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マイコン活用シリーズマイコン応用システムで使われる定番的な各種インターフェースの回路例と,C言語およびアセンブラによるプログラム例を網羅したPIC18シリーズ向けの入門書PICマイコンのインターフェース101
マイコンのインターフェースは,採用するマイコンが何であれ,同様な回路とプログラムを使い回すことができます.
本書は用途ごとに,基本的で汎用的な定番回路と定番プログラム例(C言語とアセンブリ言語)を数多く集めました. ポピュラなPIC18系マイコンが題材ですが,他の機種でも汎用的に使えます.プログラム例は,他のマイコン系への移植を考慮して説明してあります. 付録CD-ROMには,本書のソース・リストや開発ツールを収録してあります. 目次
イントロダクション マイコン・インターフェースのためのPICマイコンの概要と開発環境 マイクロコンピュータからワンチップ・マイコンへ PICマイコン各シリーズの位置づけ PIC18シリーズの定番:PIC18F452とPIC18F4520 PICマイコン統合開発環境“MPLAB-IDE” C18コンパイラの環境構築と動作確認 “MA183”PIC標準評価ボード “MA224”PIC標準評価ボードII 出力ポートの特性,出力電流を増やす,高電圧や負電圧の出力,パルス出力 第1章 出力ポートのインターフェース 1-1 PICマイコンの出力ポートの特性 1-2 出力電流を増やす──吸い込み型 1-3 出力電流を増やす──吐き出し型 1-4 高電圧や負電圧の出力 1-5 パルスを出力する──マイコンの動作速度を考える 1-6 ワンショット・マルチバイブレータによるパルス出力 入力ポートの特性,高電圧の入力,コンパレータ,エッジ検出など 第2章 入力ポートのインターフェース 2-1 PICマイコンの入力ポートの特性 2-2 高電圧との入力インターフェース──入力保護回路とクランプ回路 2-3 シュミット・トリガ入力 2-4 コンパレータの利用 2-5 交流信号のゼロ・クロス検出 2-6 ウィンドウ・コンパレータ──範囲内かどうかを検出する 2-7 パルス・エッジの検出──立ち上がり/立ち下がりを知る コラム 新しいインサーキット書き込み器“PICkit2” 汎用ロジックICによる出力数の拡張や専用ICによる拡張方法 第3章 ポート数を拡張するインターフェース 3-1 標準ロジックICによる出力ポート数の拡張 3-2 標準ロジックICによる入力ポート数の拡張 3-3 I/OエキスパンダMCP23008 リレー,フォト・カプラ,iCouplerトランス,商用交流制御など 第4章 絶縁インターフェース 4-1 リレーによる絶縁接点出力 4-2 フォト・カプラによる入力と出力 4-3 iCouplerトランスによるアイソレーション 4-4 AC電源ラインの制御 LED,LCD,蛍光表示管,スイッチ,キーボード,可変抵抗,サウンダなど 第5章 フロント・パネル・インターフェース 5-1 LEDランプの駆動 5-2 7セグメントLED表示器のスタティック駆動 5-3 7セグメントLED表示器の多桁ダイナミック駆動 5-4 5×7ドット・マトリックスLED表示器のダイナミック駆動 5-5 キャラクタ表示LCDモジュール 5-6 キャラクタ表示蛍光表示管モジュール 5-7 グラフィック表示蛍光表示管モジュール 5-8 スイッチのインターフェース 5-9 マトリックス型キーボード 5-10 I/Oエクスパンダを使用したマトリックス型キーボード 5-11 ディジタル・スイッチの入力 5-12 可変抵抗器のインターフェース 5-13 1本のピンで複数スイッチを読み取る 5-14 手動操作用ロータリ・エンコーダ 5-15 サウンダによる音の発生 各種A-Dコンバータ,アナログ入力の増幅・切り替え・演算,絶縁型インターフェースなど 第6章 A-Dコンバータとアナログ入力のインターフェース 6-1 PWMとコンパレータによるA-D変換 6-2 A-Dコンバータの入力回路 6-3 A-Dコンバータの基準電圧 6-4 12ビット6μsの逐次比較型,AD7893AN-5の同期シリアル・インターフェース 6-5 2チャネル12ビット,100kspsの逐次比較型,MCP3202のSPIインターフェース 6-6 4チャネル17ビット相当の二重積分用フロントエンド TC514によるA-Dコンバータ 6-7 22ビット,13spsのΔΣ型 MCP3551の同期シリアル・インターフェース 6-8 AD7893-10とADuM1200による絶縁入力型12ビットA-Dコンバータ 6-9 ちょっとした増幅のためのOPアンプの利用 6-10 ゲイン制御可能なアンプMCP6S2xシリーズのSPIインターフェース 6-11 アナログ・スイッチによるアナログ交流信号の開閉 6-12 内蔵A-Dコンバータによる正負電圧の測定 6-13 差動増幅回路による直流電流の測定 6-14 非接触で直流電流を測定する 6-15 内蔵A-Dコンバータに交流信号を入力する方法 6-16 ピーク電圧をアナログ的に記憶するピーク・ホールド回路 6-17 正電圧も負電圧も正電圧に変換する絶対値回路 6-18 RMS-DCコンバータAD737による真の実効値測定 6-19 V-FコンバータAD650およびTC9400による電圧測定 6-20 電流トランスによる商用電源電流の絶縁測定 6-21 小型トランスによる商用電源電圧の絶縁測定 6-22 広いダイナミック・レンジの信号を扱えるログ・アンプ回路 6-23 アイソレーション・アンプ 第6章Appendix PICマイコンの内蔵A-Dコンバータについて 各種D-Aコンバータ,電子ボリューム,絶縁型D-Aコンバータ,信号の絶縁出力など 第7章 D-Aコンバータとアナログ出力のインターフェース 7-1 R-2Rラダー抵抗ネットワークによる4ビットD-Aコンバータ 7-2 PWMによる10ビットD-Aコンバータ 7-3 12ビットD-AコンバータTC1322のI2Cインターフェース 7-4 8ビットD-AコンバータAD7801BRのパラレル・インターフェース 7-5 12ビットD-AコンバータAD8300ANの同期シリアル・インターフェース 7-6 12ビットD-AコンバータMCP4822のSPIインターフェース 7-7 16ビットD-AコンバータAD5541の同期シリアル・インターフェース 7-8 乗算型8ビットD-AコンバータAD7524による各種波形の発生 7-9 8チャネル8ビット4象限乗算型D-AコンバータAD8842による4チャネルの信号発生 7-10 2チャネル8ビット電子ポテンショメータMCP42010のSPIインターフェース 7-11 8ビット電子ポテンショメータDS2890の1-Wireインターフェース 7-12 PWMを使用した絶縁型D-Aコンバータ 7-13 D-Aコンバータで使用する出力フィルタの簡易設計 7-14 交流信号を電力増幅する回路 第7章Appendix PICマイコンの内蔵PWM機能の概要 MicrowireやI2Cによるデータ・メモリの拡張法 第8章 シリアルEEPROMのインターフェース 8-1 1Kビット・シリアルEEPROM 93LC46のMicrowireインターフェース 8-2 4Kビット・シリアルEEPROM 24LC04のI2Cインターフェース 第8章Appendix PICマイコンのI2Cインターフェースについて 非同期シリアル,パラレル,CAN,USB,Ethernetなど 第9章 周辺機器との通信系インターフェース 9-1 非同期シリアル・インターフェース 9-2 ソフトウェアによる非同期シリアル・インターフェース 9-3 非同期シリアル・インターフェースの通信モニタ 9-4 プリンタ用パラレル・インターフェース 9-5 SPIで制御できるスタンド・アローンCANコントローラ MCP2510 9-6 USBインターフェースを内蔵したPICマイコン PIC18F4550/2550 9-7 マイコンに手軽にUSB機能を付与できるUSB-シリアル変換IC FT232BM 9-8 SPIで制御可能なスタンドアローンEthernetコントローラ ENC28J60 第9章Appendix PICマイコンの非同期シリアル通信とSPIモードの同期シリアル通信 PICマイコンの非同期シリアル通信 PICマイコンのSPIモードによる同期シリアル通信 DCブラシ・モータ,ステッピング・モータ,DCブラシレス・モータ,ラジコン用サーボ・モータ 第10章 モータのインターフェース 10-1 小型DCブラシ・モータのインターフェース 10-2 2相ステッピング・モータのインターフェース 10-3 DCブラシレス・モータのインターフェース 10-4 ラジコン用サーボ・モータのインターフェース 温度センサICやサーミスタ,加速度センサとの接続例 第11章 センサのインターフェース 11-1 温度センサTC77のSPIインターフェース 11-2 温度センサLM75のI2Cインターフェース 11-3 温度センサMCP9803のI2Cインターフェース 11-4 温度センサDS18S20の1-Wireインターフェース 11-5 電圧出力型の温度センサLM35DZとTC1047Aのインターフェース 11-6 サーミスタによる温度検知のためのインターフェース 11-7 2軸加速度センサADXL320のインターフェース 周波数や周期の測定,PLLやDDSによる信号発生,リアルタイム・クロック,PWMによる定電圧電源や定電流電源 第12章 測定および信号発生のインターフェース 12-1 内蔵タイマによる周波数の測定 12-2 タイマ1のパルス・カウントによる周期の測定 12-3 タイマ1のキャプチャ機能による周期の測定 12-4 PLLによる1M〜2MHzのクロック・ジェネレータ 12-5 ダイレクト・ディジタル・シンセサイザAD9835による最大1MHzの正弦波ジェネレータ 12-6 発振器内蔵型リアルタイム・クロックDS3231SのI2Cインターフェース 12-7 マイコンで電圧を設定できる定電圧電源回路 12-8 マイコンで電流を設定できる定電流出力回路 第12章Appendix PICマイコンのタイマ1について 関連商品
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