液晶の活用

• October 20, 2010

ワンチップ磁気センサー

この間、デジットで買ったOPTREXのPWB842Bという液晶をようやく動かすことができた。いろいろとバグがあって発見に手間取ってしまった。まずwaitをかなり入れないとuPD7225がうまく応答しない。ICの説明書は一応読んだが、数マイクロ秒待てば良いような感じだったと思うが、100マイクロ秒ぐらいのwaitをいろいろなところに入れた。次に発見に手間取ったのが、i++のようなつもりで、i>>1としていたが、当然のことながらi>>=1としなければいけなかった。

さて、この液晶を何に使うかを考えていたのだが、磁気センサーを作ることにした。ホール素子の電圧をattiny261のADコンバーターを使って読んで、さらに液晶と通信して表示すれば、ワンチップの磁気センサーができあがるはずである。というわけで、プログラムを書いてみた。そのままだと精度が出ないようだったので、256回測定してその平均を取ったが、数値が安定して良い感じになった。磁場の絶対値に関しては、換算がまだ間違っているかも知れないが、1-1000ガウスぐらいは測定できるようになった。100以上では増幅をしないようにプログラムすれば、3Tぐらいまでは測れるようになつはずだろうが、面倒なので組み込んでいない。本当は、超伝導磁石の漏れ磁場を測定したかったのだが、どうやら感度の問題で難しいようだ。

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#define F_CPU 1000000 /* 1MHz */
#include <util/delay.h>
#include <avr/pgmspace.h>
/* lcd controller for OPTREX PWB842B */
/* 7seg 10digit */
// pin connection
// 1 /RESET
// 2 /SCK
// 3 SI
// 4 /BUSY
// 5 C,/D
// 6 /CS
// 7 Vdd 5V
// 8 Vss GND
#define LCD_PORT PORTB
#define LCD_PIN PINB
#define LCD_DDR DDRB
#define LCD_RESET 6
#define LCD_SCK 5
#define LCD_SI 4
#define LCD_BUSY 3
#define LCD_CD 2
#define LCD_CS 1
#define setbit(PORT,BIT) PORT|=_BV(BIT)
#define clearbit(PORT,BIT) PORT&=~_BV(BIT)
#define checkbit(PORT,BIT) (PORT&_BV(BIT))
#define SIZE_BUF 10
#define SIZE_CHAR 10
volatile uint8_t buf[SIZE_BUF]; // data to send LCD
static volatile uint8_t chars[SIZE_CHAR]; // charactor data
static volatile int32_t ave=0;
static volatile uint16_t cnt=0;
#define SIZE_AVE 256
#define ZERO_ADJ 6
const prog_uint8_t number[0x40]={
//   76543210
  0b000000000, //  0x20
  0b0, //! 0x21
  0b001000001, //" 0x22
  0b0, //# 0x23
  0b0, //$ 0x24
  0b0, //% 0x25
  0b0, //& 0x26
  0b001000000, //' 0x27
  0b011001000, //( 0x28
  0b000001011, //) 0x29
  0b0, //* 0x2a
  0b0, //+ 0x2b
  0b0, //, 0x2c
  0b000010000, //- 0x2d
  0b000000100, //. 0x2e
  0b010010001, /// 0x2f
//   76543210
  0b011101011, //0 0x30
  0b000000011, //1 0x31
  0b010111001, //2 0x32
  0b000111011, //3 0x33
  0b001010011, //4 0x34
  0b001111010, //5 0x35
  0b011111010, //6 0x36
  0b000001011, //7 0x37
  0b011111011, //8 0x38
  0b001111011, //9 0x38
  0b0, //: 0x3a
  0b0, //; 0x3b
  0b001011000, //< 0x3c
  0b000011000, //= 0x3d
  0b000011001, //> 0x3e
  0b000111001, //? 0x3f
//   76543210
  0b010111011, //@ 0x40
  0b011011011, //A 0x41
  0b011110010, //B 0x42
  0b010110000, //C 0x43
  0b010110011, //D 0x44
  0b011111000, //E 0x45
  0b011011000, //F 0x46
  0b011101010, //G 0x47
  0b011010010, //H 0x48
  0b000000010, //I 0x49
  0b010100011, //J 0x4a
  0b011010001, //K 0x4b
  0b011100000, //L 0x4c
  0b010011010, //M 0x4d
  0b010010010, //N 0x4e
  0b010110010, //0 0x4f
//   76543210
  0b011011001, //P 0x50
  0b001011011, //Q 0x51
  0b010010000, //R 0x52
  0b001010010, //S 0x53
  0b011110000, //T 0x54
  0b010100010, //U 0x55
  //0b011100011, //V 0x56
  0b011110011, //V 0x56
  //0b001110001, //W 0x57
  0b010101010, //W 0x57
  0b011010011, //X 0x58
  0b001110011, //Y 0x59
  0b010010001, //Z 0x5a
  0b011101000, //[ 0x5b
  0b0, //\ 0x5c
  0b000101011, //] 0x5d
  0b001001001, //^ 0x5e
  0b000100000 //_ 0x5f
};
void lcd_write(uint8_t *s,char n){
  unsigned char i,c;
  _delay_us(50);
  clearbit(LCD_PORT,LCD_CS);
  _delay_us(100);  // wait at least 1.5us
  do{
    c=*(s++);
    while(checkbit(LCD_PIN,LCD_BUSY)==0){}
    _delay_us(100);
    for(i=1<<7;i!=0;i>>=1){
      clearbit(LCD_PORT,LCD_SCK);
      _delay_us(50);
      if((c&i)!=0){setbit(LCD_PORT,LCD_SI);}
        else{clearbit(LCD_PORT,LCD_SI);}
      _delay_us(50);
      setbit(LCD_PORT,LCD_SCK);
      _delay_us(50);
    }
    _delay_us(50);  // wait at least 3us in total
  }while((--n)>0);
  while(checkbit(LCD_PIN,LCD_BUSY)==0){}
  setbit(LCD_PORT,LCD_CS);
  _delay_us(50);
}
void lcd_init(){
  uint8_t commands[6]={
    0b01001000, // mode_set
    0b00110001, // synchronized transfer
    0b00100000, // clear data memory
    0b00011000, // blinking off
    0b00010001, // display on
    0b00010100, // without segment decoder
  };
  LCD_DDR|=(1<<LCD_RESET)|(1<<LCD_SCK)|(1<<LCD_SI)|(1<<LCD_CD)|(1<<LCD_CS);
  LCD_DDR&= ~(1<<LCD_BUSY);
  LCD_PORT|=(1<<LCD_RESET)|(1<<LCD_SCK)|(1<<LCD_SI)|(1<<LCD_CD)|(1<<LCD_CS);
  //  LCD_PORT|=(1<<LCD_BUSY);
  _delay_us(100);
  clearbit(LCD_PORT,LCD_RESET);
  _delay_us(100);
  setbit(LCD_PORT,LCD_RESET);
  _delay_us(200);
  setbit(LCD_PORT,LCD_CD);
  _delay_us(100);
  lcd_write(commands,6);
}
void buf_clear(){
  unsigned char i;
  for(i=0;i<SIZE_BUF;i++){buf[i]=0x00;}
}
void buf_display(){
  clearbit(LCD_PORT,LCD_CD);
  _delay_us(100);
  lcd_write((uint8_t*)buf,SIZE_BUF);
}
void char_set(char n,unsigned char c){
  chars[n]=c;
  if(c<0x20 || c>0x7f){c=0x20;}
  buf[n]=pgm_read_byte(&number[c-0x20]);
}
void char_shift(char s){
  unsigned char n;
  for(n=SIZE_CHAR-1;n>0;){ char_set(n,chars[--n]); }
  char_set(0,s);
}
void string_set(char *s){
  unsigned char c;
  for(c=SIZE_CHAR;c>0;){
    char_set(--c,*(s++));
  }
  buf_display();
}
void string_shift(char *s,char l){
  for(;l>0;l--){
    char_shift(*(s++));
    buf_display();
    _delay_ms(500);
  }
}
void disp_num(unsigned char c){
  unsigned char i;
  i=c>>4;
  char_shift(i+((i<10)?0x30:0x37));
  i=c&0x0f;
  char_shift(i+((i<10)?0x30:0x37));
  buf_display();
}
// AD converter
void ad_init(){
  clearbit(ADCSRB,REFS2); // 1.1V
  setbit(ADMUX,REFS1);  // 1.1V
  clearbit(ADMUX,REFS0); // 1.1V
  setbit(ADMUX,ADLAR); // bit6-15
  setbit(ADCSRB,MUX5); // 
  clearbit(ADMUX,MUX4); // 
  clearbit(ADMUX,MUX3); // 
  clearbit(ADMUX,MUX2); // 
  clearbit(ADMUX,MUX1); // 
  clearbit(ADMUX,MUX0); // 
  setbit(ADCSRA,ADPS2); // CK/128 
  setbit(ADCSRA,ADPS1); // CK/128
  setbit(ADCSRA,ADPS0); // CK/128
  setbit(ADCSRA,ADEN); // enable
  setbit(ADCSRA,ADIE); // interupt enable
  setbit(ADCSRB,BIN); // bipolar
  setbit(ADCSRB,GSEL); // gain 32/20
}
ISR(ADC_vect){
  int16_t v;
  uint8_t s[10];
  v=ADCL;
  v|=ADCH<<8;
  v-=ZERO_ADJ<<6; // zero adjust
  if(ave<0){v=-v;ave-=v>>6;}
  else{ave+=v>>6;}
  if(++cnt>=SIZE_AVE){
    if(ave<0){ave=-ave;s[0]='-';}
    else{s[0]=' ';}
    ave/=(SIZE_AVE/2);
    s[9]=' ';
    s[8]='E';
    s[7]='0';
    s[6]=' ';
    s[5]=ave%10+0x30;
    ave/=10;
    s[4]=ave%10+0x30;
    ave/=10;
    s[3]=ave%10+0x30;
    ave/=10;
    s[2]=ave%10+0x30;
    ave/=10;
    s[1]=ave%10+0x30;
    string_set(s);
    ave=0;
    cnt=0;
  }
}
int main(){
  _delay_ms(500);
  lcd_init();
  buf_clear();
  buf_display();
  ad_init();
  sei();
  for(;;){
    setbit(ADCSRA,ADSC); // enable
    while(checkbit(ADCSRA,ADSC)!=0){_delay_us(1);}
    _delay_us(10);
  }
}