33．番線表示･進路予告表示機の作成
はじめに
複数のボードが集まる運転会では、ボードの位置によってポイントに取り付けた高輝度の
ＬＥＤも見にくく、進路方向が分からない場合があります。
そこで、７セグＬＥＤを用いた番線表示機と文字が表示できる進路予告表示機を作ってみました。
７セグＬＥＤを用いた番線表示機は、ＴＴＬの７４シリーズのＩＣのみを使い。
進路予告表示機は、ＰＩＣ１６Ｆ８７３Ａのマイコンを使用してみました。
１．７セグ番線表示機
回路を作成
９個の入力をＢＣＤ（２進数）に変換するデコーダＩＣ ７４１４７を経由して
７セグＬＥＤを表示するデコーダＩＣ ７４２４７で表示させます。
７４２４７の５番ピンはジャンパーピンでGNDに接続するとゼロサプレス（０の時表示しない状態）に
なります。
回路図 回路図はこちら （PDFファイルです）
作成は、ユニバーサル基板で作成しました。
部品の制約もなく、単純にＩＣのﾋﾟﾝをつなぐだけですので、プリント基板は作成していません。
１〜９まで表示します。
２．進路予告表示機
７セグでは数字だけなので、漢字や図形も表示できるように、８ｘ８ドットのマトリクスＬＥＤを
用いてみました
回路を作成
マトリクスＬＥＤはカラムと行の構成で、１列８行に８ドットの表示をして、表示する列をシフトして
表示する仕組みです。 単純に列と行で出力が１６本必要になり、入力を入れると２０本以上
の入出力が必要になります。
また、制御は、マイコンで制御するのが一番容易で、今回は、前回使用したこともある、
PIC16F873A を使用します。
表示の仕組み
プログラムで、文字のパターンを作成し、読んだデータをＢポートに出力して
それをＣポートの出力によりどの列に表示させるかを制御させることでＬＥＤは
点灯します。これを高速で繰り返すことにより、目の残像現象により点灯して
いるように見せることで表示が可能になります。
ピンアサイン
・ポートＡ は入力
・ポートＢ はデータ出力
・ポートＣ は列制御、表示制御、表示パターン制御、ＵＳＡＲＴ機能に割り当てます
RA0〜RA5 スイッチ入力6本（PullUP）
RB0〜RB7 データ出力8本
RC7 RX（受信）（現在は未実装）
RC6 TX（送信）（現在は未実装）
RC5 表示パターン制御用入力１
RC4 表示パターン制御用入力２
RC3 表示ＯＮ／ＯＦＦ
RC2 列制御BCD 3ビット目
RC1 列制御BCD 2ビット目
RC0 列制御BCD 1ビット目
列を制御する場合に8本必要ですが、74HC138（3to8ラインデコーダ）を使用して
マイコン側のピンを有効に使用できるようにしました。
２進数で３つの出力ピンを使い０００〜１１１で１〜８まで制御します。
回路図
回路図はこちら （pdfファイルです）
プログラムの開発
PICマイコンは、ポートの数から、PIC12F873Aを使用します。
秋月電子で400円ぐらいとチョット高価です。
開発ツールは、MicroChip社のMPLAB IDE v8.50です。
プログラム仕様
表示文字のデータは、テーブル方式で１列分のデータを８ビットで構成して
8列分用意します。 入力ﾋﾟﾝは６本なので これを6組用意します。
さらに、文字数を増やすために、RC4,5ﾋﾟﾝで選択するパターンを４つにして
6組×4＝24文字対応にして、プログラムの中に記載しました。
タイマーイベントを使用してそのイベントで表示する方法もありますが、
PICのクロックが20Mhzと高速のため、ｍタイマーイベントを使用せずに、
プログラムのループの中で完結させています。
PIC16F873AにはUSARTというシリアル通信機能を持っていますので
シリアル通信でコマンドを受信して表示を切り替えることも可能です。
インターフェース上は使用できるようにしておきますが、プログラムは
現段階では未実装です。
プログラムソース leddisp01.asm
ビルドしたＨＥＸファイル leddisp01.HEX
部品リスト
| 名称 | 品名 | 数量 |
| PIC | PIC16F873A | 1 |
| IC | 74HC138 | 1 |
| ダイオード | 1N4148 | 1 |
| ドットﾏﾄﾘｸｽLED | OSL641501-ARA（秋月電子） | 1 |
| 抵抗 1/4ｗ | 10kΩ | 9 |
| 1kΩ | 1 | |
| 470Ω | 8 | |
| ｾﾗﾛｯｸ | 20MHｚ | 1 |
| 積層ｾﾗﾐｯｸｺﾝﾃﾞﾝｻｰ | 0.1μＦ | 2 |
| 電解ｺﾝﾃﾞﾝｻｰ | 10μF 16V | 1 |
| ICソケット | 28ﾋﾟﾝ | 1 |
| 16ﾋﾟﾝ | 1 | |
| ｼｮｰﾄﾋﾟﾝ | 4連 | 1 |
| ｺﾈｸﾀ | 8連 6連 4連 | 各1 |
電解コンデンサーは、容量を大きくすると、ＰＩＣＫｉｔとの接続によるＩＣＳＰの機能が効かなくなります。
１０μＦ以下を使用してください。
2015/08/01 ダイオードD1の型番が間違っていましたので訂正しました。誤：1S2069→ 正：1N4148
ドットﾏﾄﾘｸｽLEDのﾋﾟﾝ間隔が少し合わないので、ＰＣＢＥでプリントパターンを作成して
感光基板で回路基板を作成しました。
この回路のプリントパターン （ＰＣＢＥで作成） ledmat01.pcb
2013/11/30 PIC・ICへの電源が接続していないパターンにミスがありましたので、ＰＣＢＥファイル
と下記パターン図・実体配線図を訂正しています。
過去のパターンでは赤線のように接続してください。
部品の実装
プリントパターン（ハンダ面）
部品実装面
2013/11/30 ダイオードの向きが間違っていたので修正
パターンにミスがあったものの修正
作成した基板
実験中の文字表示 文字の向きが・・・
サンプルソースでの登録文字とｼﾞｬﾝﾊﾟの関係は以下のようになります。
（ジャンパーは電源ＯＮ時に判定されるので、電源ＯＮのままでは途中で
切り替えても変わりません）
| ｼﾞｬﾝﾊﾟｰ | 入力ピン | ||||||
| JP1 | JP2 | sw1 | sw2 | sw3 | sw4 | sw5 | sw6 |
| on | on |  |
 |
 |
 |
 |
 |
| on | off |  |
 |
 |
 |
 |
 |
| off | on |  |
 |
 |
 |
 |
 |
| off | off |  |
 |
 |
 |
 |
 |
ご注意：
このサイトに記載してある内容・製作・改造に関し、万一損害が生じても当方では責任を
持ちませんのでご自身の責任の範囲でお願いします。
7セグ表示で使用した、74147,74247のロジックＩＣですが、入手が困難になっているようです。
もし作成される場合は、入手可能か確認の上、製作するようにしてください。
(2013年11月現在）