2019/07/28

シフトレジスタSN74HC595Nで遊ぶ

　以前のブログで「3×3のLED cube」を作製し、Arduino(AEｰATMEGA328-MINI)のI/Oで制御した件をお話ししました。cubeのサイズを大きくすると制御するI/O点数も増えるため、シフトレジスタを使う事例を多く見かけました。シフトレジスタは今まで触ったことがなかったので、秋月でSN74HC595Nを購入し、早速使ってみました。　シフトレジスタについては、知識が全くなかったので、このサイトの全面的なバックアップの元で勉強しました。ありがとうございました
　ArduinoマイコンとしてESP-WROOM-02(ESP8266)を用い、以下の回路を組みました。 プログラムは参考サイトのものを転用させていただきました。以下の2つのパターンの動作確認をしました。

//Pattern 1
#define SRCLK 12
#define RCLK 13
#define SER 14

void setup() {
  pinMode(SRCLK, OUTPUT);
  pinMode(RCLK,  OUTPUT);
  pinMode(SER,   OUTPUT);
}

void loop() {
  // 入力状態をHIGHにする
  digitalWrite(SER, HIGH);

  for (int i=0; i<8; i++) {
    // シフトレジスタをシフトさせてSERピンの状態を記憶させる
    digitalWrite(SRCLK, LOW);
    digitalWrite(SRCLK, HIGH);
    
    // シフトレジスタの状態をストレージレジスタへ反映させる
    digitalWrite(RCLK,  LOW);
    digitalWrite(RCLK,  HIGH);

    delay(200);

    // 以降の入力状態をLOWにする
    digitalWrite(SER, LOW);
  }
}

//Pattern 2
#define SRCLK 12
#define RCLK 13
#define SER 14

void setup() {
  pinMode(SRCLK, OUTPUT);
  pinMode(RCLK,  OUTPUT);
  pinMode(SER,   OUTPUT);
}

// 点灯パターン(1=点灯, 0=消灯)
const uint8_t PATTERNS[] = {
  0b10000001,
  0b01000010,
  0b00100100,
  0b00011000,
  0b00011000,
  0b00100100,
  0b01000010,
  0b10000001,
};

void loop() {
  
  // 点灯パターンの数
  int max_pattern = sizeof(PATTERNS)/sizeof(PATTERNS[0]);

  for (uint8_t i=0; i    // 8ビット分のデータをシフトレジスタへ送る
    shiftOut(SER, SRCLK, LSBFIRST, PATTERNS[i]); 

    // シフトレジスタの状態をストレージレジスタへ反映させる
    digitalWrite(RCLK,  LOW);
    digitalWrite(RCLK,  HIGH);

    delay(200);
  }
}

Pattern1、2の実際の動きは以下の動画の通りです。 触ってみることで、漠然とですが、シフトレジスタの動作イメージが理解できました。次は、自分で応用して、何か作ってみたいと思います。

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2019/07/07

I2C通信LCDを使う

　以前、ESP8266に接続している温湿度気圧センサ(BME280)のデータをRaspi ZeroにFTPで飛ばして、保存するお話をしました。センサデータをRaspi Zeroに保存したり、アクセスポイントであるESP8266に接続してリアルタイムのデータを閲覧できるようになりました。ただ、PCや携帯端末を使わずに、簡単にリアルタイムのデータを見ることができればいいなと、ふと思いました(いまさらですが・・)。

　早速、LCDをつけてデータ表示をしようと思い立ち、同時に、過去PICを使ってLCDを動作させるのに苦労したことを思い出しました。PIC-PC間をUSART通信(Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)を使って、データを送受信して、LCDに表示させるお話でした。今回、センサデータはI2C通信で取っており、I2Cデバイスは並列で接続できることから、I2C通信のLCD表示にトライしました。シリアル通信にはいろいろ方式(I2C、SPI、USART等)があり、このサイトにうまくまとめられています。

　秋月で以下のLCDモジュールを購入し、
　【M-09109】Ｉ２Ｃ接続小型ＬＣＤモジュール（８ｘ２行）ピッチ変換モジュール（完成品）
過去のブログの内容を参考に、以下の通り配線しました。乾電池駆動で3.3V出力の昇圧DC-DCコンバータを使いました。

　Arduinoのコードは以下の通りです。LCD用のライブラリもインストールしておきます。また、以下の関数は、以前のブログに記載のコードと同じなので割愛します。
readTrim、writeReg、readData、calibration_T、calibration_P、calibration_H

#include <Wire.h>
#include <FaBoLCDmini_AQM0802A.h>

FaBoLCDmini_AQM0802A lcd;
#define BME280_ADDRESS 0x76
unsigned long int hum_raw,temp_raw,pres_raw;
signed long int t_fine;

uint16_t dig_T1;
 int16_t dig_T2;
 int16_t dig_T3;
uint16_t dig_P1;
 int16_t dig_P2;
 int16_t dig_P3;
 int16_t dig_P4;
 int16_t dig_P5;
 int16_t dig_P6;
 int16_t dig_P7;
 int16_t dig_P8;
 int16_t dig_P9;
 int8_t  dig_H1;
 int16_t dig_H2;
 int8_t  dig_H3;
 int16_t dig_H4;
 int16_t dig_H5;
 int8_t  dig_H6;

void setup()
{
    uint8_t osrs_t = 1;             //Temperature oversampling x 1
    uint8_t osrs_p = 1;             //Pressure oversampling x 1
    uint8_t osrs_h = 1;             //Humidity oversampling x 1
    uint8_t mode = 3;               //Normal mode
    uint8_t t_sb = 5;               //Tstandby 1000ms
    uint8_t filter = 0;             //Filter off 
    uint8_t spi3w_en = 0;           //3-wire SPI Disable
    
    uint8_t ctrl_meas_reg = (osrs_t <<5) | (osrs_p << 2) | mode;
    uint8_t config_reg    = (t_sb << 5) | (filter << 2) | spi3w_en;
    uint8_t ctrl_hum_reg  = osrs_h;
    
    Serial.begin(115200);
    Wire.begin(4,5);
    
    writeReg(0xF2,ctrl_hum_reg);
    writeReg(0xF4,ctrl_meas_reg);
    writeReg(0xF5,config_reg);
    readTrim();

    lcd.begin();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Hello!!");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Start...");
    delay(2000);    
}

void loop()
{
    double temp_act = 0.0, press_act = 0.0,hum_act=0.0;
    signed long int temp_cal;
    unsigned long int press_cal,hum_cal;
    char temp_str_t[8], hum_act_t[8], press_str_t[8];
    
    readData();
    
    temp_cal = calibration_T(temp_raw);
    press_cal = calibration_P(pres_raw);
    hum_cal = calibration_H(hum_raw);
    temp_act = (double)temp_cal / 100.0;
    press_act = (double)press_cal / 100.0;
    hum_act = (double)hum_cal / 1024.0;
    Serial.print("TEMP : ");
    Serial.print(temp_act);
    Serial.print(" DegC  PRESS : ");
    Serial.print(press_act);
    Serial.print(" hPa  HUM : ");
    Serial.print(hum_act);
    Serial.println(" %");    

    dtostrf(temp_act,5,1,temp_str_t);
    temp_str_t[5] = ' ';
    temp_str_t[6] = 223;
    temp_str_t[7] = 'C';
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Temp.   ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print(temp_str_t);
    delay(2000);

    dtostrf(hum_act,6,1,hum_act_t);
    hum_act_t[6] = ' ';
    hum_act_t[7] = '%';
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Humid.  ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print(hum_act_t);
    delay(2000);

    dtostrf(press_act,4,0,press_str_t);
    press_str_t[4] = ' ';
    press_str_t[5] = 'h';
    press_str_t[6] = 'P';
    press_str_t[7] = 'a';
    lcd.setCursor(0,0);
    lcd.print("Press.  ");
    lcd.setCursor(0,1);
    lcd.print(press_str_t);
    delay(2000);
}

　最後に動作確認です。[広告]

こんなに簡単にLCD表示ができるなんて、PICで苦労したことが嘘のようです。今後、気楽にLCDを使えそうです。

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