ＰＩＣマイコンで壁スイッチをタイマー制御

主な部材

サーボモーター（RCサーボ）

動力としてラジコンなどで使われるサーボモーター（ＳＧ９２Ｒ）を使用しました。
これを動作させるためのPWM信号は周期20ms（周波数50Hz）でパルス幅0.5～2.4msに変化することで角度を制御角0～180°の範囲で制御できます。

PICマイコン（ハードウェア）

今回はPICマイコンでRCサーボを制御して、タッチペンを回転させることで壁スイッチのON/OFFを動作させます。RCサーボを制御するにはPWM出力の機能が必要になるため今回は手持ちPICの中からPIC16F1778を使用しました。

OLED（有機ELディスプレイ）モジュール

現在時刻とタイマーセット時刻の確認用に使用します。
液晶タイプではなく表示が鮮明でコンパクトなOLEDを選びました。

RTC（リアルタイムクロック）モジュール

指定時刻にタイマー動作させたいので正確な時間が取得できてアラーム機能を持っているこちらのモジュールを秋月電子で購入。

制御基板の回路

回路図は上記になります。

PICのI2C機能を使ってRTCモジュール（RX-8025V)および有機ELディスプレイ（OLED128x64）と通信します。

押しボタンスイッチ（SW2～5）のON/OFF状態をPICに読み取らせることによって各種設定を行います。

RTCモジュールの/INTA信号をPICのRB0ピン（21番ピン）で受けることでタイマー動作させています。

サーボモーターを駆動する電源はPICマイコンと周辺回路の電源とは独立させていますが、GNDは共通です。

基板外観

ブレッドボード上に上記回路を実装した状態です。

サーボモーターの固定

サーボモーターはスイッチボックスのパネルに金具で固定しました。

金具はホームセンターで物色したのですが適当なものが見つからず、自作したのであまりきれいではありません。

今回製作したものはサーボモーターを２個取り付けて制御できるようになっていますが、動作確認に使用した壁スイッチが１個タイプなのでサーボモーターも１個のみ取り付けしました。

ＰＩＣマイコンのソフトウェア

PICのソフトウェアはMPLAB X IDEのMCC機能を使用して作成しました。
プロジェクトを作る際、DeviceにPIC16F1778を選びます。

MCC設定

MCCを起動し、ProjectResourcesに「MSSP」「PWM6」「PWM11」「TMR2」を追加します。

Pin Manager

PinManagerで以下の設定を行います。
・押しボタンスイッチのON信号を受信するため2，3，16，17番ピンをinputに設定
・RTCモジュールからのアラーム信号を受信するために21番ピンをinputに設定
・サーボモーター制御のためのPWM信号を出力するため7，11番ピンをoutputに設定

System Module

SystemModuleの設定画面で System Clock Selectを「FOSC」、Internal Clockを「16MHz_HF」を選択。

MSSP

OLEＤモジュールやRTCモジュールと通信するためMSSPを設定します。
「I2C」「Master」を選択し、割り込み「Interrupt Driven」をチェックします。

PWM6／PWM11

サーボモーターを制御するためPWM機能を使用します。
サーボモーターのPWMサイクルが20msなので、Periodに20msを指定できるようClockの分周を調整します。DutyCycleを5.5％にすることでデフォルト値が2200になるように調整しています。

TMR2

0.1ｓ毎に動作するタイマーを作成します。この周期で条件を判断し装置の動きを決めます。

入力のしくみ

RTCモジュールに対する時刻合わせやタイマー起動時間の設定、２つのサーボモーターのうちタイマー動作させるサーボモーターの指定と回転方向の指定を４個の押しボタンを使って行っています。

２つのボタンの同時押しで「時刻表示」「時間設定（時刻合わせ）」「アラーム設定」の切り替えを行い、１つのボタンを押すことで「設定項目の移動」と「設定値の増減」を行っています。

ＰＩＣのコード

PICのソースコードはGitHubで公開しています。
手作業でプログラムを編集するのは main.c という名前のファイルです。

rarao89/SwitchBot2.X（GitHub）

学んだこと

振り返り