『7セグメントLEDマイコンプラットフォーム(ATtiny861)』

・マイコンプログラミングの入門といえば、LEDピカピカ点滅だ。LED１個を自在に点滅させられるようになったら、次は７セグメントLEDを自在に光らせたい。配線も少々複雑になり、プログラムも関数を多用した高度なものになっていく。なにより、「数字」という人間が慣れ親しんだ表現ができるのが素晴らしい。

・20ピンの小さなAVRマイコンATtiny861を使って、7セグメントLEDを搭載したプラットフォームを作ってみた。ADコンバータのプログラムも試せるように、可変抵抗器と圧電サウンダもある。特に、圧電サウンダは音を鳴らす出力デバイスとしてだけでなく、振動を検出する入力デバイスとしても使えるので、おもしろい応用ができそうな予感がする。

・使用したAVRマイコンATtiny861は、プログラムメモリが8kバイト、RAMが512バイトある。OSを載せるのは無理かもしれないが、かなり複雑なファームウェアが書ける容量だ。デバッガが必要になるかどうかの分岐点に位置するものかもしれない。

・実行形式Hexファイルや回路図(Eagle形式）は、添付のZIPファイルを参照のこと。

使用部品

マイコン ATMEL ATtiny861

7セグメントLED SL-1199(アノードコモン)

圧電サウンダ（他励振） Murata PKM13EPYH4000-A0

カーボン抵抗器 330Ω x 7個、10kΩ × ２個

可変抵抗器（半固定抵抗器） 50kΩ

積層セラミックコンデンサ 0.1uF x 2個

ピンヘッダ 2x3

電池ボックス単三型２本用または（LEDが明るい方がお好みなら）３本用

タクトスイッチ

ユニバーサル基板 70mm x 45mm

スペーサ等

回路図

ファームウェア

【その１】お約束のラーメンタイマ（時間設定可能）

（動作）

可変抵抗を回すと、その角度に応じて7セグメントLEDに数値が表示される。

タクトスイッチを押すと、7セグメントLEDの数値が点滅する。

設定した時間が経過すると、7セグメントLEDの数値が短い周期で点滅するとともに、ブザが鳴る。

LEDの数値が点滅している間にタクトスイッチを押すと、スリープモードに移行する。

スリープモードにおいてタクトスイッチを押すと、最初の状態に戻る。

（ソースコード）7seg-tiny861-timer.c

// PA0   :  7seg-LED a   0:ON 1:OFF

// PA1   :  7seg-LED b   0:ON 1:OFF

// PA2   :  7seg-LED c   0:ON 1:OFF

// PA3   :  7seg-LED d   0:ON 1:OFF

// PA4   :  7seg-LED e   0:ON 1:OFF

// PA5   :  7seg-LED f   0:ON 1:OFF

// PA6   :  7seg-LED g   0:ON 1:OFF

//    -- a --

//   |       |

//   f       b

//   |       |

//    -- g --

//   |       |

//   e       c

//   |       |

//    -- d --

// PB6: Switch 1:OFF 0:ON

// PB4: Piezo Buz

// PB5(ADC8) : Resister

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#include <avr/sleep.h>

void wait(volatile long i)

while (i-- > 0);

#define isSwOff()    ( PINB & (1<<PB6) )

#define buzOn() ( PORTB &= ~(1<<PB4) )

#define buzOff() ( PORTB |= (1<<PB4) )

#define ledA()  PINA |= (1<<PA0)

#define ledB()  PINA |= (1<<PA1)

#define ledC()  PINA |= (1<<PA2)

#define ledD()  PINA |= (1<<PA3)

#define ledE()  PINA |= (1<<PA4)

#define ledF()  PINA |= (1<<PA5)

#define ledG()  PINA |= (1<<PA6)

#define ledAoff()  PORTA |= (1<<PA0)

#define ledBoff()  PORTA |= (1<<PA1)

#define ledCoff()  PORTA |= (1<<PA2)

#define ledDoff()  PORTA |= (1<<PA3)

#define ledEoff()  PORTA |= (1<<PA4)

#define ledFoff()  PORTA |= (1<<PA5)

#define ledGoff()  PORTA |= (1<<PA6)

#define ledAon()  PORTA &= ~(1<<PA0)

#define ledBon()  PORTA &= ~(1<<PA1)

#define ledCon()  PORTA &= ~(1<<PA2)

#define ledDon()  PORTA &= ~(1<<PA3)

#define ledEon()  PORTA &= ~(1<<PA4)

#define ledFon()  PORTA &= ~(1<<PA5)

#define ledGon()  PORTA &= ~(1<<PA6)

void led7seg(uint8_t bitvalue)

// bitvalue : 0b 0abcdefg  0:OFF, 1:ON

    if (bitvalue & 0b01000000) ledAon(); else ledAoff();

    if (bitvalue & 0b00100000) ledBon(); else ledBoff();

    if (bitvalue & 0b00010000) ledCon(); else ledCoff();

    if (bitvalue & 0b00001000) ledDon(); else ledDoff();

    if (bitvalue & 0b00000100) ledEon(); else ledEoff();

    if (bitvalue & 0b00000010) ledFon(); else ledFoff();

    if (bitvalue & 0b00000001) ledGon(); else ledGoff();

void ledNum(uint8_t value)

    switch (value) {

        case 0:

            led7seg(0b1111110);    //abcdef

            break;

        case 1:

            led7seg(0b0110000);    //bc

            break;

        case 2:

            led7seg(0b1101101);    //abdeg

            break;

        case 3:

            led7seg(0b1111001);    //abcdg

            break;

        case 4:

            led7seg(0b0110011);    //bcfg

            break;

        case 5:

            led7seg(0b1011011);    //acdfg

            break;

        case 6:

            led7seg(0b1011111);    //acdefg

            break;

        case 7:

            led7seg(0b1110000);    //abc

            break;

        case 8:

            led7seg(0b1111111);    //abcdefg

            break;

        case 9:

            led7seg(0b1110011);    //abcfg

            break;

        case 10: //0xa

            led7seg(0b1111101);    //abcdeg

            break;

        case 11: //0xb

            led7seg(0b0011111);    //cdefg

            break;

        case 12: //0x0c

            led7seg(0b0001101);    //deg

            break;

        case 13: //0x0d

            led7seg(0b0111101);    //bcdeg

            break;

        case 14: //0x0e

            led7seg(0b1101111);    //abdefg

            break;

        case 15: //0x0f

            led7seg(0b1000111);    //aefg

            break;

       default:

            led7seg(0b0000000);

void beep(int length, int pitch)

    volatile unsigned int i, j;

    for ( i = 0; i < length; i++) {

        buzOn();

        for (j = 0; j < pitch;j++);

        buzOff();

        for (j = 0; j < pitch;j++);

void initAdc(void)

    // AD Conv. Enable & Clock ferquency and the input clock to the ADC)

    ADCSRA = ( (1<<ADEN) | (1<<ADPS2) | (1<<ADPS1) | (0<<ADPS0) );

uint8_t adc(uint8_t adcport)

    uint8_t adcdata; // A/D Conv. data

    ADMUX = (1<<ADLAR) | adcport; // AD-Conv. 8-bit precision, Use ADC-PORTx

    ADCSRA |= (1<<ADIF); // Set ADC Interrupt flag

    ADCSRA |= (1<<ADSC); // Start AD Conv.

    while ( ( ADCSRA & (1<<ADIF) ) == 0); //Wait to complete adc

    adcdata = ADCH; // 8-bit precision

    return adcdata;

void initInt0(void)

    GIMSK |= (1<<INT0); // INT0 interrupt enable

    MCUCR |= (1<<ISC01) | (0<<ISC00); // The falling edge ofINT0 or INT1

#define StStart 0x01

#define StCount 0x02

#define StStop 0x03

#define STSleep 0xff

volatile uint8_t STAGE = StStart; // Program STAGE definition

ISR(INT0_vect)

    switch(STAGE) {

        case StStart:

            STAGE = StCount;

            break;

        case StCount:

            STAGE = StStop;

            break;

        case StStop:

            STAGE = STSleep;

            break;

        case STSleep:

            STAGE = StStart;

            break;

        default:

            STAGE = StStart;

#define TC10min 36621L

#define TC9min  32958L

#define TC8min  29297L

#define TC7min  25634L

#define TC6min  21972L

#define TC5min  18310L

#define TC4min  14648L

#define TC3min  10986L

#define TC2min  7324L

#define TC1min  3662L

#define TC10sec 610L

#define TC3sec 183L

// Timer0

void initTimer0(void)

    TCCR0B |= (1<<CS01) | (1<<CS00); TCCR0B &= ~(1<<CS02);//Clock/64

    TIMSK |= (1<<TOIE0); //Timer0 Overflow Interrupt Enable

volatile long TickCounter;

ISR(TIMER0_OVF_vect)

    TickCounter--;

#define ADCPortNo 0x08

int main(void)

    uint8_t adcdata;

    long period;

    // Initialize I/O Port

    DDRA = (1<<PA6) | (1<<PA5) | (1<<PA4) | (1<<PA3) | (1<<PA2) | (1<<PA1) | (1<<PA0);

    PORTB = (1<<PB6);

    DDRB = (1<<PB4) ;

    // Initailize Interrupt

    initInt0();

    // Initialize AD-convertor

    initAdc();

    //Initialize Timer0

    initTimer0();

    // LED initialize

    PORTA = 0b11111111;

    sei(); // Enable Interrupt

    STAGE = StStart;

    while (1) {

        switch (STAGE) {

            case StStart:

                adcdata = adc(ADCPortNo);

                period = adcdata>>4;

                ledNum(period);

                TickCounter = TC1min * period;

                break;

            case StCount:

                if (TickCounter > TC9min) {

                    ledNum(10);

                } else if (TickCounter > TC8min) {

                    ledNum(9);

                } else if (TickCounter > TC7min) {

                    ledNum(8);

                } else if (TickCounter > TC6min) {

                    ledNum(7);

                } else if (TickCounter > TC5min) {

                    ledNum(6);

                } else if (TickCounter > TC4min) {

                    ledNum(5);

                } else if (TickCounter > TC3min) {

                    ledNum(4);

                } else if (TickCounter > TC2min) {

                    ledNum(3);

                } else if (TickCounter > TC1min) {

                    ledNum(2);

                } else if (TickCounter > 0) {

                    ledNum(1);

                } else {

                    STAGE = StStop;

                    ledNum(0xff);

                wait(5000);

                ledNum(-1); wait(5000);

                break;

            case StStop:

                ledNum(period);

                beep(500, 5);

                wait(5000);

                led7seg(0b0000000);

                wait(2500);

                break;

            case STSleep:

                led7seg(0b0000000);

                set_sleep_mode(SLEEP_MODE_IDLE);

                sleep_mode();

                break;

            default:

                ledNum(0xe);

    return 0;

(Makefile)

# AVR-GCC Makefile

PROJECT=7seg-tiny861-timer

SOURCES=$(PROJECT).c

CC=avr-gcc

OBJCOPY=avr-objcopy

MMCU=attiny861

TARGETDEV=t861

CFLAGS=-mmcu=$(MMCU) -Wall

$(PROJECT).hex: $(PROJECT).out

$(OBJCOPY) -j .text -O ihex $(PROJECT).out $(PROJECT).hex

$(PROJECT).out: $(SOURCES)

$(CC) $(CFLAGS) -I./ -o $(PROJECT).out $(SOURCES)

program: $(PROJECT).hex

sudo avrdude -p $(TARGETDEV) -P usb -c avrispmkII -e -U flash:w:$(PROJECT).hex

clean:

rm -f $(PROJECT).out

rm -f $(PROJECT).hex

【その２】デジタル・ルーレット

（動作）

可変抵抗を回すと、その角度に応じて表示される数値が変化する。この数値がルーレットの数値変化の速度が速くなる。

タクトスイッチを押すと表示される数字が高速で変化する。

さらにタクトスイッチを押すと、０から９までの数値のうちいずれかの値が点滅する。

さらにタクトスイッチを押すと、スリープモードに移行する。

スリープモード中にタクトスイッチを押すと、最初の状態に戻る。

（ソースコード AVR-GCC用） 7seg-tiny861-roulette.c

// PA0   :  7seg-LED a   0:ON 1:OFF

// PA1   :  7seg-LED b   0:ON 1:OFF

// PA2   :  7seg-LED c   0:ON 1:OFF

// PA3   :  7seg-LED d   0:ON 1:OFF

// PA4   :  7seg-LED e   0:ON 1:OFF

// PA5   :  7seg-LED f   0:ON 1:OFF

// PA6   :  7seg-LED g   0:ON 1:OFF

//    -- a --

//   |       |

//   f       b

//   |       |

//    -- g --

//   |       |

//   e       c

//   |       |

//    -- d --

// PB6: Switch 1:OFF 0:ON

// PB4: Piezo Buz

// PB5(ADC8) : Resister

#include <avr/io.h>

#include <avr/interrupt.h>

#include <avr/sleep.h>

void wait(volatile long i)