1/1000秒　7セグメントLED　ストップウォッチ

●概要
　PICマイコンを使用したシンプルなストップウォッチです。１／１０００秒単位で２４時間まで計測できます。

●お送りする部品リスト
部品名 型式等 数量
PIC 16F886等 １個
クリスタル 12MHz １個
トランジスタアレイ TD62083 １個
７セグメント４桁LED OSL40562-LR(または同等品)１個
コンデンサ 22pF（10〜33pF） ２個
コンデンサ 100μF １個
抵抗 47〜100Ω ８個
タクトスイッチ 不明 ８個

●仕様
　・電源として５Ｖ前後の電源が必要です（４．５〜５．５Ｖ程度、乾電池３本直列など）。
　・スイッチは、スタート、ストップ、リセットに加え表示切替、秒・分・時送り及び校正の８つあります。
　・スタートスイッチを押すと計測を始めます。
　・ストップスイッチを押すと、計測を中断します。
　・リセットスイッチを押すと０に戻ります。
　・「表示切替」スイッチ操作により、表示桁が固定することも自動的に変更することもできます。
　○電源投入直後は、表示切り替えは「自動」（下記における「モード６」）になっており、「表示切替」スイッチを押すことによって表示桁を固定することができます。
　　内部カウンタは、２３時間５９分５９.９９９秒が計測できる９桁のカウンタを持っていますが、LEDは４桁であるため、スイッチ操作によって表示桁を変更できます。
　　たとえば、カウンタ値が１２時間３４分５６．７８９秒だとすると、スイッチ操作により、下記において、モード０からモード６へ順次変更するものです。
　　モード０　　「６．７８９」表示。
　　モード１　　「５６．７８」表示。
　　モード２　　「４．５６．７」表示。
　　モード３　　「３４．５６．」表示。
　　モード４　　「２．３４．５」表示。
　　モード５　　「１２．３４．」表示。
　　モード６　　最上位の位から４桁分の自動表示（「１２．３４．」表示）。

　　その他、停電時の電力消費を減らすことができるようにPIC１番ピンにブランキング入力を設けております。通常はＨレベルに接続しますが、Ｌレベルになることによって、７セグLEDのデューティー比が通常時の約１／１０となります（カウント中にのみ有効で、ちかちかと点滅して見えます）。


●内部カウンタと表示数値について
　　カウント中に表示される数値は、一定時間間隔で内部カウンタを反映しておりますが、この一定間隔というのは、内部カウンタの最小分解能（1/1000秒）より遅いため、最小分解能単位でカウントするわけではございません。


★計測精度と校正機能

　一般的なストップウォッチとしての使用目的では、計測精度は十分かと思われますが、長時間の計測や時計として使用する場合、計測精度が低い様です。クリスタルの精度にも依存しますが、当方のテストによると、±５０ppm程度の誤差が生じる場合があるようです。
　これを改善するため、正確な時間計測に近づけるための機能を実装しました。その校正機能は下記のとおりです。
　ただし、この機能はサポート外といたします。

・当方の考えた校正機能とは

　正しく時刻が計測される電波時計、NTPサーバーと同期された時計等を利用し、正確な時間をこのストップウォッチで記録し、計測差を記憶します。以後、その計測差を補正するわけです。
　たとえば、正確な時計において１時間（３６００秒）経過する間に、このストップウォッチが３６０１秒の計測を行った場合、３６００秒に対し１秒のズレが生じていることになります。この場合では、３６００カウントする毎に１回、カウントを休止することで正しい時間に合わせ込む様にすれば、長期の計測において誤差が生じないことになります。３６００カウントというのは、このストップウォッチでは１／１０００秒毎のカウントを行っているため、３．６秒となり、この３．６秒毎に１回の割合で、１／１０００秒のカウントを休止することになります。１／１０００秒という短時間においてカウントの休止（または遅れの場合は追加）で補正するため、この補正が行われた瞬間について人が認識できることは無いと思われます。

・具体的な操作
　具体的な操作としては、カウント中に下記の「校正開始」、「校正終了」の操作を行います。
　「校正」を押しながら「スタート」を押すと「校正開始」、「校正」を押しながら「ストップ」を押すと「校正終了」となります。
　「校正開始」の操作により、分以下は０分００秒０００にリセット（切り上げまたは切り捨て）されます。
　「校正終了」の操作により、校正操作を受け付けた場合は、分以下は０分００秒０００にリセット（切り上げまたは切り捨て）されます。校正操作が無効と判断できる場合は、リセットされず校正も終了します。
　「校正開始」、「校正終了」は、１０分毎の毎正分で行う必要があります。具体的には１２時００分、１３時５０分という時刻で行う必要があります。
　「校正開始」から「校正終了」までの間隔が長い方が精度良く調整が可能ですが、最長の上限は約４９日です。また、正しい時間と５分以上の差が生じた場合、切り上げ又は切り捨ての際に正しい値に合わせ込みが出来ないため、正しく校正されません。また、「校正開始」から「校正終了」の間に、ストップ、リセット、秒送り等のスイッチ操作が行われた場合、正しく校正されません。
　また、明らかに不正確な校正を行おうとした場合、経験的な誤差から考え、１０００ｐｐｍ以上の校正を行おうとした場合は校正を行いません。
　この校正した値は、EEPROMに記憶するため、電源を切っても消えることがなく、電源投入後に自動的に読み込まれます。
　なお、操作を行うタイミングを１０分毎の毎正分としたのは、出来るだけ操作ができる可能性が多い、例えば１分毎の正分などの方が都合が良い訳ですが、一方、「校正開始」から「校正終了」までの間隔として上限の４９日近くとした場合でも、切り捨て・切り上げによって正しい時刻との差がある範囲以内であることが必要であるため、そのため１０分毎の毎正分としました。
　この校正機能により、精度が大幅に改善され、長時間の計測等においても十分に機能するものと思われます。
　ただし、先のとおり、この機能は、検証が難しいこと等からサポートが出来ないことを予めご了承願います。


　※2016.10.1より一部変更
　　「校正開始」の操作を行うと、「校正終了」の操作を行うまで、通常モードでないことを示すため、小数点の点滅が頻繁になります。






PIC１番ピンにプルアップ抵抗とタクトSWを設けています。



※クリスタル部のコンデンサを10pFと記載していますが、22〜33pFを同封している場合があります。


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