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温室内の温度を記録するために以前にも温度記録計を製作しましたが、装置側にＣＣＳＣ、ＰＣ側にＶＢ６．０を使用
しました。
現在、両方とも使える環境がありませんので、メンテナンスが出来ません。
ハードウエアも別電源が必要だったり、防水性が悪かったり、使い勝手が悪いので作り直すことにしました。
今回、装置側が完成しましたのでアップします。
ＰＣ側のソフトは、いつ出来るか分かりませんので、データ送信フォーマットを２種類用意しました。
１つは自作ソフトで読みとるのに都合の良いフォーマット。
もう一つはターミナルソフトで数値として読みとれるもので、エクセルファイルにインポートすれば、とりあえずグラフが
作成できます。
| ＣＨ数 | ４ＣＨ |
|---|---|
| 温度センサー | １０３ＡＴサーミスタ（リード線５ｍ） |
| 表示温度範囲 | −５℃〜４６℃（０．２℃ステップ） |
| インターバル | ３分 |
| 計測時間 | ２５時間 |
| 計測件数 | ５００件／ＣＨ |
| ＰＣとの接続 | ＲＳ２３２Ｃ １９．２Ｋｂｐｓ |
| 作業項目 | ヒョウジ、ケイソク、ヨミダシ、ソウシンＨ、ソウシンＤ、ショウキョ |
| 電源 | 単三電池２本（アルカリ、ニッケル水素） |
| 消費電流 | 電池電圧２．４Ｖの時、記録時平均７ｍＡ、計測表示中１８ｍＡ、送信中３７ｍＡ |
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消費電流の面から電源電圧は３．３Ｖにしたかったのですが手持ち部品の関係から５Ｖになっています。
電池２本から昇圧しているので消費電流の点で不利になっています。
待機時の電流を下げる為にリファレンス電圧をオンオフしています。
ついでにＲＳ２３２Ｃのレベルコンバータ同時にもオンオフしていますが、ポートに余裕があれば別々にオンオフしたい
ところです。
ポートに余裕があれば計測後、自動で電源を落としたかったのですが。
リファレンス電圧をオフすると電源電流は７ｍＡ程度ですがオンすると１８ｍＡ程度になります。
さらにＲＳ２３２ＣケーブルでＰＣと接続すると３７ｍＡ程度に増加します。
計測インターバルは３分ですが、計測タイミングでリファレンス電圧をオンし、電圧が安定するまで１秒間待ってから計測を
開始します。
計測自体は１秒以内に終了するので、即、リファレンス電圧を落としています。
計測中の消費電流は、ほぼ７ｍＡと言えます。
電源部が非力な為、リファレンス電圧をオンした瞬間にブラウンアウトリセットが効いてしまうので、ブラウンアウトリセットは
オフにしています。
電源ＩＣのＨＴ７７５０Ａは性能の良いＩＣではありません。
・ 負荷により出力電圧が変化する。
・ 動作条件によりリップル、ノイズが変動し、かなり大きくなる場合がある。
他に安くて性能の良いＩＣがあれば良いのですが。
ＣＰＵのクロックは消費電流を下げる為に４ＭＨｚに下げていますが、これ以下にするとＲＳ２３２ＣやＩ２Ｃのボーレートを
設定するのが大変になります。
リファレンス電圧は２０回転のトリマで３．０７２Ｖに合わせます。（1bit 3mV)
サーミスタの直線近似も３．０７２Ｖで計算していますので正確に合わせます。
プログラムはＣ１８コンパイラを使用しています。
評価版のためメモリの使用量が多くなっています。
最適化機能のある製品版を使えば減ると思います。
ディレー関数以外のライブラリーは使用していません。
ディレー関数も引数が２５５までしかとれず、サイクルタイムの整数倍という記述になるので使いづらい為、delay_ms（int）の
形に組み直しています。
adconv.c
A/D 変換に関する関数です。
Ｃ１８のライブラリーは使用していません。
cnf2420.c
PIC18F2420 のコンフィギュレーションが書かれています。
記述内容と設定方法はＭＰＬＡＢのヘルプファイルの Topics > C18 config setting に記述されています。
i2func.c
Ｉ２Ｃの基本関数です。
Ｃ１８のライブラリーは使用していません。
ＰＩＣのハードウエアを使用しています。
メインクロックの周波数が低いのでボーレートは100KHzに設定しています。
バスの衝突検出やエラー処理はしていません。
interrupt.c
割り込み関数です。
処理内容は以下．．．
・ タイマー０割り込み（入力ＳＷのチャッタ取り）
・ ＣＣＰ１割り込み（ソフトウエアタイマーと計測インターバルの基準クロック１ｍＳ）
・ ＲＳ２３２Ｃ受信割り込み
・ ＭＳＳＰ割り込み（Ｉ２Ｃ）
尚、ＭＳＳＰ割り込みでは割り込みフラグのコピーをセットし、割り込みフラグ自体は即クリアしています。
lcdlib4l.c
キャラクタ液晶のライブラリーです。
main.c
メインルーチンです。
measure.c
表示、計測、消去、読み出し、EEPROM の読み書きが書かれています。
計測データを１バイトに抑えた為、０．２℃ステップとなっています。
−５℃〜４６℃の表示値を−５０〜４６０とし、＋５０すると０〜５１０となり、２で割ると０〜２５５となるので符号無し
１バイトに収まります。
serial.c
ＰＣとの通信処理です。
自作ＰＣ側ソフト（未完）用とターミナルソフト（エクセル）用、２種類の形式があります。
Ｃ１８のＲＳ２３２Ｃライブラリーは使用していません。
timer.c
ソフトウエアタイマーです。
ディレーと違い、スタート後、他の処理が出来ます。
タイムアップはポーリングでチェックします。
global.h
ファイル数が増える為、ヘッダ ファイルを一つに纏めています。
その他、組み込みのリンカースクリプトを追加する必要があります。
ファームウエアのダウンロード （ＺＩＰ圧縮されています。）
プロジェクトファイルは削除して新規にプロジェクトを作る方が良いと思います。
 |
 |
|---|---|
| ４ＣＨ温度記録計 | 内部 |
ケースはタカチの防水プルボックスを使用しました。
部品を取り付けたので防水にはなりませんが、少しくらい水滴が掛かっても大丈夫です。
内部はガラガラですので、もっと小さく作ることが出来たのですが、手持ちのボックスを使った為大きくなりました。
リード線５ｍのサーミスタを端子台に取り付けました。
電源を入れると作業選択画面が表示されます。
最初は「ヒョウジ」が選択されていますが、ＤＯＷＮ釦とＵＰ釦で項目を移動し、ＥＮＴ釦の長押しで実行します。
項目は「ヒョウジ」、「ケイソク」、「ヨミダシ」、「ソウシンＨ」、「ソウシンＤ」、「ショウキョ」の６個です。
「ヒョウジ」を実行すると現在の温度を繰り返し表示しますが、１分経過すると項目選択画面に戻ります。
１分以内に打ち切りたい時はＭＯＤＥ釦を押せば項目選択画面に戻ります。
「ケイソク」を実行すると温度記録を開始します。
スタートしてから３分後に第１回の計測をし、３分毎にＥＥＰＲＯＭに記録します。（１時間に２０回）
上の写真は２回目の計測待ちの時を示しています。
表示されている温度値は１回目の計測済みの値です。
１回目の計測待ちの時は温度値は表示されません。
左端のＷは書き込みを表し、スペースの関係で計測回数を２行にわたって表示します。
３分間、前回の計測温度表示は変化しないので、固まっていると思われないように計測件数表示は点滅しています。
５００回計測すると項目選択画面に戻ります。
計測中にＭＯＤＥ釦を長押しすると強制終了する事が出来ます。
「ヨミダシ」では記録した内容を読み出す事が出来ます。
上の写真でＲは読み出しを表し、１２件目の値が表示されています。
件数位置はＵＰ釦、ＤＯＷＮ釦で移動します。
押し続けるとスキャンスピードが上がり、５００件を４０秒弱でスキャンします。
ＭＯＤＥ釦で項目選択画面に戻ります。
「ショウキョ」は計測した内容を消去するものです。
計測値は上書きされるので消去の必要は無いですが、読み出し、書き込みのデバッグには必要です。
デバッグ終了後にも残してあります。
一応、確認画面を追加しました。
消去といっても０〜ＦＦまでの全ての値がデータとして使用されているので、特定の温度値を書き込むだけです。
今回は０℃を表示するような値（具体的には０ｘ１９）を書き込んでいます。
上の写真は消去後の１２８件目のデータです。
「ソウシンＨ」は記録したデータを読み出し、ＲＳ２３２ＣでＰＣに送信します。
ここではＰＣ側の自作プログラムにデータを送ります。
自作プログラムはまだ出来ていませんがターミナルソフトで動作を確認しています。
記録計とＰＣをＲＳ２３２Ｃケーブルで接続し、「ソウシンＨ」を実行すると
ＰＣからのコマンドを待ちます。
ＰＣのターミナルソフトを起動し、”ＴＨＬ０２￥ｒ”と送信すると記録したデータを送り返します。
フォーマットは１バイトの温度データをヘキサ文字２文字で連続して５００件×４ＣＨ分送り、最後に’￥ｒ’を
送ります。
受け取ったＰＣ側では２文字づつ取り出して配列に格納し、数値に変換します。
”ＴＨＬ０２”以外のコマンドを送ると「コマンドエラー」と３秒間表示されます。
その後、コマンドを送り直すことができますが、３分以内に正しいコマンドを遅れない場合は処理を終了して項目選択画面に
戻ります。
ＭＯＤＥ釦でも処理を打ち切ることが出来ます。
下の画面はターミナルで受け取ったデータの一部です。
「ソウシンＤ」もＰＣに計測値を送りますが、こちらは１０進文字列で送ります。
コマンドは”ＴＨＬ０１”です。
フォーマットは計測件数、ＣＨ１〜４の温度データ、”￥ｒ￥ｎ”で、各項目はスペース（０ｘ２０）で区切ります。
ターミナル側でテキストファイルとして保存し、エクセルで読みとれば簡単にグラフにすることが出来ます。
温室内の温度を計測してみました。
参考 全データ
２０１４年１１月１５日の１４時２５分にスタートし２５時間記録したものです。
場所によって温度はバラツキます。
温室と言っても、まだ戸を取り外した状態で吹きさらしですので結構、冷えました。
それにしても２〜３℃低い感じがしたので、レファレンス電圧の値、ＡＤ入力端子の電圧と温度表示値の比較をしたのですが
異常は発見出来ませんでした。
直線近似の傾きと切片の計算も問題無いようです。
後はサーミスタですが、こちらも専門メーカーの精密タイプですので、実際にこの温度だったと思われます。
パソコン側アプリケーションを追記します。
エクセルでサンプルデータをグラフにすることが出来ましたが、まずターミナルソフトでデータを読み取り、テキストファイルに
してエクセルで読み取り、グラフを作成するという手順が必要です。
今回、直接、記録計からデータを読み込んでグラフを表示するアプリケーションを作ったので紹介します。
私はプログラムは素人ですので、かなり手こずりましたが何とか完成しました。
開発環境はビジュアルＣ＋＋６．０で何年ぶりかの挑戦になります。
ＸＰとウインドウズ７での動作は確認していますが、ウインドウズ８で動作するかは判りません。
（自宅にＷ８はありません。）
プログラムはＣからＡＰＩ関数を呼ぶ「ＳＤＫ」で書かれています。
メインウインドウは灰色で、グラフの描画専用の白色の子ウインドウを貼り付けています。
メニューの下のスタティックコントロールの窓は「受信中」と表示するためのものです。
まだバグが残っているかもしれませんがビジュアルＣ６．０のプロジェクトを置いておきます。
参考 サンプルプロジェクト
ファイルの読み書きはウインドウズ標準のコモンダイアログが出ます。
こちらはウインドウズの機能として上書きの警告が出ます。
拡張子は適当に「lgd」と付けましたがテキストファイルですのでエディタで開く事ができます。
内容は照合用の文字列、追加記入された説明用の文字列、データ文字列（計測番号を付加しています。）、
最高温度、最低温度とその計測番号の文字列で、区切り文字には"\r\n"を使っています。
「終了は」データが残っていても終了します。
データの編集をしている訳ではないので再度、受信するかファイルを開けば良いだけの話です。
「通信ポート」は設定用のダイアログが出ます。
設定結果はレジストリ等に書き込んでいないので起動時に"COM1"になります。
"COM10"以上は文字列の指定を"\\\\.\\COM10"としないと認識してくれないとのことです。
関数が受け取る文字列は\\.\COM10ですが\を文字とするには\\としなければならない為\の数が増えています。
今回、デバッグに使ったデスクトップのＰＣ（ＸＰ）はＣＯＭポートが有り、ポート番号は"COM1"でした。
動作確認に使ったノートＰＣ（Ｗ７）はＣＯＭポートが無いため変換ケーブルを使っています。
最初"COM4"でしたが突然、勝手に新しいドライバをインストールして"COM5"になりました。
という訳で２桁のポート番号を認識してくれるかどうかは確認出来ていません。
「見出し」は受信データに説明テキストを付加するダイアログが出ます。
記入内容はウィンドウに表示されファイルに保存されます。
「データ消去」は読みとったデータと記入した説明文書を消去します。
表示メニュー「最高最低温度」では計測データの最高温度、最低温度を表示します。
エディットコントロール内に表示された数字が小さかったのですが、リソースエディタでは大きくならず、プログラムで
各エディットコントロールにメッセージを送りサイズを調整しています。
リソースエディタ
リソースエディタはメニューやダイアログを作るには便利で、各コントロールのＩＤを決めてヘッダファイルを
作成してくれます。
デホルトではメニューやダイアログ自体も名前がＩＤになっているので、” ”で囲まれた文字列に変更しておきます。
ＩＤのままにしておきたい場合はＩＤをリソース名に変更する関数を使います。
ダイアログに沢山のコントロールを配置した時、コントロールを付けたり外したりしている内に各コントロールのＩＤの
値が不連続になったり重複したりします。
不連続の場合は特に問題ないですが、重複すると問題です。
そこで、コントロールの配置が終わったらresource.hを確認し手で数値を書き直します。
数値自体に意味は無く一意であればいいです。
下の方に次に使われるＩＤの値が書かれているので、ついでにこれも書き直しておきます。
ＩＤを書き直す事は参考書には書かれていませんがＶＣ６では必須の作業です。
リソースエディタはダイアログに配置されたコントロールのＩＤは処理してくれますがウインドーに配置されたコントロール
は処理してくれません。
今回、メインウインドウに子ウインドウを貼り付けていますが、メインウインドウにエディットコントロールも貼り付けて
います。
これらは位置と寸法、スタイルを指定して関数で作成しなければなりません。
ＩＤも手書きで作成しなければなりませんが、リソースエディタで作成されたＩＤと重複しないように注意します。
そういう意味ではダイアログにウインドウを貼り付けた方が楽ですがダイアログは大きさを変えられないことが欠点です。
最適化のトラブル
今回、このアプリケーションを完成するのに大苦労しました。
今まで類似のプログラムを何回か作っていたので、作成自体に大きな苦労はありませんでした。
デバッグ版がなんとか動作したので、リリース版に変えると不安定になります。
どこかに拙い記述があるはずだと思い、細かい部分をいろいろ書き直し、試したのですが好転しません。
症状はＲＳ２３２Ｃが文字化けしたり、通信できなくなったりすることです。
最適化に問題があるのではないかと気が付いたのは大部、時間が経ってからです。
ＶＣ６ではデホルトで実行速度に関して最適化されていました。
最適化を外したところ安定して動作するようになりました。
どこかに拙い記述が残っているかもしれませんが、疲れたので、これで良しとします。