簡易時計(PIC単体)

オークションで、8.000000MHzという、高精度のクリスタルオシレータが、安価で手に入りましたので、早速、簡易な時計を製作してみました。

通常ですと、RTC(リアルタイムクロック)モジュールを利用するところなのですが、折角、高精度のクリスタルオシレータが手に入りましたので、今回は、PIC単体で実現してみました。
その分、ソフトに重きが置かれています。

0.1秒の正確な、時間(割り込みタイミング)を得るために、CCPモジュールをコンペアモードで使用します。

割り込み処理では、時刻データ(クロック変数)を生成します。とても単純です。

時刻表示では、クロック変数から、時、分、秒を求め、表示します。
その時に、クロック変数へのアクセスを、メイン処理と割り込み処理の間で、排他制御を考慮しなければなりません。
つまり、

• メイン処理で、クロック変数を参照しようとしているときに、
• 割り込み処理が、クロック変数を+1しようとすると、

タイミングによっては、不具合が生じます。
従って、

• メイン処理では、参照前に、クロック変数をロックし、参照後に、ロックを解除します。
• 割り込み処理では、ロックされているときには、クロック変数にアクセスしないようにします。

こうすることによって、不具合を防ぐことができます。

clock_v2.c

//********************************************************************** 
 
#define		ON			0
#define		OFF			1
 
#define		SW_MODE		&PORTA, 2
#define		SW_UP		&PORTA, 3
#define		SW_DOWN		&PORTA, 4
#define		SW_SET		&PORTA, 5
 
#define		LED			PORTB.F4
 
#define		TRUE		255
#define		FALSE		0
 
#define		LOCK		1
#define		UNLOCK		0
 
//********************************************************************** 
 
static	long	clock;
static	short	lock;
 
void	interrupt()
{
	if (PIR1.CCP1IF == 1) {
		PIR1.CCP1IF = 0;
		//
		LED = ~LED;
		//
		if (lock == UNLOCK) {
			clock++;
			if (clock == 864000)
				clock = 0;
		}
	}
}
 
//********************************************************************** 
 
void	main()
{
	static	char	buf[16];
	static	short	hh, mn, ss, hh_tmp, mn_tmp, ss_tmp, mode;
	static	long	tmp;
	//
//	OSCCON = 0b01110000;		// クロックは8MHz 
	CMCON  = 0b00000111;		// コンパレータは使用しない。
	ANSEL  = 0b00000000;		// A/D変換は使用しない。 
	TRISA  = 0b11111111;
	TRISB  = 0b00000000;
	OPTION_REG.F7 = 0;			// PORTBをプルアップする。 
	// TIMER1の設定
	PIE1.TMR1IE = 0;
	PIR1.TMR1IF = 0;
	T1CON.T1CKPS0 = 1;
	T1CON.T1CKPS1 = 1;
	T1CON.TMR1ON = 0;
	TMR1L = 0;
	TMR1H = 0;
	// CCPの設定
	PIE1.CCP1IE = 1;
	PIR1.CCP1IF = 0;
	CCP1CON.CCP1M3 = 1;
	CCP1CON.CCP1M2 = 0;
	CCP1CON.CCP1M1 = 1;
	CCP1CON.CCP1M0 = 1;
	CCPR1L = 0xA8;	// 0.1sec...10hz...クロックが8Mhzの時
	CCPR1H = 0x61;	// 0.1sec...(1÷8000000)*4*8*25000
	//
	Lcd_Custom_Config(&PORTB, 0, 1, 2, 3, &PORTB, 5, 6, 7);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CURSOR_OFF);
	Lcd_Custom_Cmd(LCD_CLEAR);
	//
	clock = 0;
	lock = 0;
	mode = 0;
	hh_tmp = 0;
	mn_tmp = 0;
	ss_tmp = 0;
	// 割り込みを許可する。 
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	T1CON.TMR1ON = 1;
	//
	while (1) {
		hh = clock / 36000;
		mn = (clock - (36000 * (long)hh)) / 600;
		ss = (clock - (36000 * (long)hh) - (600 * (long)mn)) / 10;
		//
		LongToStr(clock, buf);
		Lcd_Custom_Out(2, 10, &buf[4]);
 
		ByteToStr(hh, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 1, &buf[1]);
		Lcd_Custom_Out(1, 3, ":");
		//
		ByteToStr(mn, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 4, &buf[1]);
		Lcd_Custom_Out(1, 6, ":");
		//
		ByteToStr(ss, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(1, 7, &buf[1]);
		//
		if (Button(SW_MODE, 10, ON) == TRUE) {
			while (Button(SW_MODE, 10, OFF) == FALSE)
				;
			mode = (mode == 0) ? 1 : 0;
		} 
		//
		if (Button(SW_UP, 10, ON) == TRUE) {
			while (Button(SW_UP, 10, OFF) == FALSE)
				;
			if (mode == 0) {
				hh_tmp++;
				if (hh_tmp == 24)
					hh_tmp = 0;
			} else {
				mn_tmp++;
				if (mn_tmp == 60)
					mn_tmp = 0;
			}
		}
		//
		if (Button(SW_DOWN, 10, ON) == TRUE) {
			while (Button(SW_DOWN, 10, OFF) == FALSE)
				;
			if (mode == 0) {
				hh_tmp--;
				if (hh_tmp < 0)
					hh_tmp = 23;
			} else {
				mn_tmp--;
				if (mn_tmp < 0)
					mn_tmp = 59;
			}
		}
		//
		if (Button(SW_SET, 10, ON) == TRUE) {
			while (Button(SW_SET, 10, OFF) == FALSE)
				;
			lock = LOCK;
			clock = ((long)hh_tmp * 36000) + ((long)mn_tmp * 600);
			lock = UNLOCK;
		}
		//
		ByteToStr(hh_tmp, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(2, 1, &buf[1]);
		if (mode == 0)
			Lcd_Custom_Out(2, 3, "?");
		else
			Lcd_Custom_Out(2, 3, ":");
		//
		ByteToStr(mn_tmp, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(2, 4, &buf[1]);
		if (mode == 1)
			Lcd_Custom_Out(2, 6, "?");
		else
			Lcd_Custom_Out(2, 6, ":");
		//
		ByteToStr(ss_tmp, buf);
		buf[1] = buf[1] == ' ' ? '0' : buf[1];
		Lcd_Custom_Out(2, 7, &buf[1]);
	}
}
 
//**********************************************************************

電源投入直後です。
左上:現在時刻です。
左下:時刻合わせ用の時刻です。秒は00固定です。
右下:クロック変数(clock)の値です。0.1秒単位で+1されます。

13時54分00秒に時刻合わせをしているところです。
左側:HH/MMスイッチで、“時“の“:“が“?”になるようにして、UP/DOWNスイッチで“13”に設定します。
右側:HH/MMスイッチで、“分“の“:“が“?”になるようにして、UP/DOWNスイッチで“54”に設定します。

SETスイッチを押すと、現在時刻が、セットされます。

そのときの、クロック変数はかなり大きな値になりますね。

如何ですか?
高精度のクリスタルオシレータを使用したので、RTCを使用するよりも、精度は高くなっていると思います。

また、PIC単体で実現したので、PICのモジュールの仕組みや、ソフト(割り込み処理、排他制御、時刻の相互換算など)の理解にも役立つのではないでしょうか?

お手持ちのクリスタルオシレータ(1MHz~20MHz位の範囲で)があれば、是非、活用してみてください。
発振周波数が8MHzでなくても、少しのソフト修正で対応できますので。。。