タイマー（3桁数字表示）

ここでは、タイマー割り込み機能を利用して、3桁の数字を動的表示する手法を紹介します。この方法は、4～6桁の表示に応用できます。

3桁の7素子表示器
　7素子数字表示器は電卓などでおなじみの表示器で、7本の表示素子（多くは棒状のLED）を数字の形にならべ、0-9 の形になるように発光させます。ここでは、3桁の表示が可能な C-533 を利用します。
　　

中身は、7（小数点を含めると８）個のLEDで1ケタを表示し、それを、４本の線（DUG1,2,3,)で高速に切り替えて表示します。このモジュールはカソード（-側）が共通になっていますから（カソードコモンと呼びます）、DIG1に LOW を出力し、A 端子に HIGH を出力すると、1桁目のAセグメントが点灯します。
　表示素子を小数点が右下になるように置いたとき、左下が１ピン、右下が６ピン、になります。右上が7ピンで左上が12 ピンです。この反時計まわりの数え方はピンの数が変わっても同じです。
表示回路
　表示素子の7個の端子 a-g を Arduino の D6-D12 に（電流制限用の抵抗を通して）接続します。表示素子の dig1-dig3 をArduinoの D2-D4 に接続します。D6-D12 に数字のパターン（たとえば 0x6）を出力し、dig1 をHighにすると第一桁が点灯します。
　第2桁の数字パターンを設定し、dig2 を HIGH にすると２桁目が表示され、どうように第３、４桁を点灯し、これを繰り返して表示します。各桁を切り替えながら表示するので、動的点灯と呼ばれます。
　
3桁数字表示回路
　同じセグメントとなる数字表示器の端子（a-g）と UNO の端子(D6-D12)を接続します。ただし、a-g の端子には 1kオームの抵抗を直列に挿入します。下図右の回路図で左の端子が UNO の端子、右が表示素子で、端子(g)の上側の数字(5)がピン番号です。
　電流は D12～D7 から1kの抵抗を通して　7セグ素子のLEDに流れ、表示桁に従いD4～D2に流れ込みます。電流を流すためには、D4～D2 は L出力とする必要があります。L出力の端子はコンピュータ内部で GND と接続し、端子からの電流を「吸い取る」ことになります。また、表示器の d1,d2,d3 を UNO の D4,D3,D2 に接続します。
　　　　
　　　3桁表示回路　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　回路図
時間の取得のタイマー割り込
　ここでは、開始以後の時間を秒単位で表示します。時間を知る機能として、millis() 命令があります。これは、プログラム実行開始以後の経過時間をミリ秒単位で返してくれます。millis() は long で値を返します。前の値との時間差が 1000 以上になったら、秒の計数を増加させます。
　各セグメントの表示は一定時間以内で継続する必要があります。通常の loop（）処理の中で、動的表示を行うのは困難なので、タイマー割り込み：MsTimer.h を利用します。
```
  #include <MsTimer2.h>
```
　次の命令で割り込みの間隔（m秒単位）と割り込む関数を指定します。
```
　 MsTimer2::set(10, intr );//10mS間隔で intr メソッドを呼び出す
```
　実際の割り込みの開始と、終了には以下のメソッドを利用します。
```
  MsTimew2(start);
　MsTimer3(stop);
```

タイマー表示プログラム

　mills()を利用し経過時間を ct に記録します。前の時刻 pt より 1000 経過したら、秒数 secc を増加し、secc を10進数に分解して、val[] の保存します。このとき、左側の 0 を表示しないよう、segment[10] を０とし、左側の 0 を10に変更します。
　7セグへの実際の表示は intr（）メソッドを利用します。表示する桁を dg 、前の表示桁を pdg とします。segment[val[dg]] で、dg 桁の表示パターンを data 取り出します。digitalWrite(6+isg,bitRead(data,isg)); で表示を行いますが、6+isg が表示するディジタル端子の番号で、bitRead(data,isg) が表示する値（1/0）になります。
　bitRead(d,n) は d の第nビットを取り出す命令です。digitalWrite(2+dg,LOW); で dg 桁のLED の表示を設定し、digitalWrite(2+dg,LOW); で前の桁の表示を停止します。

//タイマー表示
#include <MsTimer2.h>

//下位7bitがセグメントのパターン
byte segment[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7F,0x67,0x0};
int val[3];
byte dg,pdg,isg;
byte data;
int secc;
int cnt;
long pt,ct;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  byte i;
  for(i = 2; i <= 15; i++){
    pinMode(i,OUTPUT);
  }
 //タイマー割り込みの設定 
  MsTimer2::set(4, intr );
  MsTimer2::start(); 
  secc = 0;
  pt=millis();
  val[0]=0;
  val[1]=10;
  val[2]=10;
　dg=0;
　pdg=2;
}//setup

void loop(){
  ct=millis();
  if((ct-pt)>1000) {
    secc++;
    val[2] = secc/100;
    val[1] = (secc-val[2]*100)/10;
    val[0] = secc % 10;
    if(val[2]==0)  val[2]=10;
    if((val[2]==10) && (val[1]==0)) val[1]=10;
    pt=ct;
    if(secc>1000) secc=0;
  }
}//loop

void intr(){
  //割り込みでLEDを表示
    dg++;
    if(dg==2) dg=0;
    data = segment[val[dg]];
    //各セグメントを点灯する
    for(isg=0;isg<7;isg++){ //a-gのセグメント設定
     //>>は右シフト、& はand演算 、isg番のbitを表示
        digitalWrite(6+isg,bitRead(data,isg));
    }
    digitalWrite(2+pdg,HIGH);
    digitalWrite(2+dg,LOW);
    pdg=dg;
}

発展
1. タイマー割り込みの周期はどれくらいが適当ですか？
  　短いと UNO に負担がかかります。長くすると表示がちらつきます。4-10 暗いが適当です。
2. 割り込み処理は必須ですか
  　loop() の中で、桁を切り替えながら表示ができますが、loop() の中で長い処理があると動的表示が停止します。
3. MsTimer2 を利用するときの　:: はなんですか？
  　MsTimer2 は class でなく「名前空間：namespace」として定義されています。namespace を参照するとき :: で指定します。
4. 時刻表示用の4桁の表示器はありませんか？
  OSL40562 などが利用できます。
5. シリアル接続の数字モジュールはありませんか？
  　スイッチサイエンスなどから　「シリアル接続4桁LED」が販売されています。RSシリアル、I2C、などで接続できます。

タイマー（3桁数字表示）

3桁の7素子表示器

表示回路

3桁数字表示回路

時間の取得のタイマー割り込

タイマー表示プログラム

発展

タイマー割り込みの周期はどれくらいが適当ですか？

割り込み処理は必須ですか

MsTimer2 を利用するときの :: はなんですか？

時刻表示用の4桁の表示器はありませんか？

シリアル接続の数字モジュールはありませんか？

MsTimer2 を利用するときの　:: はなんですか？