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７セグメントLED表示器（割込み活用）

　７セグメントLEDは表示器なので、次のように用途を
　考えることができます。

時計
入場者退場者カウンタ
駐車場にある車両台数表示

　これらは、７セグメントLED表示器を複数利用する
　ことになるので、各桁の値をダイナミック点灯して
　対応します。



　４桁の７セグメントLED表示器があるとすれば、次の
　シーケンスを繰返します。

０けた目の表示パターン出力
０けた目をイネーブル、他はディセーブル
１けた目の表示パターン出力
１けた目をイネーブル、他はディセーブル
２けた目の表示パターン出力
２けた目をイネーブル、他はディセーブル
３けた目の表示パターン出力
３けた目をイネーブル、他はディセーブル
１に戻る

　表示のタイミングは、タイマー割込みで通知します。

  if ( LTRG == ON ) {
    /* clear flag */
    LTRG = OFF ;
    /* get target digit */
    tmp = *(digit+state);
    /* convert bit pattern */
    ltmp = conv7segment( tmp );
    /* impress */
    PORTB = ltmp ;
    /* enable target digit */
    PORTA = state & 0x03 ;
    /* update state */
    state++ ;
    /* judge */
    if ( state == 4 ) { state = 0 ; }
  }

　タイマー割込みは、20msより小さい周期を利用します。
　20ms程度にするとチラツキが出るので、20msを桁数で
　割った周期を利用します。ここでは1msとします。

　７セグメントLED表示器のダイナミック点灯では、ポートの
　ピン数を減らすために、デコーダICを利用した方が楽になり
　ます。

　4511のような消費電力が少ないCMOSタイプを使います。



　デコードICを利用することで、数字をビットパターンに
　変換する処理を省くことができます。


  if ( LTRG == ON ) {
    /* clear flag */
    LTRG = OFF ;
    /* get target digit */
    tmp = *(digit+state);
    /* clear lower nibble */
    PORTB &= 0xf0 ;
    /* impress */
    PORTB |= tmp ;
    /* enable target digit */
    PORTA = state & 0x03 ;
    /* update state */
    state++ ;
    /* judge */
    if ( state == 4 ) { state = 0 ; }
  }


　ポートの中で、使わなくなったビットをスイッチや
　通信に振り分けられます。

　プッシュスイッチでは、チャタリングを除去する処理が
　必要になります。チャタリング除去にはタイマー割込み
　とシフトレジスタを利用すれば簡単になります。

　チャタリング除去は、次のコードで対応できます。

  if ( TFLAG == ON ) {
    /* clear flag */
    TFLAG = OFF ;
    /* get current switch state */
    tmp = PORTB ;
    /* shift */
    sreg0 <<= 1 ;
    sreg1 <<= 1 ;
    sreg2 <<= 1 ;
    sreg3 <<= 1 ;
    /* mask */
    sreg0 &= 0x03 ;
    sreg1 &= 0x03 ;
    sreg2 &= 0x03 ;
    sreg3 &= 0x03 ;
    /* update LSB */
    if ( tmp & 0x10 ) { sreg0 |= 1 ; }
    if ( tmp & 0x20 ) { sreg1 |= 1 ; }
    if ( tmp & 0x40 ) { sreg2 |= 1 ; }
    if ( tmp & 0x80 ) { sreg3 |= 1 ; }
    /* judge */
    if ( sreg0 == ON ) { SFLAG0 = ON ; }
    if ( sreg1 == ON ) { SFLAG1 = ON ; }
    if ( sreg2 == ON ) { SFLAG2 = ON ; }
    if ( sreg3 == ON ) { SFLAG3 = ON ; }
  }


　４つのシフトレジスタを用意し、チャタリング除去
　しつつ０→１の変化をとらえます。変化があった時
　各通知フラグを設定して、通知フラグを待っている
　処理に操作を一任します。

　対応処理を記述すると、いろいろなことができます。

  if ( SFLAG0 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG0 = OFF ;
    /* perform */

  }
  if ( SFLAG1 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG1 = OFF ;
    /* perform */

  }
  if ( SFLAG2 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG2 = OFF ;
    /* perform */

  }
  if ( SFLAG3 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG3 = OFF ;
    /* perform */

  }

　割込みを使うと、イベントに対応した処理を簡単に
　記述できるようになります。

　Windowsアプリケーションは、割込みによるイベント通知を
　OSが担当するので、イベントに対応した処理だけを記述して
　いきます。ファームウエアでWindowsアプリケーションに近い
　プログラムを作成するとき、割込みをどう扱うのかをユーザ
　が指定し、そのコードを作成します。

　娯楽施設での入場者、退場者を表示するアプリケーションを
　作成してみます。入場者は最大９９９人とします。

　仕様を決めていきます。

　表示

　　６桁の７セグメントLEDの上位３桁を入場者数
　　下位３桁を退場者数にします。



　　ハードウエアが決まれば、内部処理はある程度は確定します。

word in_passengers ;
word out_passengers ;

  if ( LTRG == ON ) {
    /* clear flag */
    LTRG = OFF ;
    /* in passengers */
    *(digit+0) = in_passengers / 100 ;
    *(digit+1) = (in_passengers % 100) / 10 ;
    *(digit+2) = in_passengers % 10 ;
    /* out passengers */
    *(digit+2) = out_passengers / 100 ;
    *(digit+4) = (out_passengers % 100) / 10  ;
    *(digit+5) = out_passengers % 10 ;
    /* get target digit */
    tmp = *(digit+state);
    /* clear nibble */
    PORTB = 0x00 ;
    /* impress */
    PORTB |= tmp ;
    /* enable target digit */
    if ( state < 5) {
      PORTA = 0 ;
      PORTA |= (1 << state & 0x07) ;
      PORTB &= ~(1 << 4);
    } else {
      PORTB |= (1 << 4);
    }
    /* update state */
    state++ ;
    /* judge */
    if ( state == 6 ) { state = 0 ; }
  }


　入場者、退場者カウント表示

　　入口、出口のマット下に、マイクロスイッチを入れて
　　１→０の変化で人が通過したと判断します。



　　チャタリングを除去しながら、入退場者の数を更新すれば
　　よいので、次のコードで対応できます。

  if ( TFLAG == ON ) {
    /* clear flag */
    TFLAG = OFF ;
    /* get current switch state */
    tmp = PORTB ;
    /* shift */
    sreg0 <<= 1 ;
    sreg1 <<= 1 ;
    /* mask */
    sreg0 &= 0x03 ;
    sreg1 &= 0x03 ;
    /* update LSB */
    if ( tmp & 0x40 ) { sreg0 |= 1 ; }
    if ( tmp & 0x80 ) { sreg1 |= 1 ; }
    /* judge */
    if ( sreg0 == ON ) { SFLAG0 = ON ; }
    if ( sreg1 == ON ) { SFLAG1 = ON ; }
  }
  /* update out passengers */
  if ( SFLAG1 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG1 = OFF ;
    /* increment */
    out_passengers++ ;
  }
  /* update in passengers */
  if ( SFLAG0 == ON ) {
    /* clear flag */
    SFLAG0 = OFF ;
    /* increment */
    in_passengers++ ;
  }

　１日の入場者、退場者を逐次集計して、表示する場合の
　ファームウエアは、以下。

#define OFF 0
#define ON  OFF+1

#define STARTV 3036

#define XDIV  10
#define XXDIV 100

typedef unsigned char  UBYTE ;
typedef unsigned short UWORD ;

typedef union {
  struct {
    unsigned B7:1;
    unsigned B6:1;
    unsigned B5:1;
    unsigned B4:1;
    unsigned B3:1;
    unsigned B2:1;
    unsigned B1:1;
    unsigned B0:1;
  } BIT ;
  unsigned char DR ;
} FLAGSP ;

volatile FLAGSP xflags ;

#define LTRG   xflags.BIT.B0
#define TFLAG  xflags.BIT.B1
#define SFLAG0 xflags.BIT.B2
#define SFLAG1 xflags.BIT.B3

volatile UWORD xcnt ;
volatile UBYTE sreg0 ;
volatile UBYTE sreg1 ;
volatile UWORD in_passengers ;
volatile UWORD out_passengers ;
volatile UBYTE state ;
volatile UBYTE digit[6] ;

void interrupt(void)
{
  /* timer0 overflow interrupt */
  if ( INTCON.T0IF == ON ) {
    /* clear flag */
    INTCON.T0IF = OFF ;
    /* initialize */
    TMR0 = 6 ;
    /* set flag */
    TFLAG = ON ;
  }
  /* timer1 overflow interrupt */
  if ( PIR1.TMR1IF == ON ) {
    /* clear flag */
    PIR1.TMR1IF = OFF ;
    /* initialize */
    TMR1L = STARTV % 256 ;
    TMR1H = STARTV / 256 ;
    /* set flag */
    LTRG = ON ;
  }
}

/* prototype */
void  usr_init(void);

void main(void)
{
  UBYTE tmp ;
  /* initialize */
  usr_init();
  /* endless loop */
  while (ON) {
    if ( TFLAG == ON ) {
      /* clear flag */
      TFLAG = OFF ;
      /* get current switch state */
      tmp = PORTB ;
      /* shift */
      sreg0 <<= 1 ;
      sreg1 <<= 1 ;
      /* mask */
      sreg0 &= 0x03 ;
      sreg1 &= 0x03 ;
      /* update LSB */
      if ( tmp & 0x40 ) { sreg0 |= 1 ; }
      if ( tmp & 0x80 ) { sreg1 |= 1 ; }
      /* judge */
      if ( sreg0 == ON ) { SFLAG0 = ON ; }
      if ( sreg1 == ON ) { SFLAG1 = ON ; }
    }
    /* update out passengers */
    if ( SFLAG1 == ON ) {
      /* clear flag */
      SFLAG1 = OFF ;
      /* increment */
      out_passengers++ ;
      /* calculate counter */
      *(digit+2) = out_passengers / XXDIV ;
      *(digit+4) = (out_passengers % XXDIV) / XDIV  ;
      *(digit+5) = out_passengers % XDIV ;
    }
    /* update in passengers */
    if ( SFLAG0 == ON ) {
      /* clear flag */
      SFLAG0 = OFF ;
      /* increment */
      in_passengers++ ;
      /* calculate counter */
      *(digit+0) = in_passengers / XXDIV ;
      *(digit+1) = (in_passengers % XXDIV) / XDIV ;
      *(digit+2) = in_passengers % XDIV ;
    }
    if ( LTRG == ON ) {
      /* clear flag */
      LTRG = OFF ;
      /* get target digit */
      tmp = *(digit+state);
      /* clear nibble */
      PORTB = 0x00 ;
      /* impress */
      PORTB |= tmp ;
      /* enable target digit */
      if ( state < 5) {
        PORTA = 0 ;
        PORTA |= (1 << state & 0x07) ;
        PORTB &= ~(1 << 4);
      } else {
        PORTB |= (1 << 4);
      }
      /* update state */
      state++ ;
      /* judge */
      if ( state == 6 ) { state = 0 ; }
    }
  }
}

void usr_init(void)
{
  /* port values */
  PORTA = 0x00 ;
  PORTB = 0x00 ;
  /* port directions */
  TRISA = 0xff ;
  TRISB = 0x3f ;
  /* clear flags */
  xflags.DR = 0 ;
  /* disable analog comparator */
  CMCON = 0x07 ;
  /* initialize timer0 */
  {
    /*
       10MHz/4 = 2.5MHz -> 2.5MHz/16 = 156250Hz prescaler = 1:16
       156250Hz / 250 = 625 Hz
    */
    OPTION_REG = 0x01 ;
    /* 256 - 250 = 6 */
    TMR0 = 6 ;
  }
  /* initialize Timer 1 */
  {
    /*
       10MHz/4 = 2.5MHz -> 2.5MHz/8 = 312.5kHz prescaler = 1:8
    */
    T1CON = (3 << 4) | 1 ;
    /*
      65536 - 62500
    */
    TMR1L = STARTV % 256 ;
    TMR1H = STARTV / 256 ;
    /* enable timer1 overflow interrupt */
    PIE1.TMR1IE = ON ;
  }
  /* enable global interrupt */
  INTCON.GIE = ON ;
  /* clear counter */
  TMR1H = 0 ;
  TMR1L = 0 ;
  /* others */
  state = 0 ;
  in_passengers  = 0 ;
  out_passengers = 0 ;
}

　生産現場では、材料入庫と製品出庫の逐次集計に使えます。

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