（第２回）拡張ＩＣについて（その１）
使用しているArduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz
はピン数が１６個と多くありません。たくさんのモーターやセンサーとマイコンと接続するには、ピン数が不足するため拡張させる必要があります。拡張するために、拡張ＩＣを使います。
入力用の拡張ＩＣは７４ＨＣ１６５というＩＣを使用します。コントローラーを自作してスイッチを増設するためにも使用できるので、マイコンの３カ所のピンを１６個の入力に拡張します。
マイコンの３つのピンで１６個の入力にする
マイコンの３つのピンを１６個の入力につかえるようにします。
＜必要な物＞
ａ．Arduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz
ｂ．７４ＨＣ１６５
ｃ．抵抗（３０ｋΩ）
ｄ．FTDI USBシリアル変換アダプター Rev.2
ｅ．USBケーブル（micro-B）
ｆ．パソコン
1.接続
（７４ＨＣ－１６５）
７４ＨＣ－１６５は複数個使えるようになっています。まずは、１番をＯＮにすると、入力ピン（３～６・１１～１４）が固定されます。２番をＯＮ－ＯＦＦするたびに入力ピンの状態を９番から出力します。74HC165-1はマイコンへ出力しますが、同時に74HC165-2の９番から74HC165-1の１０番に入力ピンの状態を送ります。
２番のＯＮ-ＯＦＦの度にピンの状態が出力されるので、１６回ＯＮ-ＯＦＦすることで、２個のＩＣのピンの状態をマイコン側に保存することができます。
（接続図）
ａとｂを２個接続します。ちょっと複雑ですが、マイコンの方は、電源以外３ピンを使用しているだけで、入力点（緑色の□）が全部で１６個になっています。
入力部分に３．３Ｖを接続することで、スイッチなどのセンサーとして利用することができるようになります。
ｃの３０ｋΩの抵抗が１６個ついていますが、これは、プルダウンといって、センサーから３．３Ｖが接続されていない場合、強制的に０Ｖにする役割があります。
２.プログラムの準備
①以下がサンプルプログラムです。コピーして使います。
プログラムが３個に分かれています。最初の２つは２個のＩＣからデータを読み取るプログラムです。
//----(プログラム)----
//74HC165-1のデータピン状態を８回チェックする
byte ShiftIn(int dataPin, int
clockPin, int loadPin)
{
unsigned char x ;
int i ;
x =
0;
digitalWrite(loadPin, LOW) ;// １５番ＯＦＦ 入力端子(A-H)読み込み
digitalWrite(loadPin, HIGH) ;// １５番ＯＮ 入力端子(A-H)ロック
x = x |
(digitalRead(dataPin) << 7) ;//H端子の状態を読み込む（最初の１回目）
for (i = 6 ; i
>= 0 ; i--) {// G端子～A端子まで繰り返す
digitalWrite(clockPin, HIGH) ;//
１７番ＯＮ 次の端子の状態にシフト
digitalWrite(clockPin, LOW) ;// （例）Ｈ→Ｇの状態
x
= x | (digitalRead(dataPin) << i) ; // １６番でシフトされた内容を受信する
}
return x ;
}
//74HC165-2のデータピン状態を８回チェックする
byte ShiftIn2(int
dataPin, int clockPin, int loadPin)//loadPinは実際使わない（１５番）
{
unsigned char x ;
int i ;
x = 0;
for (i = 7 ; i >= 0 ; i--)
{// H端子～A端子まで繰り返す
digitalWrite(clockPin, HIGH) ;//
１７番ＯＮ 次の端子の状態にシフト
digitalWrite(clockPin, LOW) ;// （例）Ｈ→Ｇの状態
x
= x | (digitalRead(dataPin) << i) ; // １６番でシフトされた内容を受信する
}
return x ;
}
void setup() {
delay(1000);
//シリアル通信の初期化
Serial.begin(9600) ;
// 74HC165のピン情報初期化
pinMode(16, INPUT) ;
pinMode(17, OUTPUT) ;
pinMode(15, OUTPUT)
;
//ICの準備する
digitalWrite(15, HIGH) ;
digitalWrite(17, LOW)
;
}
void loop() {
//入力IO
byte dt ;
byte dt2 ;
String sendPacket;
String sendPacket2;
int StrCount;
int
StrCount2;
uint16_t MyInt;
uint16_t MyInt2;
int i;
dt =
ShiftIn(16, 17, 15) ;//74HC165-1の状態を確認させる。（上のShiftInプログラム実行）
dt2
= ShiftIn2(16, 17, 15) ;//74HC165-2の状態を確認させる。（上のShiftIn2プログラム実行）
//データを文字にする
sendPacket = String(dt, BIN);
sendPacket2 =
String(dt2, BIN);
StrCount=8-sendPacket.length();
for (int i =
0; i < StrCount; i++) {
sendPacket="0"+sendPacket ;
}
StrCount2=8-sendPacket2.length();
for (int i = 0; i < StrCount2;
i++) {
sendPacket2="0"+sendPacket2 ;
}
//表示
Serial.print("74HC165-1:") ;//シリアル通信で出力
Serial.print(sendPacket)
; //シリアル通信で出力
Serial.print(" 74HC165-2:") ;//シリアル通信で出力
Serial.println(sendPacket2) ;//シリアル通信で出力
delay(1000);
}
②プログラムを書き込んだら、好きな入力に３．３Vを接続します。書き込みにｄ・ｅ・ｆを使いますが、そのままにすることで、マイコンとＩＣが動作します。モーターと違って、電流が少ないため、パソコンからの電力でも十分動作できます。
③パソコンソフトのArduino IDE
のメニュー→ツールに「シリアルモニタ」があります。開くと下のような文字が１秒毎に表示されます。ＩＣの１１番（Ａ）が一番左の桁で、ＢＣＤＥＦＧと続き、６番（Ｈ）が一番右の桁になっています。
「01001000」はＢとＥが３．３Ｖで、そのほかは０Ｖという意味です。
74HC165-1:01000000 74HC165-2:01001000
74HC165-1:01000000
74HC165-2:00001000
74HC165-1:01010000 74HC165-2:00011000
74HC165-1:01000100 74HC165-2:00001001
74HC165-1:01000000
74HC165-2:00000000
74HC165-1:01000000 74HC165-2:01001000
実験の様子
３．３Ｖにしたところがマイコンから出力されましたか？これで１６個のボタンやセンサーを接続することができるようになります。最初のころは、入力側にスイッチを付けて、コントローラー
にしていました。モーターに直結できないような小さいスイッチも使えますが、小さいスイッチは、汗ですぐ壊れてしまいます。（汗がスイッチに入り込んで、接触不良になる）
大きいスイッチは接触不良にはならないのですが、操作がしにくいという欠点がありました。
センサーはいままでもほとんど使ったことがないので、１６個も必要ないかもしれません・・・。
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