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ワンチップArduino使用　ＨＵＤ型車載デジタル時計（１２Ｖバッテリー車用）
１．初めに

　ワンチップArduinoで戦闘機のようなＨＵＤ（ヘッド・アップ・ディスプレイ）型車載デジタル時計を作ってみました。フロントガラスに反射させて見ます。昼間は太陽に向かって走行すれば見づらいですが、太陽を背中にすれば十分視認できます。

　車種ごとの配線の引き出し方等、車体側に関する質問にはお答えできかねますのでご了承ください。

　

　　

２．回路図



　昼間でも視認できるようにスタティック点灯にしています。マイコンの足が足らないので７セグメントデコーダーＩＣの７４ＨＣ４５１１を使っています。

　それでもマイコンの足が足らないので、３to８のラインデコーダーＩＣの７４ＨＣ１３８を使って６ケタを１ｍｓ毎に順次点灯させていますが、７４ＨＣ４５１１のＬＥ端子に接続することによって、ＬからＨへの立ち上がりで表示状態を保持しています。

　そのため昼間でも十分視認できますが、夜は明るすぎるためイルミネーション信号を入力してプログラムで減光させています。
　イルミネーション信号はライト点灯時に１２Ｖの信号がでるタイプのみに対応しています。逆に点灯時に０Ｖになるものやオープンコレクタタイプ入力には対応していません。




３．配線図



　これは基板の裏面から見た配線図です。表記のないコンデンサは0.1u積層セラミックコンデンサです。


４．部品表（メインボード）

部品名型番数量購入元備考
三端子レギュレーター　５Ｖ１Ａ　ＴＡ７８０５ＳTA7805S１個秋月電子通商I-06312
電源用電解コンデンサ１００μＦ３５Ｖ１０５℃35ZLH100M6.3X11２個秋月電子通商P-02724
積層セラミックコンデンサー０．１μＦ５０Ｖ (２５個入)FK28Y5V1H104ZN006１パック秋月電子通商P-06165
ＩＣソケット　（　８Ｐ）JS-1179FN1-08N１個秋月電子通商P-06293
ＩＣソケット　（１６Ｐ）JS-1179FN1-16N１個秋月電子通商P-06295
ＩＣソケット　（２８Ｐ）　スリム３００ｍｉｌタイプ　（１０個入）2227-28-03N１パック秋月電子通商P-00013
リアルタイムクロック（ＲＴＣ）モジュールRTC-8564NB１個秋月電子通商I-00233
ＡＶＲマイコン　ＡＴＭＥＧＡ１６８Ｐ−２０ＰＵATMEGA168P-20PU１個秋月電子通商I-03033
タクトスイッチ（白色）２個秋月電子通商P-03648
カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ１００Ω　（１００本入）RD-25TJ101１パック秋月電子通商R-25101
カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ１０ｋΩ　（１００本入）RD25S 10K１パック秋月電子通商R-R-25103
カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗）　１／４Ｗ４．７ｋΩ　（１００本入）RD25S 4K7１パック秋月電子通商R-25472
セラミック発振子（セラロック）コンデンサ内蔵タイプ　１６ＭＨｚCSTLS16M0X55-B0１個秋月電子通商P-00525
ピンヘッダ（オス）　１×４０　（４０Ｐ）１個秋月電子通商C-00167
電気二重層コンデンサー１Ｆ５．５ＶSE-5R5-D105VY１個秋月電子通商P-04248
汎用小信号高速スイッチング・ダイオード　１Ｎ４１４８　１００Ｖ２００ｍＡ（５０本入）1N4148１個秋月電子通商I-00941
汎用整流用ダイオード　１０００Ｖ１Ａ　１Ｎ４００７（２０本入）1N4007-3485１個秋月電子通商I-00934
高輝度青色７セグメントＬＥＤ表示器ＯＳＬ１０５６１−ＬＢ　カソードコモンOSL10561-LB６個秋月電子通商I-04107
１２Ｖ小型リレー　接点容量：２Ａ　２回路Ｃ接点　９４１Ｈ−２Ｃ−１２Ｄ941H-2C-12D１個秋月電子通商P-01228
三端子レギュレーター　５Ｖ１Ａ　ＴＡ７８０５ＳTA7805S１個秋月電子通商I-06312
放熱器（ヒートシンク）２５ｘ２４ｘ１７ｍｍ１個秋月電子通商P-05151
【TC74HC138AP】HCMOS-ICTC74HC138AP１個マルツパーツ館TC74HC138AP
【CD4511BPWR】7セグメントLEDラッチ・デコーダ・ドライバ（６個入り）CD4511BPWR１セットThinkAboutPCBCD4511BPWR
表面実装抵抗１００Ω　２０１２（５０個入り）１セットThinkAboutPCB
ＨＵＤデジタル時計基板HUDC001１枚ThinkAboutPCBHUDC001



５．組立概要

　@デジタル時計基板を組み立てる。
　　後述の完成図外観を参考にされて下さい。部品は値がシルク印刷されています。
　　シルク印刷のない部品は0.1uF積層セラミックコンデンサです。
　A最初に表面実装の７セグメントデコーダーＩＣを取り付けて下さい。ピン間が狭いのでハンダ吸い取り線は必須です。
　　私はgootwickの「CP-25Y」（マルツ）を愛用しています。
　B７セグメントデコーダーＩＣ４５１１は白いポツがあるところが１番ピンです。ＩＣ側には１番ピンのところに丸いくぼみがあります。
　C表面実装１００Ω抵抗は７セグメントＬＥＤをハンダ付けした後の方が実装しやすいです。
　D電気二重層コンデンサの下に基板取付用３ｍｍの穴が開いていますので、コンデンサを取り付ける前にネジを取り付けて下さい。
　E同様にＲＴＣ８５６４の下にも抵抗・ダイオードがありますので、先に取り付けて下さい。
　FＩ２Ｃバスのプルアップ抵抗２．２ｋΩがシルク印刷されているロットがありますが、それは取り付ける必要がありません。
　　Ｉ２Ｃバスプルアップはリアルタイムクロックモジュール内で行いますので、必ずリアルタイムクロックRTC-8564NBのショートランド１と２をショートさせてRTC-8564NB上でプルアップさせて下さい。
　Gブートローダー＆スケッチライタを使ってATmega168Pにブートローダーを書き込む。
　Hスケッチを書き込む。



６．完成図外観

　【基板表側】

　

　【基板裏側】

　

・赤線は＋１２Ｖを入れます。バッテリーから直接取ると常時点灯してしまいますから、キーをアクセサリーの位置にした時に得られる＋１２Ｖがいいです。私の車ですとシガーソケットの所から取りました。

・黒線はＧＮＤです。適当なボディーアースに接続します。

・夜になると明るすぎて支障がでますので、ライトをオンにすると減光しています。その信号線（イルミネーション）が白線です。
　イルミネーション信号はカーオーディオ・カーナビの所に来ています。アルパインのサイトで車種ごとのイルミネーション信号を確認できます。



７．ターゲットとの接続

　ブートローダー書き込み済みのワンチップArduinoを用意してメイン基板へ実装します。

　次はスケッチライタとの接続ですが、５Ｖ系のシステムですので、スケッチライタも５Ｖに設定します。Ｊ１を２−３番ピンショートして５Ｖに設定します。

　スケッチライタと本体を５本のストレートケーブルで接続します。

　あとはスケッチを書きこめば完成です。スケッチはArduino1.0.4で書いています。Boardは「Arduino Diecimila or Duemilanove w/ ATmega168」を選択して下さい。




８．スケッチの動作について

・スケッチはArduino-IDE1.0.4で作成しています（2013/5/18現在）。

・ＨＵＤデジタル時計に関するデータは　こちらのホームページ　に全て入っています。

・リアルタイムクロック用のライブラリの設定が必要です。ライブラリの中にある「RTC8564」フォルダをフォルダごとArduinoインストールフォルダの中の「libraries」の中に入れて下さい。

・電気二重層コンデンサが完全に放電し、リアルタイムクロックが時間を記憶できない状態で起動するとある初期値の年月日時刻で起動します。また時計がずれてきたときは時刻を合わせて下さい。
　まずＨＵＤで正常に見える状態で左のタクトスイッチを押してください。そして右タクトスイッチと左タクトスイッチを使って以下の順で設定していきます。

　　・西暦４桁の３桁目を右タクトスイッチで設定。１回押すと数字が一つ上がる。通り過ぎてもそのまま何回か押すと戻ってきます。希望の数字になったら左タクトスイッチを押します。
　　・西暦４桁の４桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・月２桁の２桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・月２桁の１桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・日２桁の２桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・日２桁の１桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・時間２桁の２桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・時間２桁の１桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・分２桁の２桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。
　　・分２桁の１桁目を右タクトスイッチで設定。同様に値が決まったら左タクトスイッチを押します。これで秒が００秒にセットされ時刻表示モードに戻ります。

・時刻表示モードの時に右タクトスイッチを押すと日付が表示されます。



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