今回から回路図を作成していきます。最初は使用する部品について確認します。
この記事は更新済みです
現在、PICマイコン電子工作入門実践編シリーズの記事内容を最新の情報に合わせて、2025年9月までを目標に全面的に更新しています。
更新の理由は次のとおりです。
- 記事で使用している部品の中に、現在では調達できない部品があるため
- 記事内容に古い記述があるため
- 掲載している天気予報プログラムのアルゴリズムを改善するため
更新期間中は、新旧の記事間で一部内容に矛盾が生じる可能性があります。 ご不便をおかけいたしますが、ご理解のほどよろしくお願いいたします。
なお、更新済みの記事には冒頭に「この記事は更新済みです」の表示をしております。
引き続き、よりわかりやすく、役立つ情報を提供できるよう努めてまいります。 今後ともよろしくお願い申し上げます。
回路図の作成を始める前に
これからPIC16F18857を中心に、センサやLCDモジュール、LEDを制御する回路を作成していきます。
回路図作成に入る前に、動作電圧の確認やPIC18857のピン配置など、基本的な確認を行います。
動作電圧
第1回の記事で説明しまたが、製作するシステムの動作電圧は3.3Vにします。
ここでもう一度各部品の動作電圧使用を確認しておきましょう。
| 部品 | 動作電圧 |
|---|---|
| PIC16F18857 | 2.3V 〜 5.5V |
| 温度センサー（ATD7410） | 2.7V 〜 5.5V |
| 温湿度・気圧センサー（BME280） | 1.71V 〜 3.6V |
| LCDモジュール | 3.1V 〜 5.5V |
| 2色LED | 2.9V 〜 |
これらのデータから、動作電圧としては、最小3.1V（LCDモジュール）、最大3.6V（温湿度・気圧センサー）に範囲に収める必要があります。
基礎編、応用編で使用した電圧（4.5V〜5V）は使用できません。
そこで、電池ボックスの電圧を3.3Vに変換して動作電源として使用することにします。
電子回路を動作させる場合、このように特定の電圧を必要とするケースもありますので、応用編ではその方法についても説明していきます。
PIC16F18857ピン配置
次にPIC16F18857のピン配置を確認しておきます。
今まで使用してきたPIC12F1822では、RAポートのみで、制御できるピンはRA0〜RA5の6ピンでした。
PIC16F18857はRA、RB、RC、REポートがあり、それぞれRA0〜RA7（8ピン）、RB0〜RB7（8ピン）、RC0〜RC7（8ピン）、RE3（入力専用1ピン）の合計25ピン使用できます。
PIC12F1822に比べてピン数がかなり多いので、なんだか難しそうな印象を受けてしまいますよね。でもこれは単に制御できるピン数が多いだけです。PIC12F1822の知識があれば、十分対応できます！
また、PIC16F18857にもPWMやADコンバータなどいろいろな機能があります。
さらに、PIC16F18857では、これらの機能はプログラムで設定することにより自由にピン割り当てができるんです。
PWM機能を例に具体的に説明します。
PIC16F18857はPWMモジュールが2個搭載されています。これらの2個のPWMモジュールはデフォルトではRC1とRC2に割り当てられています。
もし、部品接続の都合でピンを変更したい場合、プログラムで設定することにより、RB0〜RB7、RC0〜RC7のどこかのピンに割り当てることができます。
この実践編では、PIC16F18857が搭載しているI2C通信モジュールを使用します。
I2C通信モジュールのデフォルトのピン割り当てでは、ブレッドボード配線上の都合が悪いので、I2C機能のピン割り当てを行います。このピンの割り当ては意外に難しく、ちょっと心が折れそうなところもありますので、詳しく説明したいと思います。
ところで、気づいた方もいらっしゃるかもしれませんが、上のピン配置図にはPICkitでプログラム書き込む用のピンの表記がありません。これは単にピン配置図を簡略化しているためです。
PICkit接続時は以下のピン配置になっています。
PICkit接続関連のピンの配置は次のようになっています。（電源は省略しています）
| 信号名 | PICkitコネクタピン番号 | PIC16F18857ピン番号 |
|---|---|---|
| ICSPCLK | 5 | 27 |
| ICSPDAT | 4 | 28 |
| MCLR | 1 | 1 |
PIC16F18857の電源
ここで、PIC16F18857の電源ピンの確認をしておきます。
電源はVDDピン（プラス）とVSSピン（マイナス＝グランド）です。
VDDは20番ピンにありますが、VSSは8番ピンと19番ピンの2ピンあります。
PICマイコンに限らず、他のマイコンでもVDDやVSSが複数ピンあるケースが見られます。
このような場合、基本的に全ての電源ピンを接続するようにします。例えば、VSSは2本あるからどちらか都合のいい方だけを接続するのではなく、両方のVSSを電源のマイナスに接続するようにします。
ちょっと不思議ですよね。
詳しい理由は周辺知識がいろいろと必要になるので説明が難しいですが、簡単に説明すると、複数のピンを電源接続することにより、マイコンの内部回路の動作を安定化させることができるためです。（具体的には、基準電圧安定化、ノイズ低減、電流容量確保などの理由です）
PIC16F18857の場合は、VDD（20番ピン）は電源のプラス、VSS（8番と19番）は両方とも電源のマイナスに接続します。
また、パスコンも付けた方がノイズに強くなりますので、実践編でも積層セラミックコンデンサを接続することにします。
回路設計の順番
次回以降の記事では、次の順番で回路を作成していきます。
- 電源回路
電池ボックスから供給される4.5V〜5Vの電圧を3.3Vに変換する回路を設計します。 - PICKit書き込み回路
書き込み回路はPIC12F1822と全く同じです。特に注意点もないので回路図を念のため確認するだけ、という感じです。 - センサ・LCDモジュール回路
温度センサと温湿度・気圧センサの回路を設計します。ただこの段階ではまだ通信方式を説明していませんので、単に「こう接続します」という説明だけになってしまいます。
なぜそのような接続になるかは通信方式の時に詳しく説明します。 - LED回路
PIC18F1822のLED点灯回路と同じで、こちらも特に注意点はありませんので、回路図の確認程度になります。
次回から回路図を作成していきましょう！
更新履歴
| 日付 | 内容 |
|---|---|
| 2018.3.21 | 新規投稿 |
| 2025.6.30 | 説明がくどいところがあるので簡略化 |
お話の進展が早くて楽しみです。
全パーツ揃えて毎日楽しみにしております。よろしくお願いいたします。
質問なのですが液晶を
https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=27002
にそのまま置き換え可能でしょうか？
jh3gpnさま、
ご質問どうもありがとうございます。
Strawberry Linuxさんから発売されているLCDモジュールの仕様を確認したところ、搭載しているコントローラは同じですのでおそらく置き換えるだけで動作すると思います。実物は持っていないので、確認まではできませんが、同じ通信プロトコルで同じコマンド体系なので、理論上は動作します。なお、動作電圧が3.6Vまでですので、もしかしたら設定コマンドが異なる可能性があります。実践編の記事ではコマンドも詳しく説明しますので、ご確認いただければと思います。
(もちろんわからないようでしたらご質問くださればと思います)
回路図設計とブレッドボード組み立ての記事はなるべく早めに書くつもりですので、今後ともよろしくお願いいたします。