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簡易時計(7セグ4桁)

概要

4桁の7セグメントLEDが手に入りましたので、出来るだけ部品点数の少ない簡易時計を製作してみました。
使用した7セグは、「ダイナミック接続4桁赤色7セグメントLED表示器(カソードコモン)OSL40562-LR」です。
OSL40562-LRは、4桁表示の高輝度赤色7セグメントLEDで、ダイナミック点灯専用なので配線が少なくて済みます。

<OSL40562-LRの概観>

<OSL40562-LRのピン配置>

<OSL40562-LRの特長>
◎素子仕様

  • 色:赤(640nm)
  • 輝度:30mcd(@IF=20mA)
  • VF(順方向電圧):1.8~2.3V
  • VR(逆方向耐圧):5V
  • IFP(パルス最大電流):100mA(パルス幅:10ms、デューティ比:1/10)

◎サイズ

  • 表示部:(高さ)14.2x(幅)8.1mm
  • 全体(ピン含まず):(縦)19.0x(横)50.30x(高さ)8.0mm
  • ピン間:2.54mm

◎内部配線

  • カソード(-)コモン
  • ダイナミック点灯用

動作原理

ハードウエア的には、必要最小限の部品点数を図ることを目標にしました。(簡易接続版)
通常は、標準接続版(A)(B)のようにします。

  • 簡易接続版
    • トランジスタ(4個)と電流制限抵抗(8本)が不要になります。
    • 数値によって、点灯する明るさが若干異なります。(“1“が最も明るい、“8”が最も暗い)
  • 標準接続版(A)(B)
    • 部品点数が多くなります。
    • 数値によって、点灯する明るさは影響を受けません。

<メイン処理>

  • クロック変数(clock_msec)から、時分秒を求めます。
  • セレクトスイッチ(SELECT)が、オフであれば、表示用変数(seg_dat)に、時分の値(4桁)をセットします。
  • セレクトスイッチ(SELECT)が、オンであれば、表示用変数(seg_dat)に、分秒の値(4桁)をセットします。
  • “時“アップスイッチ(HHUP)が、押下されると、“時”をインクリメントし、クロック変数(clock_msec)にセットします。この時“秒“は“0”クリアされます。
  • “分“アップスイッチ(MMUP)が、押下されると、“分”をインクリメントし、クロック変数(clock_msec)にセットします。この時“秒“は“0”クリアされます。

<割り込み処理>

  • TIMER2を使用して、1msecの割り込みを発生させます。
  • ダイナミック点灯処理を呼び出します。
  • クロック変数(clock_msec)をインクリメントします。(0~86400000を繰り返します)

<ダイナミック点灯処理>

  • 呼び出される毎に、セグメントを順次切り替えて、表示用変数(seg_dat)の値を点灯させます。

回路図


ソースコード

◎簡易接続および標準接続(B)￫ACTIVE_LOW

clock_7seg_4digit.c
//**********************************************************************
//■■■関数＆共有データ宣言■■■
extern      void        main();
extern      void        init_port(); 
extern      void        init_segment(); 
extern      void        init_timer(); 
extern      void        segment_disp();
extern      void        segment_set_data(short seg1, short seg2, short SEG3, short seg4, short dot);
extern      void        interrupt();
extern      long        clock_msec;
extern      short       lock;
//**********************************************************************
//■■■マクロ定義■■■
//7SEG-SELECT
#define     ACTIVE_LOW
//簡易接続、標準接続（Ｂ（2SA1015）） 
#ifdef      ACTIVE_LOW
#define     SEG_ON              0
#define     SEG_OFF             1
#else
//標準接続（Ａ（2SC1815）） 
#define     SEG_ON              1
#define     SEG_OFF             0
#endif
sbit        SEG1                at        PORTA.B1;
sbit        SEG1_Direction      at        TRISA.B1;
#define     SEG1_ON             SEG1 = SEG_ON
#define     SEG1_OFF            SEG1 = SEG_OFF
sbit        SEG2                at        PORTA.B0;
sbit        SEG2_Direction      at        TRISA.B0;
#define     SEG2_ON             SEG2 = SEG_ON
#define     SEG2_OFF            SEG2 = SEG_OFF
sbit        SEG3                at        PORTA.B7;
sbit        SEG3_Direction      at        TRISA.B7;
#define     SEG3_ON             SEG3 = SEG_ON
#define     SEG3_OFF            SEG3 = SEG_OFF
sbit        SEG4                at        PORTA.B6;
sbit        SEG4_Direction      at        TRISA.B6;
#define     SEG4_ON             SEG4 = SEG_ON
#define     SEG4_OFF            SEG4 = SEG_OFF
//7SEG-DATA
#define     SEG_DATA            PORTB
#define     SEG_DATA_Direction  TRISB
//SWITCH
sbit        SW_HH_UP            at        PORTA.B3;
sbit        SW_HH_UP_Direction  at        TRISA.B3;
sbit        SW_MM_UP            at        PORTA.B4;
sbit        SW_MM_UP_Direction  at        TRISA.B4;
sbit        SW_SELECT           at        PORTA.B5;
sbit        SW_SELECT_Direction at        TRISA.B5;
//other
#define     INPUT_MODE          1
#define     OUTPUT_MODE         0
#define     LOCK                1
#define     UNLOCK              0
//**********************************************************************
//■■■メイン関数■■■ 
void    main()
{
        short     hh, mm, ss;
        long      temp;
        //
        OSCCON = 0b01110000;        //クロックを8MHzに設定します。 
        ANSEL  = 0b00000000;        //A/D変換モジュールは使用しません。 
        // 
        init_port();
        init_segment();
        init_timer();
         // 割り込みを許可します。 
        INTCON.PEIE = 1;
        INTCON.GIE = 1;
        //
        while (1) {
                temp = clock_msec / 1000;
                //
                hh = temp / 3600;
                mm = (temp % 3600) / 60;
                ss = temp % 60;
                //
                if (SW_SELECT == 1) {
                        segment_set_data(hh / 10, hh % 10, mm / 10, mm % 10, 2);
                } else {
                        segment_set_data(mm / 10, mm % 10, ss / 10, ss % 10, 2);
                }
                //
                if (SW_HH_UP == 0) {
                        hh++;
                        ss = 0;
                        if (hh == 24) {
                                hh = 0;
                        }
                        lock = LOCK;
                        clock_msec = (((long)hh * 3600) + ((long)mm * 60) + (long)ss) * 1000;
                        lock = UNLOCK;
                }
                if (SW_MM_UP == 0) {
                        mm++;
                        ss = 0;
                        if (mm == 60) {
                                mm = 0;
                        }
                        lock = LOCK;
                        clock_msec = (((long)hh * 3600) + ((long)mm * 60) + (long)ss) * 1000;
                        lock = UNLOCK;
                }
                //
                Delay_ms(100);
        }
}
//**********************************************************************
//■■■セグメント初期化関数■■■ 
void    init_segment()
{
        SEG1_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG1_OFF;
        SEG2_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG2_OFF;
        SEG3_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG3_OFF;
        SEG4_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG4_OFF;
        //
        SEG_DATA_Direction = 0b00000000;
        SEG_DATA = 0x00;      
}
//**********************************************************************
//■■■入出力ポート初期化関数■■■ 
void    init_port()
{
        SW_SELECT_Direction = INPUT_MODE;
        SW_HH_UP_Direction = INPUT_MODE;
        SW_MM_UP_Direction = INPUT_MODE;
}
//**********************************************************************
//■■■タイマー初期化関数■■■ 
void    init_timer()
{
        T2CON.T2CKPS1 = 0;
        T2CON.T2CKPS0 = 0;
        T2CON.TOUTPS3 = 1;
        T2CON.TOUTPS2 = 1;
        T2CON.TOUTPS1 = 1;
        T2CON.TOUTPS0 = 1;
        TMR2 = 0;
        PIE1.TMR2IE = 1;
        PIR1.TMR2IF = 0;
        PR2 = 125;        //125=1msec/((1sec/8MHz)*4*16PS)
        T2CON.TMR2ON = 1;
}
//**********************************************************************
//■■■セグメントデータ設定関数■■■ 
short   seg_dat[4] = {0, 0, 0, 0};
short   dot_point = 0;
//
void    segment_set_data(short seg1, short seg2, short SEG3, short seg4, short dot)
{
        seg_dat[0] = seg1;
        seg_dat[1] = seg2;
        seg_dat[2] = seg3;
        seg_dat[3] = seg4;
        dot_point = dot;
}
//**********************************************************************
//■■■割り込み関数■■■ 
long    clock_msec = 0;
short   lock = UNLOCK;
void    interrupt()
{
        if (PIR1.TMR2IF == 1) {
                PIR1.TMR2IF = 0;
                //
                segment_disp();
                //
                if (lock == UNLOCK) {
                        clock_msec++;
                        if (clock_msec == 86400000) {
                                clock_msec = 0;
                        }
                }
        }
}
//**********************************************************************
//■■■セグメントデータ表示関数■■■ 
short   seg_tbl[10] = {
                0b00111111,        //0
                0b00000110,        //1
                0b01011011,        //2
                0b01001111,        //3
                0b01100110,        //4
                0b01101101,        //5
                0b01111101,        //6
                0b00100111,        //7
                0b01111111,        //8
                0b01101111         //9
        };
short   seg_cnt = 0;
//
void    segment_disp()
{
        switch (seg_cnt) {
        case 0:
                SEG4_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[0]];
                if (dot_point == 1) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG1_ON;
                seg_cnt = 1;
                break;
        case 1:
                SEG1_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[1]];
                if (dot_point == 2) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG2_ON;
                seg_cnt = 2;
                break;
        case 2:
                SEG2_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[2]];
                if (dot_point == 3) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG3_ON;
                seg_cnt = 3;
                break;
        case 3:
                SEG3_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[3]];
                if (dot_point == 4) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG4_ON;
                seg_cnt = 0;
                break;
        }
}
//**********************************************************************

◎標準接続(A)￫ACTIVE_HIGH ※上記のソースの1行をコメントにしただけです。

clock_7seg_4digit_2.c
//**********************************************************************
//■■■関数＆共有データ宣言■■■
extern      void        main();
extern      void        init_port(); 
extern      void        init_segment(); 
extern      void        init_timer(); 
extern      void        segment_disp();
extern      void        segment_set_data(short seg1, short seg2, short SEG3, short seg4, short dot);
extern      void        interrupt();
extern      long        clock_msec;
extern      short       lock;
//**********************************************************************
//■■■マクロ定義■■■
//7SEG-SELECT
//#define     ACTIVE_LOW
//簡易接続、標準接続（Ｂ（2SA1015）） 
#ifdef      ACTIVE_LOW
#define     SEG_ON              0
#define     SEG_OFF             1
#else
//標準接続（Ａ（2SC1815）） 
#define     SEG_ON              1
#define     SEG_OFF             0
#endif
sbit        SEG1                at        PORTA.B1;
sbit        SEG1_Direction      at        TRISA.B1;
#define     SEG1_ON             SEG1 = SEG_ON
#define     SEG1_OFF            SEG1 = SEG_OFF
sbit        SEG2                at        PORTA.B0;
sbit        SEG2_Direction      at        TRISA.B0;
#define     SEG2_ON             SEG2 = SEG_ON
#define     SEG2_OFF            SEG2 = SEG_OFF
sbit        SEG3                at        PORTA.B7;
sbit        SEG3_Direction      at        TRISA.B7;
#define     SEG3_ON             SEG3 = SEG_ON
#define     SEG3_OFF            SEG3 = SEG_OFF
sbit        SEG4                at        PORTA.B6;
sbit        SEG4_Direction      at        TRISA.B6;
#define     SEG4_ON             SEG4 = SEG_ON
#define     SEG4_OFF            SEG4 = SEG_OFF
//7SEG-DATA
#define     SEG_DATA            PORTB
#define     SEG_DATA_Direction  TRISB
//SWITCH
sbit        SW_HH_UP            at        PORTA.B3;
sbit        SW_HH_UP_Direction  at        TRISA.B3;
sbit        SW_MM_UP            at        PORTA.B4;
sbit        SW_MM_UP_Direction  at        TRISA.B4;
sbit        SW_SELECT           at        PORTA.B5;
sbit        SW_SELECT_Direction at        TRISA.B5;
//other
#define     INPUT_MODE          1
#define     OUTPUT_MODE         0
#define     LOCK                1
#define     UNLOCK              0
//**********************************************************************
//■■■メイン関数■■■ 
void    main()
{
        short     hh, mm, ss;
        long      temp;
        //
        OSCCON = 0b01110000;        //クロックを8MHzに設定します。 
        ANSEL  = 0b00000000;        //A/D変換モジュールは使用しません。 
        // 
        init_port();
        init_segment();
        init_timer();
         // 割り込みを許可します。 
        INTCON.PEIE = 1;
        INTCON.GIE = 1;
        //
        while (1) {
                temp = clock_msec / 1000;
                //
                hh = temp / 3600;
                mm = (temp % 3600) / 60;
                ss = temp % 60;
                //
                if (SW_SELECT == 1) {
                        segment_set_data(hh / 10, hh % 10, mm / 10, mm % 10, 2);
                } else {
                        segment_set_data(mm / 10, mm % 10, ss / 10, ss % 10, 2);
                }
                //
                if (SW_HH_UP == 0) {
                        hh++;
                        ss = 0;
                        if (hh == 24) {
                                hh = 0;
                        }
                        lock = LOCK;
                        clock_msec = (((long)hh * 3600) + ((long)mm * 60) + (long)ss) * 1000;
                        lock = UNLOCK;
                }
                if (SW_MM_UP == 0) {
                        mm++;
                        ss = 0;
                        if (mm == 60) {
                                mm = 0;
                        }
                        lock = LOCK;
                        clock_msec = (((long)hh * 3600) + ((long)mm * 60) + (long)ss) * 1000;
                        lock = UNLOCK;
                }
                //
                Delay_ms(100);
        }
}
//**********************************************************************
//■■■セグメント初期化関数■■■ 
void    init_segment()
{
        SEG1_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG1_OFF;
        SEG2_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG2_OFF;
        SEG3_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG3_OFF;
        SEG4_Direction = OUTPUT_MODE;
        SEG4_OFF;
        //
        SEG_DATA_Direction = 0b00000000;
        SEG_DATA = 0x00;      
}
//**********************************************************************
//■■■入出力ポート初期化関数■■■ 
void    init_port()
{
        SW_SELECT_Direction = INPUT_MODE;
        SW_HH_UP_Direction = INPUT_MODE;
        SW_MM_UP_Direction = INPUT_MODE;
}
//**********************************************************************
//■■■タイマー初期化関数■■■ 
void    init_timer()
{
        T2CON.T2CKPS1 = 0;
        T2CON.T2CKPS0 = 0;
        T2CON.TOUTPS3 = 1;
        T2CON.TOUTPS2 = 1;
        T2CON.TOUTPS1 = 1;
        T2CON.TOUTPS0 = 1;
        TMR2 = 0;
        PIE1.TMR2IE = 1;
        PIR1.TMR2IF = 0;
        PR2 = 125;        //125=1msec/((1sec/8MHz)*4*16PS)
        T2CON.TMR2ON = 1;
}
//**********************************************************************
//■■■セグメントデータ設定関数■■■ 
short   seg_dat[4] = {0, 0, 0, 0};
short   dot_point = 0;
//
void    segment_set_data(short seg1, short seg2, short SEG3, short seg4, short dot)
{
        seg_dat[0] = seg1;
        seg_dat[1] = seg2;
        seg_dat[2] = seg3;
        seg_dat[3] = seg4;
        dot_point = dot;
}
//**********************************************************************
//■■■割り込み関数■■■ 
long    clock_msec = 0;
short   lock = UNLOCK;
void    interrupt()
{
        if (PIR1.TMR2IF == 1) {
                PIR1.TMR2IF = 0;
                //
                segment_disp();
                //
                if (lock == UNLOCK) {
                        clock_msec++;
                        if (clock_msec == 86400000) {
                                clock_msec = 0;
                        }
                }
        }
}
//**********************************************************************
//■■■セグメントデータ表示関数■■■ 
short   seg_tbl[10] = {
                0b00111111,        //0
                0b00000110,        //1
                0b01011011,        //2
                0b01001111,        //3
                0b01100110,        //4
                0b01101101,        //5
                0b01111101,        //6
                0b00100111,        //7
                0b01111111,        //8
                0b01101111         //9
        };
short   seg_cnt = 0;
//
void    segment_disp()
{
        switch (seg_cnt) {
        case 0:
                SEG4_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[0]];
                if (dot_point == 1) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG1_ON;
                seg_cnt = 1;
                break;
        case 1:
                SEG1_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[1]];
                if (dot_point == 2) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG2_ON;
                seg_cnt = 2;
                break;
        case 2:
                SEG2_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[2]];
                if (dot_point == 3) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG3_ON;
                seg_cnt = 3;
                break;
        case 3:
                SEG3_OFF;
                SEG_DATA = seg_tbl[seg_dat[3]];
                if (dot_point == 4) {
                        SEG_DATA.B7 = 1;
                }
                SEG4_ON;
                seg_cnt = 0;
                break;
        }
}
//**********************************************************************

動作確認

簡易接続版の配線の様子です。

左側:16時04分を表示しています。※“1“の文字が、他に比べ少し明るいのがわかりますね。
右側:04分38秒を表示しています。

左側:20時02分を表示しています。
右側:02分20秒を表示しています。

如何でしょうか?
輝度的には、簡易接続版でも、通常利用する分には問題なさそうですね ^_^

クロックには、PIC内蔵の8MHzを使用しているので、あまり高い精度は望めません。
しかし、OSCTUNEレジスタの値を変更して、キャリブレーションを行えば、市販されている安価な時計と同等の精度が得られるのではないでしょうか。

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  • 最終更新: 2025/10/17 14:27
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