池駆動とするには、この値を変更します。
・メインプログラム
　１秒おきにセンサにアクセス、そして演算およびＬＣＤに表示とを行っているだけです。
　割込み等は使用していません。



ＮＯ－２０　　温度・湿度センサモジュール　ＡＥ－ＨＤＣ１０００

主な仕様
温度(摂氏)-２０℃～＋８５℃　計測精度±０．２℃
湿度０％～１００％　計測精度±３％

ピン配置（②③④プルアップ抵抗内蔵)
①　＋Ｖ　３～５Ｖ（絶対最大定格６Ｖ）
②　ＳＤＡ
③　ＳＣＬ
④　ＲＤＹ　出力のみで、１＝計測中、０＝スタンバイあるいは計測終了
⑤　ＧＮＤ



ＮＯ－０１２　シリアル接続液晶モジュール（Ｉ2Ｃ接続）

ＬＣＤ画面設計
２行ありますので、上段が温度表示、下段が湿度表示とします

　ＴＥＭＰ　±ＸＸ　℃　　　計１１桁
　ＨＵＭＩ　　ＸＸＸ　％　　　計１０桁

温度では、プラス表示はしない事にしました。
マイナス時は、－ を表示します。

ソースファイル　補足

詳細はソースファイルを見て頂きたく思います。

（１）ＭＳＳＰ・Ｉ２Ｃマスタモード低レベルルーチン
　　今回はＩ２Ｃバス送受信を行いますので、Ver0.2となっています。。
　　まだまだＩ２Ｃバスの仕様を満たしていませんが、今回の製作では、とりあえず動作します。
　　AQM1602で最初に使用したVer0.1では、マスタ送信しかできませんでしたが、
　　今回はマスタ受信も可能となりました。

（２）ＨＤＣ１０００　温湿度センサ アクセスルーチン
　　初期設定で温度・湿度データ連続送信（16bit×2)としています。
　　実質データは14bitの最高解像度としています。
　　計測は約1秒間隔としています。

（３）演算およびLCD表示（ほぼメインルーチン）
　　ここでは、温度表示が「ゼロ」を跨るので、浮動小数点ルーチンを・・・
　　と言いたい所ですが、当局のアッセンブラ技術では制作が面倒なので没
　　今までの16bitおよび32bit符号無整数演算ルーチンを使い回す事にしました。
　　センサからのデータは16bitですので、16bitの数値として計算していきます。
　　乗除算までは整数演算、その後符号付き整数に変換して、最後の減算をしています。
　　減算も加算も、すべて加算ルーチンで行っています。
　　これにより、ゼロを跨る変動も簡単に表示されるようになりました。
　　小数点以下は3位を四捨五入して、以下切り捨て、
　　2位は４(0.4)の時だけ3位の四捨五入を受け入れる事にして、四捨五入はしない事に。
　　1位は一切、四捨五入はしていません。
　　これらの手抜きで、演算が簡素化しますし、小数点以下2位までは表示できます。
　　また、小数点以下2位以下は結構ちらちら変動する事への対処としての意味もあります。
　　ただし、完全計算と比較して、誤差が生じているはずです。
　　しかし、センサの仕様を考えると、事実上問題無いと思います。
　　この温度用演算ルーチンは汎用性が無く、これ専用です。
　　また、全範囲でオーバーフロー無で演算する保証はありません。
　　ただ、センサの計測範囲は大丈夫です。
　　湿度データの演算は特に問題無いと思います。
　　小数点以下の扱いは温度用と同じです。

（４）デバッグ用ルーチン
　１）ＤＥＢＵＧ０１
　　　ＬＣＤ動作確認用です。
　　　つまんないですが、これが動作しない様では話になりません。
　２）ＤＥＢＵＧ０２
　　　温度用演算ルーチンのデバッグ用です。
　　　温度センサにアクセスせずに、１Ｆ００Ｈ（約－２０℃）からＦ０００Ｈ（約＋１１４℃）まで、
　　　連続で模擬センサデータを投入して、その表示を確認します。
　　　センサ仕様の―２０℃から８５℃まで、スムーズに表示するならＯＫで、
　　　このデバッグプログラムが動作すれば、本プログラムは出来上がった様な物です。

結果および感想

お盆休み時にプログラミングを行っていました・・・
暑いなと思いながら動作させると・・・
画像の様に高温高湿度でした・・・
センサに手を近づけると、そそくさに温度が変動します。
やはり、乾電池駆動として、実用品とするのが良いかも

その他
温度・湿度共に小数点以下２位は計測のたびに変動します。
やはり小数点１位までが実用範囲かな。
消費電力が少ないので、電池駆動も可能と思われます。
その際は、システムクロックの低速化等でさらなる低電力化が出来そうです。


追記　２０１７年０３月２８日
　ＸＣ８版ソースファイルを追加しました
使用ＰＩＣは１６Ｆ１７０５となっています。
メモリ容量の関係で１６Ｆ１８２３では動作しません。


追記　２０１９年１０月１０日
　久々に起動したら湿度表示がやたら高い数値を示します・・・
「環境計」の表示に比較して２０％前後差があります。
プログラムを弄ってみましたが変化なし、バグでは無さそうですが・・・
現在の所原因不明の事態に陥りました　<m(_ _)m>
因みに、温度表示は大丈夫そうです。
そもそも秋月電子で、もう販売していないので、墓場行きになるかも