付属78K0/USBマイコン基板を使った
マルチテスタの製作
2008/11/20 1/15
1.マルチテスタ誕生の経緯
All Flash8Bit小ピンマイコン(78K0S/KA1+) 使用の温度計・オシロ・加速度計
78K0/USBマイコン基板が
8月号に付属(uPD78F730)
マルチテスタ
オシロスコープ
電圧計
電流計
2008/11/20 2/15
2.マルチテスタ概要
2-1.これが78K0 マルチテスタ基板だ!
2008/11/20 3/15
2.マルチテスタ概要
2-2.ハードウエアブロック図
電圧
入力
電流
入力
差動入力
ブレッド
ボード
エリア
8ch,10bit
8ch,10bit
A/Dコンバータ
A/Dコンバータ
(MAX148)
(MAX148)
デュアル,8bit
デュアル,8bit
D/Aコンバータ
D/Aコンバータ
(MAX548)
(MAX548)
デュアル,RailtoRail
デュアル,RailtoRail
オペアンプ
オペアンプ
(MAX4167)
(MAX4167)
差動入力
アナログ
出力1
アナログ
出力2
SPI
RC
入力
スイッチ
オシロ
入力1
オシロ
入力2
カウン
タ入力
電源
入力
デュアル,RailtoRail
デュアル,RailtoRail
オペアンプ
オペアンプ
(MAX4167)
(MAX4167)
チャージポンプ
チャージポンプ
電圧コンバータ
電圧コンバータ
(MAX660)
(MAX660)
5V電源
5V電源
(TA48M05)
(TA48M05)
SPI
パルス
出力
78K0/USBマイコン
(uPD78F730)
ESD保護,1Mbps
ESD保護,1Mbps
RS-232トランシーバ
RS-232トランシーバ
(MAX3232)
(MAX3232)
シフトレジスタ
シフトレジスタ
(74HC4094)
(74HC4094)
122×32Dot LCD
(SG12232)
Mini
Cube2
RS-232
ROMライタ
2008/11/20 4/15
2.マルチテスタ概要
2-3.全回路図
CN?
CN?
R?
4
3
1k
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
1
C?333
C?104
C?333
C?104
1
C?333
GND
2
L
1
1
2
3
4
VDD
SCLK
CS
DIN
SSTRB
DOUT
DGND
AGND
REFadj
Vref
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
C9
IC2
1
2
3
4
CN?
+5V
CN?
3
1
2 INA3 INA+
INB- 6
CN2
OUTA
GND
INB+ 5
4 VMAX4167EPA+
104
OUTB
8
7
6
5
4
3
3
2
1
R?
3 INA+
INB- 6
R?
OUT A
4 VLMC662CN
INB+ 5
2k
GND
CN?
4
2
GND
GND
VDD
OUT A OUT B
CS
LDAC
DIN
SCLK
アナロ グ
出力
2k
1
OUTA
R?
GND
1k
OUTB
R?
GND
2k
±出力
CN?
4
3
OUT B
2
GND
1
R?
2k
R?
47
1k
MAX548ACPA
+5V
GND
U1
-5V
+5V
+5V
-5V
+5V
1k
R20
D1
R7
330
J3
10k
RESET_IN
CLK
DATA
FLMD0
RESET_OUT
VDD
2
GND
-
VDD
15
14
13
12
10
11
9
8
7
6
5
4
3
2
1
DB7
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
R/W
E
CL
CS2
CS1
Vo
VSS
104
A0
VDD
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
A
DB7
DB5
DB3
DB1
R/W
CL
CS1
Vo
VSS
SG12232CULB-GB-R
9
8
7
6
5
4
3
2
1
VDD
Vss
DB5
10
Vo
DB6
11
E
12
D/I
13
R/W
14
DB0
15
DB1
16
DB2
17
DB3
18
DB4
19
DB7
20
CS1
LCD1
CS2
SG12232CULB-GB-R
A
-5V
DB6
DB5
20
10k
VR1
17
16
RES
RES
C46
18
A
3006P-1-103
A0
19
Vout
8
7
6
5
C15
+
FC
V+
CAP+ OSC
GND
LV
CAP- OUT
MAX660CPA
+
-
1
2
3
4
22u(25)
100u
C16
C6
104
D4
O 2
C14
G
3
C5
1 I
330
IC8
T A48M05F(S)
R23
D2
CS2
IC7
22u(25)
+5V
20
K
C7
104
E
SLP-9118C-51H
15
+5V
1S4
104
DB0
MAX3232ECPE
SW 4
30
R22
74HC4094
10
GND
D3
1
4
1
DB6
11
1S4
3
6
U3
K
U2
K
RES
7
5
8
2
RN1005
C8
104
104
12
14
7
IC5
STROBE Vdd 16
DAT A
OE 15
CLOCK
Q5 14
Q1
Q6 13
Q2
Q7 12
Q3
Q8 11
Q4
Q's 10
Vss
Qs 9
DB2
2DC0005D100
C4
???
D2
13
9
+5V
1
2
3
4
5
6
7
8
TR2
C2
C1
IC6
C1+ VCC V+ 2
C1C2+
V- 6
C29
104
C3
104
C4
1
3
4
5
8
CN 8
DB4
CN7
J
B
S
104
R2
330
330
RXD
GND
R1
106
1.5k
R8
R.F.U
R9
CN2
R6
3006P-1-103
5
104
16
2
P60
P61
T1
+5V
J1
C-00167
3
P31/INTP2
OCD1A
P32/INTP3
OCD1B
+5V
C - 0 0080 1 0
RTS
TXD
EVss
EVdd
GND
D1
???
1k
GND
CN8
7
P17/TI50
TO50
P33/TI51
TO51
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
USB-TypeB
+5V
232C
/OCD0B
P121/X1
/OCD0A
REGC
Vss
Vdd
USBREGC
USBP
USBM
USBPUC
GND
P13
P14
P15
P16
P17
P33
VIO
P60
P61/LED
P32
P31
V50
GND
R9
2
1
P120/INTP0
/EXLVI
10k
J4
CN7
VBus
DD+
GND
TR1
カ ウン タ
入力 CN5
CountIn
1k
1
2
1
R3
C5
RN1005
+5V
2
R5
10k
474
P10/SCK10
P11/SI10
P12/SO10
P13/TxD6
RESET
P14/RxD6
FLMD0
P15
P122/X2/EXCLK P16/TOH1
P01/TI010
/TO00
P00/TI000
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
10k
GND
104C2
R4
1
C3
P30/INTP1
10k
VR1
2
PlusOut
X1 16MHz
1
2
3
4
5
6
7
8
C1
9
474 10
11
12
13
14
15
uPD78F0731
-5V
3
IC4
1k
20P
C?
C?
104
パルス
出力 CN6
PlusOut
CN1
GND
VCC
P12
P11
P10
GND
GND
FLMD
RES
P30
P01
P00
P120
GND
20P
R?
180k
SW2
82k
SW1
1M
104
R?
GND
100k
R6
C?
R5
P-00267
R15
10k
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
J2
R11
J1
10k
C?
IN1+ 3
4 VEE
MAX4167EPA+
104
R3
CH2
R7
1
+5V
-5V
CN4
2
R8
180k
P-00033
5 IN2+
180k
オシロ
CH2
Vcc
OUT1 1
IN12
6 IN2-
5.1k
180k
R?
104
82k
20k
R2
1M
100k
GND
8
R16
R1
2
1
+5V
7 OUT2
C10
R4
104
R?
オシロ
CH1 CN3
CH1
IC3
R19
+5V
180k
CN?
CountIn
2
Lin+
Lin1
CN?
5
抵抗測定時のみ接続
R17
C?
102(2%)
R?
1
IC1
CH0
CH1
CH2
CH3
CH4
CH5
CH6
CH7
COM
SHDN
V+ 8
OUTB 7
2 INA-
C?
抵抗
C
1 OUTA
V+ 8
OUT B 7
R?
104
1k
+5V
+5V
104
1k
R?
3
5
C12
R?
4
+5V
IC4
104
電流
1M
2
C?
1k
5
8
7
6
5
R?
102(2%)
1k
R?
CN?
SW3
1
Vcc
2
3
4 GND
TC7WU04F
R?
1 OUT A
47
C測定時のみ接続
6
1
IC?
IC?
R?
10k
R?
電圧
180k
R?
10k
104
CN1
2
GND
-5V
1
C11
-5V
3
PlusOut
MAX148ACPP
C?
R? 10k
+5V
1
+5V
2
C?
2
GND
3
+5V
104
+5V
CN?
抵抗測定 時のみ接続
2008/11/20 5/15
2.マルチテスタ概要
2-4.マルチテスタの仕様
No.
計測機能
仕様
画面イメージ
操作
0
メインメニュ
実行機能を選択する
Frequency.
Oscilloscope
FNC
Generator
SW1:Select↑ SW2:Select↓ SW3:
P l O t
1
電圧計
計測レンジ:0∼+5V
表示:0mV∼5000mV
2543mV
SW3にてメインメニュへ移行
468mA
SW3にてメインメニュへ移行
2
電流計
計測レンジ:0∼1A
表示:0mA∼1000mA
Voltage
Current
Resistance
Capacitance
SW1にて機能選択 次移動
SW2にて機能選択 前移動
SW3にて機能実行
目標仕様
SW3:Exit
SW3:Exit
3
4
抵抗値計
容量計
計測レンジ:0∼999kΩ
表示:0kΩ∼999kΩ
計測レンジ:0∼9.999uF
表示:0.000uF∼9.999uF
計測レンジ:0∼4MHz
表示:0kHz∼4000kHz
510kΩ
0.048uF
SW3:Exit
2864kHz
周波数計
RUN
CH1:0.5V/d
AUTO
500us/d
6
状態表示:(RUN),(STOP)
計測ch:(ch1)固定
計測レンジ:5V/Div∼0.1V/Div
時間レンジ:100us/Div∼1s/Div
オシロスコー
トリガレベル:0∼100%
プ
トリガch:(ch1)固定
トリガエッジ:↑固定
モード:オート・ロール
グランドポジション変更:センタ固定
7
振幅:5.0V固定
ファンクション オフセット:2.5V固定
ジェネレータ 周波数:0kHz∼20.0kHz
モード:Sin波、方形波、ノゴギリ波
Mode:Sin
周波数:10.0kHz
基準周波数
発信器
振幅:0←→5V固定
周波数:0kHz∼4000kHz
SW3にてメインメニュへ移行
計測レンジ:0∼999uF
表示:0.000uF∼9.999uF
10.0uF∼999.9uF
(オートレンジ)
SW3:Exit
5
8
SW3にてメインメニュへ移行
計測レンジ:0∼1MΩ
表示:0Ω∼9999Ω
10.0kΩ∼99.9kΩ
100kΩ∼999kΩ
(オートレンジ)
SW3:Exit
SW1:Select SW2:Up SW3:
LongSW3:Exit
D
2485kHz
SW1:Select SW2:Up SW3:
LongSW3:Exit
D
計測レンジ:0∼4MHz
表示:100kHz∼4000kHz
10.0kHz∼99.9kHz
SW3にてメインメニュへ移行
0Hz∼9999Hz
(オートレンジ)
周波数/周期表示 切替可
状態表示:(RUN),(STOP)
計測ch:(ch1),(ch2),(ch1+ch2)
計測レンジ:5V/Div∼0.1V/Div
SW1にて設定項目選択
時間レンジ:100us/Div∼1s/Div
SW2にて設定値アップ
トリガレベル:0∼100%
SW3にて設定値ダウン
トリガch:(ch1),(ch2)
SW3長押しにてメインメニュへ移行
トリガエッジ:↑↓
モード:オート・ノーマル・シングル・ロール
グランドポジション変更:0∼100%
振幅:0.0∼+5.0V
SW1にて設定項目(モード・設定周波数の桁)選
オフセット:0.0∼+5.0V
択
周波数:0∼9999Hz
SW2にて設定値アップ
10.0kHz∼20.0kHz
SW3にて設定値ダウン
周波数/周期表示 切替可
SW3長押しにてメインメニュへ移行
モード:Sin波、方形波、三角波、ノゴギリ波
SW1にて設定項目(設定周波数の桁)選択
SW2にて設定値アップ
SW3にて設定値ダウン
SW3長押しにてメインメニュへ移行
目標仕様を
かなり
下回っている
せっかくの
USBマイコン
なのに通信を
利用した
機能がない
その理由は?
振幅:0←→5V固定
周波数:0∼9999Hz
10.0kHz∼99.9kHz
100kHz∼4000kHz
周波数/周期表示 切替可
デューティ:0∼100%
2008/11/20 6/15
3.マルチテスタ企画時の仕様
3-1.マルチテスタ企画時の仕様
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
実装計測機能
仕様
電圧計
計測レンジ:±5V(オシロ入力使用では、±30V)
電流計
計測レンジ:Max5A
抵抗値計
分圧抵抗(R12)未最適化の為、不明
導通チェッカ
検出抵抗値未定
ダイオード/LEDチェッカ
分圧抵抗(R12)未最適化の為、不明
容量計
分圧抵抗(R12)・計測周波数未最適化の為、不明
インダクタンス計
分圧抵抗(R12)・計測周波数未最適化の為、不明
周波数計
Max4MHz程度(しきい値設定機能付き±30V)
ロジックアナライザ
8ch入力、サンプリング周波数はソフト次第
オシロスコープ
2V/Div∼200mV/Div、100us/Div∼100ms/Div
データロガー
仕様未検討
温度計
0∼70℃程度
バッテリチェッカ
仕様未検討(電流計測端子で計測?)
ファンクションジェネレータ
±5V、20kHzMax、Sin波、方形波、三角波、ノゴギリ波
周波数特性測定器
ファンクションジェネレータ出力とオシロ入力で測定
基準周波数発信器
0∼5Vとオープンコレクタの方形波出力、Max4MHz程度
時計
24時間時計(バックアップなし?)
表示器
USB通信でLCDへビットマップを表示
USB−232C変換器
USB通信を232C通信へ双方向変換
USB−パラレル変換器
USB通信をパラレル出力、8ch出力
NEC製簡易プログラムライタ接続 メーカー動作保証なし?
MINICUBE2接続
動作未検討
C言語プログラミングで
C言語プログラミングで
多機能・高精度化
多機能・高精度化
浮動小数点ライブラリが
浮動小数点ライブラリが
大きくて基本機能のみでも
大きくて基本機能のみでも
ROMに入りきらない
ROMに入りきらない
C言語プログラム:11月号「C言語版78K0マルチテスタの製作」
USB通信:10月号∼「もっと!付録基板 パソコンからUSBマイコンを動かそう!」
部品費コストアップ!
部品費コストアップ!
機能限定して
機能限定して
オールアセンブリ言語
オールアセンブリ言語
にて再プログラム
にて再プログラム
USB通信は
USB通信は
「もっと!付録基板」で
「もっと!付録基板」で
フォロー
フォロー
2008/11/20 7/15
3.マルチテスタ企画時の仕様
3-2.マルチテスタその他の企画
基板実装面積・部品費コスト・部品供給メーカ等の理由から不採用となった機能(参考)
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
非実装計測機能
湿度計
光度計
シーケンサ
デシベルメータ
基準トーン発生器
自動キーヤー
カーブトレーサ
トレンドキャプチャ
数字/アルファベットのライブラリ
加速度計
回転計
距離計
電池充電器
(加速度センサ)
仕様
センサ不明
センサ不明
仕様不明(USB−パラレル変換器と同じ?)
仕様不明
仕様不明(ファンクションジェネレータと同じ?)
仕様不明
仕様不明
仕様不明(データロガーと同じ?)
仕様不明(表示器と同じ?)
センサ不明
センサ不明
センサ不明
仕様不明(大電流出力なし)
(温度センサ)
(128×64Dot LCD)
2008/11/20 8/15
4.ブレッドボードエリアの利用法
抵抗に変更すると入力レンジが拡大
抵抗値 大:高抵抗 小:低抵抗
抵抗値 大:微小電流 小:大電流
抵抗値 大:小容量 小:大容量
(ブレッドボードエリア)
2008/11/20 9/15
5.ファンクションジェネレータの出力 0∼5V → ±5V 改造
オペアンプで
オペアンプで (2倍増幅)
(2倍増幅)
+
(-5Vオフセット)
+ (-5Vオフセット)
5V
0∼5Vを
±5V出力
に変換
(ファンクションジェネレータ出力)
MAXIM社供給可能オペアンプに最適品(パッケージ・特性)がない
±5V
±5V
標準装備は、ボルテージフォロアのみとする
標準装備は、ボルテージフォロアのみとする
2008/11/20 10/15
5.ファンクションジェネレータの出力 0∼5V → ±5V 改造
外部回路を追加
CN?
2
1
GND
-5V
104
電源へ
+5V
C?
3
IC?
1 OUT A
R?
2k
CN?
2
1
GND
1k
OUT B
R?
GND
2k
3 INA+
INB- 6
R?
OUT A
INB+ 5
4 VLMC662CN
2k
GND
CN?
OUT B
GND
±出力
4
3
2
1
104
3
R?
C?
4
アナロ グ
出力へ
OUT A
2 INA-
V+ 8
OUT B 7
R?
2k
R?
1k
(外部回路接続例)
(外部回路図 LMC662CN使用)
5V
±5V
(ファンクションジェネレータ出力)
(外部回路出力)
2008/11/20 11/15
6.インダクタンス測定機能追加改造
TC7WU04Fの実装がネックで標準装備を断念
TC7WU04Fの実装がネックで標準装備を断念
計測値
(uH)
336
540
102
1036
-5V
104
電源へ
1
IC?
1
Vcc
2
3
4 GND
TC7WU04F
(測定結果)
8
7
6
5
1M
C?
102(2%)
C?
R?
Lへ
2
CN?
Lin1
Lin+
2
CN?
(外部回路接続例)
GND
331
561
C?
2
1
96
180
3
102(2%)
101
181
GND
CountIn
88
10k
101
CN?
+5V
R?
公称値
周波数
測定へ
(外部回路図)
(LCコルヒッツ型発振回路)
インダクタ計動作原理
外部回路にCMOSインバータによるLCコルヒッツ型発振回路を追加し、周波数測定機能を使用すること
によりインダクタ値を計測します.発振回路の発振周波数は、
発振周波数=1/(2×π×√C1×C2/(C1+C2)×L) (C1,C2は、基準コンデンサで1000pF)より、
CPUのパルス幅測定機能にて計測したパルス幅測定カウンタ値をPとすると、インダクタ値は、
となり、この値をLCDに表示しています.
インダクタ値=P2/5.053237455 (uH)
2008/11/20 12/15
7.LCD 128×64 Dot 改造
コストがネックで標準装備を断念した128×64Dot
コストがネックで標準装備を断念した128×64DotLCDを実装
LCDを実装
128×64Dot LCD
接続変換基板
マルチテスタ基板
U3
DB6
DB4
DB2
DB0
E
CS2
A0
VDD
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
A
DB7
DB5
DB3
DB1
R/W
CL
CS1
10k
VR1
RES
20
3006P-1-103
K
Vo
VSS
(組立例)
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
A
RES
CS2
CS1
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
E
R/W
D/I
Vo
VDD
Vss
20
K
LCD1
Vout
SG12232CULB-GB-R
(外部回路図)
2008/11/20 13/15
7.LCD 128×64 Dot 改造
ソフト処理
従来描画
処理
128×64
描画処理
122×32
VRAMセット
122×32
仮想VRAM
(従来画面表示例)
122×32VRAM
128×64VRAM
変換
122×32
仮想VRAM
128×64
VRAMセット
VRAM
LCD出力
追加処理
128×64
仮想VRAM
従来画面も表示可能
従来画面も表示可能
(128×64画面表示例)
2008/11/20 14/15
8.USB接続 改造
ROMライタWriteEZ3をUSBで使う
ROMライタWriteEZ3をUSBで使う +
+ 簡単にUSB通信をする(マイコン上ではUART制御でOK)
簡単にUSB通信をする(マイコン上ではUART制御でOK)
7
3
2
(外部回路接続例)
5
C1+
C1C2+
C2-
C8
6
準備中
RTS
TXD
104
C1
+5V
9
13
12
14
11
RXD
GND
7
CBUS4
OSCO
CBUS3
OSCI
CBUS2 RESET
CBUS1 3.3VOUT
CBUS0
VCCIO
GND
VBUS
DTR
RI
TXD
CTS
RXD
RTS
DCD
DSR
10
GND
15
ダブルUSB
V-
104
IC6
VCC
2
V+
C2
CTS
C4
8
104
232C
1
3
4
5
8
104
C3
104
16
+5V
MAX3232ECPE
(外部回路図)
(WriteEZ3画面)
(外部回路表)
(外部回路裏)
パソコンとの接続にUSB-232C変換器を使用する場合には、FTDI社製のチップを採用したタイプのものし
か使用できませんので、注意が必要です.更にPCI等で増設した232Cポートでは、使用できない(ライター
ソフトでポートを選択できない)場合がありますので、こちらにも注意が必要です.
2008/11/20 15/15
ダウンロード

付属78K0/USBマイコン基板を使った マルチテスタの製作