第23回 タッチセンサ(4) 〜タイマープログラム実装〜

今回は、タイマープログラムのスタートボタンをタッチスイッチに変更します。

変更内容

前回の記事で、タッチセンサの基本プログラムを作りました。今回は、タイマープログラムのスタートスイッチをタッチスイッチに変更します。

現在、RA3ピンに接続しているスイッチの状態を確認して、スイッチが押されたらタイマーカウントを開始しています。この部分をタッチセンサの判定に置き換えます。

プログラムをあまり変更しないように、while(RA3)でスイッチ判定している部分を以下のように変更することにします。

タッチスイッチに変更したプログラム

以下はタッチスイッチに変更したプログラムです。追加・変更部分は今まで説明してきた内容のもので、コメントも入れてありますが、わからないことがありましたらお問い合わせいただければと思います。

/*
 * File:   main.c
 * 変更履歴
 *    2016.11.20: スイッチ制御部分を追加
 *    2016.12.05: 時間計測とブザー制御部分を追加
 *    2017.01.15: 設定時間が来たらLEDをPWM制御に変更
 *    2017.07.29: 時間設定ボタン処理を追加
 *    2017.07.30: EEPROMにタイマー時間の保存、読み出し機能を追加
 *    2017.10.03: 割り込み処理追加(タイマー開始後にスイッチを押すと最初からカウントする)
 *    2017.11.15: タイマー開始スイッチをタッチセンサに変更
 */

#include <stdbool.h>
#include <xc.h>

// PIC12F1822 Configuration Bit Settings
// CONFIG1
#pragma config FOSC = INTOSC    // Oscillator Selection (INTOSC oscillator: I/O function on CLKIN pin)
#pragma config WDTE = OFF       // Watchdog Timer Enable (WDT disabled)
#pragma config PWRTE = OFF      // Power-up Timer Enable (PWRT disabled)
#pragma config MCLRE = OFF      // MCLR Pin Function Select (MCLR/VPP pin function is digital input)
#pragma config CP = OFF         // Flash Program Memory Code Protection (Program memory code protection is disabled)
#pragma config CPD = OFF        // Data Memory Code Protection (Data memory code protection is disabled)
#pragma config BOREN = ON       // Brown-out Reset Enable (Brown-out Reset enabled)
#pragma config CLKOUTEN = OFF   // Clock Out Enable (CLKOUT function is disabled. I/O or oscillator function on the CLKOUT pin)
#pragma config IESO = OFF       // Internal/External Switchover (Internal/External Switchover mode is disabled)
#pragma config FCMEN = OFF      // Fail-Safe Clock Monitor Enable (Fail-Safe Clock Monitor is disabled)
// CONFIG2
#pragma config WRT = OFF        // Flash Memory Self-Write Protection (Write protection off)
#pragma config PLLEN = OFF      // PLL Enable (4x PLL disabled)
#pragma config STVREN = OFF     // Stack Overflow/Underflow Reset Enable (Stack Overflow or Underflow will not cause a Reset)
#pragma config BORV = LO        // Brown-out Reset Voltage Selection (Brown-out Reset Voltage (Vbor), low trip point selected.)
#pragma config LVP = OFF        // Low-Voltage Programming Enable (High-voltage on MCLR/VPP must be used for programming)


// クロック周波数指定
// __delay_ms()関数が時間基準に使用する
#define _XTAL_FREQ 1000000

// 割り込み関数のプロトタイプ宣言
void interrupt isr(void);

// EEPROM初期データ定義
// アドレス0はタイマー設定値の初期値(=5)、残りはダミーデータ
__EEPROM_DATA (0x05, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF);

// グローバル変数
unsigned char timerValue;  // タイマー設定値(main関数の最初でEEPROMから設定値を読み出し、この変数に入れておく)
unsigned char timerCount;  // 現在のタイマー残り時間(main関数ではこの値を減らしながらタイマーカウント。割込み処理関数では呼ばれたらtimerValueに戻す)


//
// メイン関数
// 
void main(void) {

    // 周波数・GPIOピン設定
    OSCCON = 0b01011010;  // 内部クロック周波数を1MHzに設定
    ANSELA = 0b00000100;  // RA2ピンをアナログ、それ以外のピンはデジタルに設定
    TRISA  = 0b00001101;  // RA0(タッチセンサ)、RA2(ADコンバータ)、RA3(スイッチ)を入力、それ以外は出力に設定

    // ADコンバータ設定
    ADCON0 = 0b00001001;  // RA2(AN2)をADコンバータピンに設定し、ADコンバータ機能をEbableにする
    ADCON1 = 0b10000000;  // 結果数値は右寄せ、ADコンバータクロックはFOSC/2、基準電圧はVDD
    
    // タッチセンサ(Capacitive Sensor)の設定
    CPSCON0 = 0b00001000 ;   // 固定基準電圧使用、オシレータ(電流)は中に設定
    CPSCON1 = 0b00000000 ;   // センサピンにCPS0(7番ピン)を使用

    // タイマー１の設定
    T1CON   = 0b11000001 ;   // 容量検知オシレータでTIMER1をカウント、プリスケーラ1:1
    TMR1    = 0 ;            // タイマー1の初期化
    
    // 変数宣言
    unsigned short timer;   // 時間計測
    unsigned short duty;    // PWMのデューティーサイクル
    unsigned short i;       // for文で使う変数

    unsigned short cap_threshold;   // タッチ判定のしきい値格納用
    unsigned long  cap_total;       // キャリブレーション計算用

    bool touch_status = false;      // タッチスイッチ状態格納 (false=OFF, true=ON)

    // ブザーをOFFにする
    LATA4 = 0;
    
    // 機器の周りが安定するまでちょっと待つ
    __delay_ms(2000);

    // 割込み設定
    PEIE    = 1 ;          // 周辺装置割り込みを許可する
    GIE     = 1 ;          // 全割り込み処理を許可する 

    //
    // キャリブレーション
    //   最初にタッチセンサ値を10回測定してスイッチタッチのしきい値を決める
    //
    // キャリブレーション中はLED点灯
    LATA5 = 1;

    // タッチセンサ値を10回測定 
    cap_total = 0;
    for(i=0; i<10; i++) {
        // 検知開始
        TMR1  = 0 ;                 // タイマー1の初期化
        CPSON = 1 ;                 // タッチセンサモジュール計測開始

        // 一定時間待つ
        __delay_ms(100) ;

        // 検知モジュールの値を読み込む
        CPSON = 0 ;                 // タッチセンサモジュール計測停止
        cap_total += TMR1 ; // カウント値を積算
    }
    
    // しきい値を10回の平均値の90%にする
    cap_threshold = (cap_total / 10) * 0.9;

    // タイマー時間変数
    // EEPROMに保存してある値を使用する
    // timerValueは1バイトにしています
    timerValue = eeprom_read(0);
    
    // 設定時間を表現するために現在の設定時間を
    // LEDの点滅回数で表現する
    //
    // いったんLEDを消して、
    LATA5 = 0;
    __delay_ms(500);
    // 設定時間分LEDを点滅して、
    for(i=0; i<timerValue; i++) {
        LATA5 = 0;
        __delay_ms(200);
        LATA5 = 1;
        __delay_ms(200);
    }
    // ちょっとの間LEDを消して、
    LATA5 = 0;
    __delay_ms(800);
    // LEDを点灯する
    LATA5 = 1;

    // タッチスイッチが押されたらタイマースタートする
    // タッチされる前に(タイマーがスタートする前に)タイマー時間設定ボタンが押されたらその処理を行う
    while(touch_status == false){

        // タッチ検知開始
        TMR1  = 0;  // タイマー1の初期化
        CPSON = 1;  // タッチセンサモジュール計測開始

        // 一定時間待つ
        __delay_ms(100);

        // タッチセンサモジュールの計測を停止
        CPSON = 0;
        
        // タッチ判定
        if( TMR1 < cap_threshold) {
            touch_status = true;
        }

        // 時間設定ボタンのスイッチ状態チェック
        // ADコンバータ読み取り開始
        GO = 1;
        
        // 読み取り完了待ち
        while(GO);
        
        // 読み取りが終わると結果の数値はADRESレジスタに入っている
        // ADRESの数値に応じてタイマー時間の増減を行う
        //
        // タイマー時間を減らすスイッチの処理
        // (ADコンバート値が250未満の場合)
        if( ADRES < 250 ) {
            
            // タイマー時間を減らす
            timerValue--;

            // タイマー時間をLEDの点滅回数で表現する
            //
            // いったんLEDを消して、
            LATA5 = 0;
            __delay_ms(500);
            // 設定時間分LEDを点滅して、
            for(i=0; i<timerValue; i++) {
                LATA5 = 0;
                __delay_ms(200);
                LATA5 = 1;
                __delay_ms(200);
            }
            // ちょっとの間LEDを消して、
            LATA5 = 0;
            __delay_ms(800);
            // LEDを点灯する
            LATA5 = 1;
            
        } else {

            // タイマー時間を増やすスイッチの処理
            // (ADコンバート値が250以上750未満)
            if( 250 <= ADRES && ADRES < 750 ) {
                
                // タイマー時間を増やす
                timerValue++;
                
                // タイマー時間をLEDの点滅回数で表現する
                // 点滅制御方法は減らす場合と同じ
                LATA5 = 0;
                __delay_ms(800);
                for(i=0; i<timerValue; i++) {
                    LATA5 = 0;
                    __delay_ms(200);
                    LATA5 = 1;
                    __delay_ms(200);
                }
                LATA5 = 0;
                __delay_ms(800);
                LATA5 = 1;
            }
        }

    }
    
    
    // タイマー設定値をEEPROMに書き込む
    eeprom_write(0, timerValue);

    
    // RA3割り込み設定
    IOCIE  = 1;
    IOCAN3 = 1;
    // GIE    = 1;  //タッチスイッチ設定ですでに設定済み

    // 点滅開始
    timerCount = timerValue;
    do {
        timerCount--;
        LATA5 = 0;
        __delay_ms(950);
        LATA5 = 1;
        __delay_ms(50);            
    } while( timerCount );

    // 割り込み禁止
    GIE    = 0;
    PEIE   = 0;
    IOCIE  = 0;
    IOCAN3 = 0;

    // ブザーをONにする
    LATA4 = 1;

    // LEDをPWM制御してスムーズな点滅制御をする
    // PWM機能のピン割り当て設定
    APFCONbits.CCP1SEL = 1;     // PWM機能をRA5ピンに設定
    CCP1CONbits.CCP1M = 0b1100; // PWM機能を有効、active-highに設定
    CCP1CONbits.P1M = 0b00;     // RA2ピンはGPIOに設定

    // 周期(1ms)とデューティーサイクル(0.5ms)の設定
    T2CONbits.T2CKPS = 0b00;    // プリスケーラを1:1に設定
    PR2 = 249;                  // 周期を1msに設定 (249 + 1) x 4 x 1us = 1000us = 1ms
    CCPR1L = 500/4;             // デューティーサイクルを0.5msに設定
    CCP1CONbits.DC1B = 500;

    // PWM制御スタート
    T2CONbits.TMR2ON = 1;

    // LEDをPWM制御
    // デューテー比は10%〜100%の制御にする
    while(1) {
        // 5% -> 100%の制御
        for(duty=50; duty<=1000; duty++) {
            CCPR1L = duty / 4;          // 上位8ビット
            CCP1CONbits.DC1B = duty;    // 下位2ビット
            __delay_ms(1);
        }
        // 100% -> 5%の制御
        for(duty=1000; duty>=50; duty--) {
            CCPR1L = duty / 4;          // 上位8ビット
            CCP1CONbits.DC1B = duty;    // 下位2ビット
            __delay_ms(1);
        }

    }
    
    // 以下の命令は実行されない
    return;

}



// 割り込み関数
void interrupt isr(void)
{
    // 設定時間を表現するために現在の設定時間を
    // LEDの点滅回数で表現する
    __delay_ms(800);
    RA5 = 0;
    __delay_ms(500);
    for( unsigned char i=0; i<timerValue; i++) {
        RA5 = 0;
        __delay_ms(200);
        RA5 = 1;
        __delay_ms(200);
    }
    RA5 = 0;
    __delay_ms(800);
    RA5 = 1;

    // timerを最初から開始する
    timerCount = timerValue;

    // 割り込みフラグをクリアする
    IOCAF = 0;
    
}

次回はタッチセンサの補足説明を行います。

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