スイッチの入力～チャタリング除去、チャタリング除去～スイッチ処理のどちらでも状態を認識することができますが、少なくとも上図を例にとれば4通りの状態（aオン、cオン、acオン、総てオフ）がありえると言うことを前提に処理を作成する必要があります。 All Rights Reserved. SLEEPから目覚めたら先程のリセット状態にすればよく、あとは走り続けます。 以下のとおりです。, 以上はDIPパッケージです。その他のパッケージはメーカーのデータシートを参照 願います。, CRの充放電による方法では遅れ時間が生じ、これによる不具合はあまり無い と思いますが、遅れ時間が少ない方法を紹介します。 ●チャタリング時間は数100μsec～数10msec程度。 TC74HC279AP 通常はスイッチが押されると割り込みを起こして、処理をします。, スイッチが短い時間内に何度も押される現象を「ソフトウェアで解決しようとするから問題じゃないんじゃないの？」という疑問が当然、出ます。, スイッチにコンデンサーと抵抗で上のギザギザをなだらかにする、シュミット・トリガー回路をとおしてしきい値を超えた値だけをもらうという方法があります。, これについてはプロセッサーを作るほうもよく考えていて、スイッチの信号でプロセッサーを「リセット」するという手段を用意しています。 これ、こう解釈するのだそうです。, “パワーオンの場合は POR＝0になるので、PORビットに１を書き込んで処理を続行します。 例えば、「Q出力」の場合、 最大の理由はスイッチといえども電極が動き、バウンドするからです。, 通称、こういう現象をチャタリングとか英語ではバウンシングといいます。中途半端な専門家は「チャタる」とか言って得意になってます。 図7の例ではR1 = R2 = 10KΩとし、C1の値は実際のチャタリング時間を観測し 決めることにします。, 波形2,3にスイッチON/OFFの波形を示します。 このような接続にすれば、図8真理値表での「S = R = L」の組み合わせは発生しま せん。また、トグルスイッチの接点移動中はどちらの端子にも接続されませんので、 この状態は「S = R = H」となり、記憶状態です。, 図11に実験回路と波形4,5に観測波形を示します。 MicroChip Developper Helpにどうすればいいか記載されています。, マイクロチップのベースラインおよびミッドレンジPIC®MCUデバイスには、プログラムの再起動後にデバイスリセットの原因を設定できる特別な機能があります。 この機能では、PCONレジスタとSTATUSレジスタにいくつかの命令と特定のイベントによって書き込まれるいくつかのフラグビットを使用し、これらのレジスタをコードで読み取ってデバイスリセットがかかった理由を判断することができます。, STATUSレジスタの2ビットは、パワーアップ時にセットされSLEEPが呼び出されるとクリアされるPDビットと、WDTタイムアウトが発生してデバイスウェイクアップが発生した場合にクリアされるTOビットがあります。 これらのビットの両方は、ソフトウェアによって直接書き込むことはできませんが、ハードウェアイベントによって更新されます。, コードがアクセスできるようになる前にSTATUSレジスタの内容が失われる可能性があるため、XC8 Cコンパイラは、後でCコードからアクセスできる場所にSTATUSレジスタを自動的にコピーできる機能を提供します。 この手順は、コンパイラによって生成されたランタイムスタートアップコードの先頭で行われるため、リセットが行われた直後に実行されます。, STATUSレジスタの保存された内容にアクセスするには、Cコードがシンボル__resetbitsを宣言して、かつ参照する必要があります。 パワーダウンビットとタイムアウトビットのコピーをそれぞれ保持するシンボル__powerdownと__timeoutを宣言して参照します。, このSTATUSレジスタの保存機能は、プロジェクト内の上記のシンボルにアクセスすると自動的に有効になります。 アプリケーションのコード上で実際にシンボルを読む必要があります。シンボルだけを宣言しても、この機能は有効になりません。 A点ではチャタリングが発生していますが、NOT出力(C点）ではチャタリングの無 いきれいな波形になっています。 このようにスイッチON/OFF時に「ゆるやかな波形」となったものが次段のインバータ (NOT IC)に入力されます。 放電時は徐々に電圧が下がり、「L」の認識レベルとなった時点でNOT出力は チャタリングの無いきれいな「H」レベルになります。（図5) 充電時では電圧が徐々に上がり、「H」の認識レベルとなった時点でNOT出力はきれ いな「L」レベルになります。このようにチャタリングが除去され、NOT出力はそれぞれの充放電時間遅れています。 R1,R2,C1の定数組み合わせは無数にありますが、 一般的にはR1,R2は数KΩ～100KΩの範囲とします。 遅れ時間は、正確にはICの種類、電源電圧、R1、R2,C1の値で決まり、目安と しては以下の式で計算しても良いです。, (スイッチ ON時の遅れ時間 Tom) どちらもRSラッチが4個入っています。 ●チャタリングは接点の「バウンド」または「擦れ」などで発生する。 ついでながらスイッチの端子間に0.1マイクロファラッドコンデンサを入れることでのチャタリング防止が強く推奨されています。でも、これだけでmclrピンにはシュミットトリガ回路も入っており、チャタリングは防げる（小さいノイズには反応しない）とデータシートにはあります。 トグルスイッチ(SとR)のチャタリングが観測されますが、スイッチON時の最初の「L」 で出力が確定され、Qと/Qにはチャタリングがありません。, スイッチのON/OFF検出（認識）は「Q出力」または「/Q出力」のどちらでも良いです。 電子機器を作る時、電源スイッチは重要です。 RSラッチは専用ICが市販されています。主なRSラッチICを以下に示します。 スイッチをつけてGND（ー）とショートするとMCLRリセットがかかり、プログラムの最初から再スタートします。, 面倒なのはMCLRリセットがかかった、という現象をプログラム側で知る方法です。 (「る」をつけて英語を日本語化して省略することはかっこ悪いと思う), チャタリング対策をソフトウェアでやろうとすると、チャタリングの期間、なにもしない（マイコンで[なにもしない]とは、無意味なループをさせること）で最初の信号以外の後続信号を無視するなどの方法を取ることになるのですが、なにか仕事をやっている最中だととってもマズイことになります。 バウンドとは図2のように接点がONした瞬間、接点がぶつかって跳ね返る現象です。このバウンドが複数回繰り返され、この間はスイッチ接点がON/OFFを繰り返し、最終的にONに落ち着きます。, チャタリングは電子機器の誤動作の原因の一つになる場合があります。 例えば、図3のように各スイッチ入力を検出し、その入力に応じた処理と表示を 行なう場合で考えてみます。 装置側でハードウェアまたはソフトウェアで適切なチャタリング防止を行っていない と、スイッチAの表示とそれに応じた処理を複数回実行する誤動作をしてしまいます。, 波形1に実際のチャタリング波形を示します。用いたスイッチはトグルスイッチですが、スイッチの種類（タクトスイッチ、押しボタン スイッチ等）によりチャタリング時間は異なり、数100μsec～数10msec程度です。この観測では約200μsecです。また、チャタリングの発生頻度も多いものと少ないものがあり、スイッチ操作（ゆっくり、 速く）などによっても変わります。いずれにしても、機械的スイッチは必ずチャタリングが発生すると考えておく必要があります。, チャタリングの防止方法はソフトウェアによる処理、ハードウェアによる方法と色々あるのですが、ここでは簡単なハードウェアによる方法を紹介します。, この方法は図4のように抵抗とコンデンサによる充放電を利用したものです。例えば、a ) のようにスイッチがOFFの場合、十分な時間経過後ではB点の電圧は「Ｈ」レベルです。 この状態からスイッチをONすると、コンデンサC1に充電されていた電荷は「C1→R2→S1→GND」の経路で放電され、B点の電圧は徐々に減少し、最終的にGNDレベル(L)に落ち着きます。 この放電時間がチャタリング時間より十分長ければ、B点の波形はチャタリング の影響を受けません。スイッチがON→OFFのタイミングではb ) のようにスイッチOFFの瞬間から「Vcc →R1→R2→C1」の経路で充電され、B点の電圧は上昇し、最終的にVcc(H)に落ち着きます。 この場合も充電時間がチャタリング時間より十分長ければ、B点の波形はチャタリングの影響を受けません。, このようにスイッチON/OFF時に「ゆるやかな波形」となったものが次段のインバータ (NOT IC)に入力されます。 以下は、STATUSレジスタコピーを使用して、コピーされたTOビットがセットされ、コピーされたPDビットがクリアされ、通常のPCONレジスタのRMCLRビットがクリアされている16F1xxxデバイスのコード例です。 このような状況はSLEEP中にMCLRが起きた場合を確認しています。(訳注：PIC12F629のPCON内にはMCLRの状態を保持するビットはありません）, これらの検出に使用されるデバイスのリセット条件とフラグに関する詳細については、デバイスのデータシートを参照してください。(上記のPCON), この機能の動作を確認したい場合は、プロジェクトをビルドし、上記のシンボルを検索した後にstartup.asファイルまたはstartup.lstファイルを開きます（アセンブラでは3つの先頭にアンダースコアが付きます）。 MPLAB X IDEのプロジェクトプロパティにXC8リンカー>ランタイム>生成されたstartup.asを保持していても各ビルド後に通常は削除されるので、このサブオプションを-RUNTIMEオプションに有効にする必要があります。, resetbitsサブオプションを-RUNTIMEオプションに設定するか、MPLAB X IDEプロジェクトプロパティのXC8 linker>Runtime>Backup reset condition flagsをチェックすることにより、起動時に常にSTATUSレジスターがコピーされるように手動で強制できます。, ここまで延々訳しましたが、PIC12F629では役に立ちません。externを書いた時点でコンパイルエラーにひっかかります。他のPIC16F系なら正しいかもしれません。, 非常に簡単でした。PIC12F629にもPCONというパワーの状況を知らせるレジスターがあります。, 肝心なのは括弧()の中の文章です。(must be set in software after a Power-on Reset occurs) 主なNANDゲートICを以下に示します。, どちらもNANDゲートが4個入っているのでRSラッチを2個構成することが出来ます。 MCLRリセットがかかったら、パワーアップと同じ状況とみなしてSLEEPします。. ●チャタリングが問題となるシステムではチャタリング防止が必要。. 図1のように理想的なスイッチであれば、スイッチONで出力はGND、スイッチ OFFでVccになるのですが、実際にはスイッチON/OFF直後に出力が短い時間 ON/OFFを繰り返し、この現象を「チャタリング」と言います。, 理想的なスイッチであれば、ONまたはOFF時に接点が1度でピタッと接続、または1度で接点が離れれば、チャタリングは発生しません。しかし、実際のスイッチは接点の「バウンド」または「擦れ(すれ)」が発生し、これによりチャタリングが発生します。 今も昔もスイッチに直接電気を通すタイプはありますが、年々減っています。, 主流はどちらかというとモーメンタリースイッチと呼ばれる、押した時だけ通電するタイプです。, ですから、モーメンタリースイッチが押されたと認識すると、それをトリガーになんらかの方法でオン・オフにする、というのがイマドキなわけです。, たいていはプロセッサーにSLEEPコマンドを発行して寝た状態にします。 © Marutsuelec Co.,Ltd. Q = H でスイッチポジションは「S」 (スイッチ off時の遅れ時間 Toff) このようにチャタリングが除去され、NOT出力はそれぞれの充放電時間遅れています。, ここで用いるNOT ICは「シュミット・トリガ・NOT」です。 図8はディジタル回路における記憶回路の一つで「RSラッチ」と呼ばれるもので す。専用のICもありますが、図8では「NANDゲート」で構成した回路です。 スイッチのチャタリング発生期間が長い場合はここの時間を長めにして見て下さい。 inf ： スイッチを接続している端子を指定する(但しDIGITAL2～7までに繋ぐ事) このスケッチではDIGITAL2～7までのMAX6個までしか対応していません。 指定方法は、DIGITAL2と7に接続しているなら"B10000100"と記述 … 放電時は徐々に電圧が下がり、「L」の認識レベルとなった時点でNOT出力は チャタリングの無いきれいな「H」レベルになります。（図5) もしその後にMCLRピンがLowになってプログラムが再スタートとした場合は PORビットは１のままになっているのです。”, MCLRにつけたスイッチで一旦GNDにMCLRピンを落とすと、ここをスキップして動作開始しました。, nTOはSTATUSレジスターにあり、SLEEPから目覚めたら1が入っています。 CONFIGレジスターでMCLRをオンにすると、このピンを10Kオームでプルアップ(電源側につないで１状態にする）する必要があります。ついでながらスイッチの端子間に0.1マイクロファラッドコンデンサを入れることでのチャタリング防止が強く推奨されています。でも、これだけでMCLRピンにはシュミットトリガ回路も入っており、チャタリングは防げる（小さいノイズには反応しない）とデータシートにはあります。 リセットされてすべてを忘れたマクロプロセッサーは頭からプログラムを始めから開始します。, しかし、電池を入れた途端に起動してリセットと同じしか動きができないというのがイヤなわけです。, しつこく調べました。（英語でも日本語でも例は出てないけど、メーカーはやってると思う）, いままでの議論を基本とすると、パワーオンをモーメンタリースイッチでやる方法としてはGP3/MCLRでMCLR（リセット）機能を使うことがもっとも自然です。 TC4044BP S = H R = L で Q = L /Q = H HC279は「S = R= L ではセットが優先され、Q = H 」になります。 真理値表はそれぞれのデータシートを参照願います。, ●トグルスイッチ、押しボタンスイッチ、タクトスイッチなどの機械式スイッチ（リレー 接点も含む）にはチャタリングがある。 /Q = L でスイッチポジションは「S」 Q = H にすることを「セット」、Q = L にすることを「リセット」と呼びます。 充電時では電圧が徐々に上がり、「H」の認識レベルとなった時点でNOT出力はきれ いな「L」レベルになります。 このエントリの説明は(4)「ベース回路にスイッチを追加する」の部分になります。 ledを電池と抵抗のみで光らせる回路を組み立てる picマイコンの回路を組み立てる前に、まずはブレッドボードに慣れておくことにします。電池、抵抗、ledのみを使って、ブレッドポード上に回路を組んでled Ton=R2×C1 ----① ●チャタリングの発生度合、時間はスイッチの種類、操作方法により異なり、必ず 発生すると思ったほうが良い。 一般のNOT ICでは図6のように「ゆるやかな信号」を入力すると、「H」、「L」の 認識レベル付近で誤動作してしまいます。 これに対し、シュミット・トリガ・NOTはゆるやかな信号でも誤動作することがなく、 「波形整形」などの用途で用いられます。, 図7に実験回路を示します。 用いたシュミット・トリガ・NOTは「74HC14」です。 トグルスイッチ、押しボタンスイッチなどの機械式スイッチ（リレー接点も含む）では「チャタリング」という現象が起こります。 根深い問題だとか、スイッチ問題だとか、その中身を全然説明しないでここまできましたが、これからその問題と解決方法を説明します。最後のチャレンジ課題でも必要となる知識ですし、今後スイッチを扱う場合には理解しておく必要のある知識ですので詳しく説明しようと思います。 なおこの説明の中で、実際に前回までに作成した回路をそのまま使って確認してみます。プログラムについては今までの作成したものとはまったく別物になりますので、MPLABX上で別の新しいプロジェクト上で作成しま … 寝た状態での消費電力は極端に少なく数マイクロアンペアなんて普通です。, モーメンタリースイッチって人が押すわけですが、スイッチの中では細かいオンオフが繰り返される状態が繰り広げられます。 それぞれの遅れは、ON時に約1msec、OFF時に約2msecで、この遅れ時間は チャタリング時間より十分大きくなるようにR1,R2,C1の値を決めます。 なお、この計算と実際の遅れ時間は、ほぼ、一致しましたが、前述のように電源 電圧とICの種類により若干異なるので、①、②式は、あくまでも「目安の式」と考 えてください。, 汎用ロジックICの74HCシリーズおよび4500シリーズの主なシュミット・トリガ・NOTICは = L でスイッチポジションは「R」 /Q = H でスイッチポジションは「R」 要件は、単なるパワーオンならSLEEP，MCLRリセットなら仕事をさせなければなりません。, （結論を知りたい人は最後の「解決策は」まで飛ばしてください。以下は教養講座です。）, 一部ですが、ここの議論で大事なビットはTO, PDビットです。TOビットはパワーアップすると立ちます。PDビットはパワーオンリセットなら1, SLEEP中にMCLRリセットがかかった場合は0となります。（データシートのP58の表にも記載されています）, STATUSレジスタは刻々と変わるので、このままではCで書いたプログラムからは確認できません。 S = R = H の場合は前の状態を保持し、これが記憶です。 また、S = R = L では出力が不定となり、この組み合わせは禁止です。, この例ではスイッチS1に「ON-ON」のトグルスイッチを用いています。 S1の共通端子をGNDに接続し、R1,R2はスイッチ接点がオープン時にレベルを 「H」にするための「プルアップ抵抗」です。 Toff=(R1+R2)×C1 ----②, チャタリング時間に対して十分大きくなっています。 入力はSとRの2つで、出力はQと/Qになり、Qと/Qはレベル（H、L）がいつも反対 になります。 「/Q出力」の場合、 SとRのレベルが異なる場合、 S = L R = H で Q = H /Q = L ã§ã¼ãã£ã³ã°, ï¼ï¼ï¼ãªã³ã¨ãã¸ããªãã¨ãã¸ã®è«çæ¼ç®ã«ããæ¤åº, ãã¼ãã¦ã§ã¢ã«ãããã£ã¿ãªã³ã°é¤å», ã½ããã¦ã§ã¢ã«ãããã£ã¿ãªã³ã°é¤å».
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