情報電子工学演習 V( ハードウェア実技演習 )

PIC マイコンによる光学式テルミンの製作

レフ・セルゲイヴィッチ・テルミン

「テルミン」に関する情報「テルミン」に関する情報

■ 大人の科学マガジン　 vol.17 （学研）

■ エレキジャック No.4 (CQ 出版）

■ 映画 「テルミン」 (1993 年アメリカ製作）　

PIC12F675

Cds セル圧電スピーカー

抵抗器

光学式テルミンの製作にあたって、考えたこと光学式テルミンの製作にあたって、考えたこと……

1) 複数の音が出せる（音階が変わる） 　 ⇒ 発振器の周波数を変える　　2) 空中で手を動かして音を制御　 ⇒ 手の位置 / 周囲環境の変化をとらえる　　　　　　　　 　　　　　　　　　　

→ タイマモジュールを利用したパルス発生

→ Cds セル＆ A/D 変換モジュール「明るさ」

■ スケジュール　　　　　　　　　＜内　容＞　　　　　　　　　　　　　＜集合場所＞第１回 (6/12) 　 PIC マイコンとタイマモジュールの活用　　 [S2-9]第２回 (6/19) 　 パルスの発生とオシロスコープによる観察 　 [ 実験室 ]第３回 (6/26) 　 CdS セルを利用した明るさの検出　 [S2-9]第４回 (7/3)*1 明るさ変化に応じた音の発生 [S2-9]第５回 (7/10) 　 自由製作１ [ 実験室 ]第６回 (7/17) 自由製作２ [ 実験室 ]第７回 (7/24) 　 発 表 [S2-9] *1 第４回は助言ルーム終了後， 11:00 から開始します。

課 題ドレミ音の発生

(6/26)回 路 図(7/3)

フローチャート(7/10)

評 価

■ 課題チェック

各回の出席 [5]×7 ＋ 課題 [10]×3 ＋ 発表 [ ３５ ]　　※遅刻は減点 (45 分まで欠席 0.5, 45 分以降は欠席 1 扱い）

■ 評　価

１．１． PICPIC マイコマイコンン

PIC12F675 の DIP パッケージ< 端子名 > 　 < 機　能 >GP0～ GP5：汎用ディジタル入出力AN0～ AN3： A/D変換入力　 VDD　　　:　　　　電源＋　 VSS　　　:　　電源－（ GND） MCLR　　:　外部リセット入力

機能の概要

タイマ１の内部構成

T1CON レジスタ

● 割込み処理ルーチンの所在は、割込みベクタ (04H)で記しておく。● 割込み処理終了後には、 RETFIE命令を実行してメインへ戻る。● 割込み後にメインに戻り、以前の割り込まれた処理を継続できる　　 ようにするためには、演算レジスタ（ W レジスタ， STATUSレジスタ ,　　　PCHLレジスタ）の内容を割込みに入った時点で保存しておく必要がある。

タイマ１割込みによるインターバルタイマ実現の例

１－３． ソースプログラム１　「インターバルタイマ」 sample01.asm;----- 　コンフィグレーションビットの設定と汎用レジスタ ( ユーザメモリ ) の割付 ) --

LIST P=PIC12F675INCLUDE "P12F675.INC"__CONFIG H’11FF’&_INTRC_OSC_NOCLKOUT & _WDT_OFF & _PWRTE_ON & _MCLRE_OFF & _BODEN_OFF

& _CPD_OFF & _CP_OFF ; 内部クロック使用， MCLR 未使用など#DEFINE W_TMP 20H ;W レジスタ割込み時待機用#DEFINE ST_TMP 21H ;STATUS レジスタ割込み時待機用 #DEFINE T1H 33H ; タイマ 1 　上位 8 ビット設定データ保存用#DEFINE T1L 34H ; タイマ 1 　下位 8 ビット設定データ保存用#DEFINE DOUT 35H ;GPIO 　出力データ保存用;----- リセット＆ 割込みベクタ ----------------------------------------

ORG 0 ; リセットベクタGOTO STARTORG 4 ; 割込みベクタGOTO INTR

;-------------------------------------------------------------------------

STARTBCF INTCON,7 ; 割込み不許可BSF STATUS,RP0 ; バンク 1 に切り替えCALL 3FFH ; 内部オシレータのキャリブレーションMOVWF OSCCALMOVLW B‘00010000’ ;GPIO （汎用ディジタル入出力ポート）の

入出力設定MOVWF TRISIO ; 　　　 0: 出力　 1 ：入力MOVLW 080H ;OPTION レジスタの設定MOVWF OPTION_REGBSF PIE1,TMR1IE ; タイマ 1 の割込み許可NOPBCF STATUS,RP0 ; バンク 0 に切り替えNOPMOVLW B'00000100' ;GPIO の初期出力MOVWF DOUT ;GP2 に 1 出力（ High ）

MOVLW 0FCH ; タイマ 1 上位 8 ビット設定データMOVWFT1H ; 設定データを保存MOVWF TMR1H ; カウンタにセットMOVLW 00H ; タイマ 1 下位 8 ビット設定データMOVWF T1L ; 設定データを保存MOVWF TMR1L ; カウンタにセットMOVLW B'00000101' ; タイマ１コントロールレジスタ設定データMOVWF T1CON ; （プリスケーラ 1:1 ）設定BSF INTCON,PEIE ; 周辺モジュールの割込みを許可BSF INTCON,GIE ; 割込み許可

MAINNOPGOTO MAIN

INTRMOVWF W_TMP ; 現在の W レジスタの値を退避SWAPF STATUS,0 ; 現在の STATUS レジスタの値を退避MOVWF ST_TMPBCF PIR1,TMR1IF ; タイマ１割込み検出フラグをクリアMOVF T1H,0 ; 上位 8 ビット設定データを読み出しMOVWF TMR1H ; 　　　　　　　 カウンタに設定MOVF T1L,0 ; 下位 8 ビット設定データを読み出しMOVWF TMR1L ; カウンタに設定MOVF DOUT,0 ;GPIO 出力データを読み出しXORLW B'00000100' ;GP2 の出力値を反転MOVWF DOUT ;GPIO 出力データを保存MOVWF GPIO ;GPIO 出力SWAPF ST_TMP,0 ; 割込み前の STATUS レジスタの値を復帰MOVWF STATUSSWAPF W_TMP,1; 割込み前の W レジスタの値を復帰SWAPF W_TMP,0RETFIEEND

１－４．パルスの発生とオシロスコープによる観察＜手　順＞　１）ソースプログラム１をアセンブルして HEX 形式の機械語データを作る。　２） PIC ライターを使用して PIC12F675 へ機械語データを書き込む。　３）ブレッドボードに実験回路 1 を作成し、オシロスコープでパルス波形

の周期を測定する。　４） S1-GND 間に圧電スピーカを接続し、音階を確認する。

５）ソースプログラム１のタイマ１設定データを変更し、再び１）～４）の作業を繰り返す。

実験回路１ パルス波形

周期

＜課題１ - ドレミ音の発生＞ TMR1 を FC00H(10 進で 64512) に設定した場合、下記の計算によりパルス波

形の周期を求めることができる。「ド」「レ」「ミ」の音を発生させるためTMR1 の設定値を予測せよ。

< クロック Fosc=4MHz ，タイマ 1 のプリスケーラ 1:n=1:1 , TMR1=64512(10 進 ) とした場合

> T’= (Fosc/4)×n×(65536-TMR1)×2 = 10-6×1×(65536-64512)×2 = 2048μsec = 2.048msec

音名 周波数[Hz]

音名 周波数[Hz]

ド 523.251 ソ 783.991レ 587.330 ラ 880.000ミ 659.255 シ 987.767ファ 698.456 ド 1046.502

表２　音階の周波数

No

TMR1設定値 カウント数　Cnt

(65536-TM1)

観測周期 T [sec]

周波数 f [Hz](f=1/T)16進 10進

(TM1)

12

表１　パルス波形観察時の記録例