PICマイコン（PIC12F675）で実現できる機能と解説リンクまとめ

こんにちは、ENGかぴです。

マイコンのWDT・タイマー・AD変換などの考え方はマイコンの種類を問わず共通です。PIC12F675は小さくて頼りなさそうですが、レジスタの設定方法や各種機能について基礎を学ぶことができます。応用すると製品化にも使えるなど用途は様々です。

PIC12F675を使用した製品を世に送り出した経験からPIC12F675を使ってマイコンのレジスタの設定の仕方や各種機能の使い方についてまとめてきました。

PICマイコン（PIC12F675）の機能
PICマイコン関連で使用している書籍
まとめ：PICマイコンでレジスタの設定を知ることが上達への近道
関連リンク

PICマイコン（PIC12F675）の機能

PIC12F675はPICマイコンの中でもミドルレンジの8ビットのマイコンです。8ピンしかないので大したことはできないと思われがちですが、マイコンを動作させるうえで必要な基礎知識を学ぶには十分のスペックを持っています。

残念な点はシリアル通信機能がないことくらいで、PIC12F675だけでも簡単な製品が作れるほどの性能があります。実際に私が設計したPIC12F675を使用した製品が納品され活躍しています！

PICマイコンの開発環境の作り方

MPLAB X IDEによるPICマイコンの開発環境作りの手順

PICマイコンMicroChip社製のマイコンであり初心者でも気軽に扱えるものから産業用機器に使用されている多機能なものまで幅広く使用されています。開発環境であるMPLAB X IDEのダウンロードからインストールまでの手順をまとめました。

PICマイコンを開発する場合MPLAB X IDEやPICマイコンに応じたコンパイラーをインストールする必要があります。開発環境であるMPLAB X IDEとコンパイラであるMPLAB XC Compilersのダウンロードとインストール方法・プロジェクトの作り方・メインファイルの作り方についてまとめています。

WDT（ウォッチドッグタイマー）の考え方

PICマイコン(PIC12F675)を使ってWDTの意味を考える

マイコンのソフト開発を行うときにWDT（ウォッチドックタイマ）について理解する必要があります。WDTはマイコンの正常動作を監視するもので、バグなどでマイコンが動作不良を起こしたときWDTのカウントがクリアできなくなり通知されるものです。

WDTはWatchdog Timerの略であり番犬という意味です。WDTはマイコンの異常状態を監視する役割を持った機能です。WDTはマイコンを使ったソフト開発を行う際に必ずと言っていいほど使われる機能です。

マイコンが異常動作してWDTをリフレッシュ（タイマー時限の更新）ができなくなった時にソフトウェアをリセットさせることができます。

I/Oポートの設定方法と電気的仕様の考え方

PICマイコン(PIC12F675)のI/Oポート設定と使い方

マイコンのソフト開発を行うと必ずと言っていいほどI/Oポートの制御を行います。I/Oポートを操作して外部機器にONしたりLEDを点灯させて通知したり警報を鳴らしたりと用途は様々です。マイコンの基礎であるI/Oポートの操作について説明します。

I/Oポートはデジタル入出力で周辺回路と組み合わせてLEDと点灯/消灯したりリレーの操作をしたりできます。また外部回路からデジタル信号を受け取り判断させて処理することもできます。

PICマイコン(PIC12F675)のHigh（Low）アクティブの考え方

マイコンを使用する場合ハード/ソフト設計時にI/Oポートの使い分と、周辺機器の信号がHighの時動作をするのかLowの時動作をするのかを検討する必要があります。ハード/ソフトの意識が統一できていないと不良動作の原因となることもあります。

GPIOのデジタル入出力にはHighアクティブかLowアクティブがあります。周辺回路がHighレベルの時に動作するものなのかLowレベルで動作するものなのかを押さえておく必要があります。

PICマイコン(PIC12F675)のI/Oポートの電圧範囲とシンク電流/出力電流の考え方

マイコンには入力ピンと出力ピンがあり、周辺回路と組み合わせる際は入力電圧/出力電圧、シンク電流/出力電流について押さえておく必要があります。PIC12F675を使ってマイコンの電圧範囲やシンク電流/出力電流の考え方を説明しています。

I/OポートにはDIとして使用する際の電圧範囲やDOとして使用する際のシンク電流と出力電流について電気的仕様を押さえておく必要があります。

割り込み処理の設定と使い方

PICマイコン(PIC12F675)の割り込みの設定と使い方

マイコンのソフトを開発していると割り込みをよく使用します。PIC12F675の割り込みは共通であり割り込み要因を判別して処理する必要があります。割り込みを使用するために必要なレジスタ設定などについて説明しています。

割り込みはプログラムがメイン関数の中を処理している途中でも先に処理を割り込んで優先的に処理をさせたいときに使用します。正弦波などを波形としてサンプリングして一定間隔でデータを取得する際には割り込みが必要になります。

割り込みはタイマーやAD変換データの取得などで必要な機能です。割り込みを使用する際のイメージと注意事項についてまとめています。

タイマーの使い方と管理の方法

PICマイコン(PIC12F675)のタイマー1の設定と使い方

マイコンのソフト開発を行っているとタイマ機能をよく使用します。タイマーのカウントに初期値をセットすることで任意の時間でタイムアップするタイマを作ることができます。タイマーの設定についての考え方について説明しています。

タイマーはPICマイコンを問わず他のマイコンでもよく使用される機能です。タイマー機能を使ってAD変換のタイミングを作ったり、LEDを点灯/消灯させたりと用途は様々です。タイマー1の使い方についてまとめています。

PICマイコン(PIC12F675)タイマのカウント値を計算する

マイコンのソフトを開発するときタイマーを使うことが良くあります。PIC12F675の16ビットタイマであるTMR1を使いますが、タイマ値は1バイトずつの異なるレジスタで管理しているためカウント値を確認する場合は計算が必要です。

タイマー1は16ビットタイマーですが、8ビットのレジスタ2つで管理されており現状のタイマー値を確認するためには演算を行って値を確認する必要があります。8ビットのレジスターから16ビットデータへの変換の考え方をまとめています。

最新のMPLAB XC Compilersのバージョン（XC8 v2.32）では16ビットの値をそのまま読み込むようになったようです。

PICマイコン(PIC12F675)のタイマーの管理の仕方の一例

マイコンのソフトを開発しているとタイマーを多く使います。例えばDOから任意の期間信号を出力したり、DIに一定期間入力されている信号の判定したいときタイマーを使います。PIC12F675を使ったタイマーの管理の一例をまとめました。

タイマー機能を利用してベースタイマーを作り分周しながらメイン関数内でタイマを管理する方法の一例についてまとめています。

自分が管理したいタイマーの変数を宣言し、変数に数値をセットするだけで任意の値でタイムアップさせることができるようになります。

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INT機能（外部割込み）の使い方

PICマイコン（PIC12F675）のINT機能の使い方

マイコンのソフトを開発していると外部からパルスを入力してタイミングの同期をとったり処理をしたりすることがあります。DIピンの機能の一つであるINT機能を使うことで割り込みを発生させ同期をとるような処理を作ることができます。

INT機能は多くのマイコンに搭載されている機能です。パルスを入力した時の立上がりや立下りを検出して割り込みを発生させたりして必要な処理を作ることができます。

入力信号が50Hz（60Hz)のタイミングであればINT割り込みを利用して1周期当たりの処理を作ることできるなど用途は様々です。INT機能の使い方についてまとめています。

模擬パルスをDO制御によって発生させINTピンに入力することでLEDを点灯/消灯させています。

AD変換の使い方

PICマイコン（PIC12F675）のAD変換の使い方

マイコンのソフトを開発しているとAD変換をよく使います。アナログ入力を受けて信号が何ボルト相当のデータであるかを判断して処理を分岐したりするなど応用範囲は様々です。AD変換の使い方についてPIC12F675を使って説明しています。

AD変換はアナログ信号を電圧変換することでセンサー電圧などを判断したりする目的で使用します。VTやCTの2次側の電流や電圧をマイコンの周辺回路に入力しオペアンプなどで増幅してからマイコンのAD変換に入力したりと多くの用途で使用されます。

PICマイコン(PIC12F675)のAD変換とタイマーの組み合わせ

マイコンのソフト開発においてAD変換開始のタイミングをマイコンのタイマーをトリガーにすることが多くあります。PIC12F675のタイマー機能とAD変換を組み合わせて一定の時間間隔でAD変換を行う方法について説明しています。

AD変換の開始タイミングをタイマーで作ることがあります。TMR1とAD変換を組み合わせて使用する方法をまとめています。

AD変換のデータの移動平均を使ってフィルタリングする方法を紹介していますがアナログデータをフィルタリングする方法として様々に応用できると思います。

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コンパレータの使い方

PICマイコン(PIC12F675)のコンパレータの使い方

マイコンのソフト開発しているとコンパレータを使うことがあります。コンパレータは基準の電圧に対して入力を比較して0か1かで動きを判断するときに使います。コンパレータの使い方についてPIC12F675を使って説明しています。

コンパレータは基準電圧と入力電圧を比較して0か1かで判断して処理を分けたい場合に使用します。例えばバッテリの電圧が低くなったときにビットを立てて処理を分岐させる使い方ができます。

PICマイコン(PIC12F675)のコンパレータとヒステリシス特性

マイコンのソフト開発をしているとコンパレータを使うことがあります。コンパレータは動作点付近で出力が頻繁に切り替わることがあり、ヒステリシス特性を持たせることがあります。PIC12F675を使ってヒステリシス特性の効果を説明しています。

コンパレータは基準電圧付近でノイズなどの影響を受けて頻繁に出力が切り替わってしまうことがあります。これを防止するためにヒステリシス特性（シュミット回路）を持たせることがあります。

DIピンのチャタリング防止

PICマイコン(PIC12F675)のDIのチャタリング防止の考え方

マイコンのソフト開発しているとDIに信号を入力しては処理を判定させることがよくあります。DI信号がスイッチなどであった場合チャタリングによってDI信号が安定しないことがあります。対策としてフィルタを作る方法をまとめました。

DIピンに入力されるDI信号がスイッチのON/OFFの切り替え時にチャタリングによって安定しないことがあります。チャタリングで誤動作することを防止するためにDIピンのフィルタを作り方についてまとめています。

EEPROMの使い方

PICマイコン（PIC12F675）のEEPROMの使い方

マイコンのソフト開発をしていると設定した値を保存し次回以降の電源投入で設定値を参照して動作させたいことがあります。PIC12F675はEEPROMを持っておりデータを書き込むことで電源が切れてもデータを保持することができます。

EEPROMは不揮発性メモリであり電源が切れても書き込んだ値が消えることはありません。電源が切れる前に使用していた値をEEPROMに書き込んでおくことで電源が切れてもEEPROMを読み出すことで保持した値を読み出せます。

PICマイコン（PIC12F675）のEEPROMの使い方の応用

PIC12F675のEEPROMは読み書きに数ｍsの時間が必要です。ウェイトで待つ方法もありますが、プログラムの規模が大きくなるほどウェイトを持たせると不都合が発生します。ウェイトせずにモード遷移の方法で管理する方法を説明しています。

応用例としてEEPROMへの書き込みをモードを切り替えながら行う方法をまとめています。

PWM波形を生成しブザーを鳴らす方法

PICマイコン（PIC12F675）を使ったPWMの考え方

マイコンのソフト開発しているとPWM制御を使って電圧値を制御することがあります。PWMはPIC12F675ではタイマ機能とDOを使って生成することができます。PWMを使うと電流消費を押さえながらモーターを回転させることもできます。

PWM制御を使って電圧値を制御することがあります。PWMは波形のデューティー比を変更して電圧値を制御する方法です。PWMはタイマ機能とDOを使って生成することができます。

PICマイコン（PIC12F675）を使ってブザーを鳴らす方法

マイコンでPWMを生成することができるようになるとブザーを鳴らすことができます。またPWMのキャリア周波数を変更することでブザーの音程を変えることができます。キャリア周波数はタイマのオーバーフローするまで時間を操作することで実現できます。

PWMと同じようにタイマ機能とDOを使って振動波形を生成しブザーを鳴らすことができます。振動波形はタイマーの初期値を変更することでキャリア周波数を変更して生成します。タイマーはTMR0とTMR1の2つを使っています。

リセットとプロテクトを使用する

PICマイコン（PIC12F675）のリセットとプロテクト

マイコンのソフトを開発しているとマイコンをリセットやプログラムを保護するかを検討することがあります。PIC12F675のプログラムの保護やリセットに関する設定があり、何らかの要因でソフトウェアがリセットした場合に切り分けることができます。

リセットとプロテクトは多くのマイコンに搭載されている機能です。リセットは様々な要因で発生しますが、使い分けることが重要です。プロテクトはソースコードが読み取れないように保護するものです。

コールドスタートやホットスタートの考え方やブラウンアウトリセットの考え方などリセットの使い分けとプロテクトについてまとめています。

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PICマイコン関連で使用している書籍

PICマイコンの基礎をC言語で学習する際に参考になる書籍があります。PICマイコンをC言語で開発してみたいけどどうしたらよいかわからない場合は参考になると思います。

C言語＆MCCによる PICプログラミング大全 [ 後閑哲也 ]

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PIC12F675はMCCに対応していませんが、C言語で学習する手順についてまとめられています。

まとめ：PICマイコンでレジスタの設定を知ることが上達への近道

PIC12F675を使用してマイコンの機能であるタイマやAD変換などについてレジスタの設定方法や考え方についてまとめてきました。

各リンクではレジスタの設定についてや割り込みに関する考え方や注意事項を説明しています。またタイマを使ったタイマ管理の方法やDIのチャタリング防止の方法に加えてマイコンのリセットやプロテクトについて説明しています。

これらの方法は、他のマイコンを使用する際にも有効な方法で私が担当している製品にもよく使用している方法でもあります。

PIC12F675とプログラマ（書き込みツール）のみでは動作確認ができないことが欠点でもありますが、マイコンのレジスタ設定を理解しておくことは重要です。これを理解できればArduino等の環境においてライブラリを作って提供する側になれるからです。

プログラミングの教養を身に着けておけばPICマイコンのみでなくArduinoやそのほかの開発環境においてもソフト開発ができるようになります。