[アプリ屋さんのIoT]

2024年12月23日

前回、7セグメントとICLCRや半導体について紹介しました。
今回は、実際に回路を作成する前段階を紹介していきます！



前回紹介した8ビットシフトレジスタ「74HC959」。
左から２番目の黒いボックスがIC。
一番右は、モジュール化に伴い、小型化して、基板に張り付けたものになります。


先頭の74は民生品を意味しています。
実物は見たことないですが、より精度の高い54シリーズがあるようです。
用途としては、軍事などのようです。


次のHC。
こちらは「High speed C-MOS」。
半導体の作りを意味しています。
C-MOSは、他の半導体に比べ、遅いのです（人間の目では感知できないレベルです）が、その速度を改善した半導体部品となります。
あとよく見かけるのは「LS」シリーズが思いつきます。


最後の数字は回路の型番。
この型番は規格化されていて、半導体の作りやメーカが異なっても、同じ番号であれば、同じ動作を行います。
今回利用した595は、8ビットシフトレジスタとなります。


ICの上面に印字されているので、間違えないように組み立てできます。
割と安価なので、プロトタイプ制作で使用したものは、一度での使い切りをすることも多いです。



さて、8ビットシフトレジスタを利用することで、Arduinoなどからデジタル出力ポートを節約できる仕組みについて紹介します。
前回も紹介しましたが、一般的には７セグメントの各LEDを点灯させるために、デジタルポート１本を使います。
よって、合計７か８本占有します。
Arduinoはデジタルポートは13本なので、２個の７セグメントを制御できません。

今回利用したシフトレジスタは、シリアル通信を行ってポートの節約を行っています。
シリアル通信は、１本のポートに一定間隔で順次データを送ります。
順次データを送ることで、数本のポートに常時データを流すことと同じように動作します。


この動作を実現する技術は大きく２つ。

１つ目は、同期シグナル。
１本のデジタルポートに流れるオン・オフを切り替える信号（シグナル）です。
この信号がオンになった時点で、入力ポートの情報を採用する技術です。
シグナルが入る度に、順次次のLEDの出力への表示を行います。
少し内容は異なりますが、CPUのクロック数などが、似たような仕組みとなります。

２つ目は、バッファ。
LEDを点灯させるためには、信号を与え続ける必要があります。
先の同期シグナルに関係します。
高速で信号を流していれば目にも止まらない速さで表示できますが・・・
高速で点滅するため、チカチカします。
それを回避するために、ICに情報を保存しておき、次に一巡するまで同じ信号を保持・出力します。


他にも細かい技術は使われていますが、大きなところを紹介してみました。

今回は、前回に続いて電子回路の部品の概要を記事にしました。

来年もアプリ屋さん視点でのIoTを紹介していきたいと思います！

IoT開発を行って、仕事の効率化や豊かな生活を送りませんか？
「Let's extend technology!!」
を合言葉に、
IoTの事例やヒント、開発記を投稿していきます！

ハードウェア業者と、話がうまくできない。
そんなときは、両方に対応している弊社にご相談ください。
お待ちしております！