今回の距離測定器は超音波パルスを送出した後、測定対象物からの反射波を検出します。
音波を出してから戻ってくるまでの時間を計測し、対象物までの距離を測定します。

下図の動作を繰り返し実行します。
この動作と独立してＬＥＤ表示処理が実行されます。

;**************** Label Definition ********************
        cblock  h'20'
s_count                         ;Send-out pulse count adr

        endc

ワークエリアの定義にはCBLOCK疑似命令を使用しました。
この疑似命令を使うとCBLOCKとENDCの間で定義したラベルのワークエリアをCBLOCKのオペランドで指定したアドレスから順番に自動設定されます。エリアのダブりも防げるので便利です。割り当てられたアドレスを確認するのにはアッセンブルした結果で確認します。

７セグメントLEDの点灯セグメントデータもEQUで指定しています。
０から９までは通常の数字表示の指定ですが、１０番目は検出エラー表示に使っています。
作成初期には中央のセグメントだけを点灯させましたが、表示が見づらいので全てのセグメントを消しました。

　１１番目は割り込みエラーに使っています。デバッグ用です。

LIST および INCLUDE疑似命令、プログラム開始については「ライト・コントローラー」を参照して下さい。

コンフィグレーションワードとして以下を指定しています。


発振器の種類	：	ＨＳ
ウォッチドッグタイマー	：	ＯＦＦ
パワーアップタイマー	：	使用する
低電圧プログラミング	：	ＯＦＦ （これをＯＦＦにしないとＲＢ３を入出力ポートに使用できません）


結果は3F72hです。

;****************  Initial Process  *********************

ポート初期化

RA0/AN0ポートはA/Dコンバータの入力に使用するので、入力モードに設定します。他のAポートは出力に設定します。
BポートはLEDのセグメント制御に使うので全て出力に設定します。
CポートのRC2/CCP1はキャプチャの入力に使用するので入力モードに設定します。


超音波送信周期タイマー(TMR0)初期化

超音波の送信周期はタイマー０を使って制御しています。タイマー０は８ビットのタイマーなので２５６までのカウント値ですが、プリスケーラを２５６に設定して、256 x 256 = 65535カウントにしています。今回は発振器に４ＭＨｚを使用しているので１カウントは(1/(4 x 10⁶))x4 = 10^-6秒 = １マイクロ秒です。ですから、タイマー０がタイムアウトする時間は約65ミリ秒になります。


キャプチャモード初期化

キャプチャにはタイマー１が使用されます。タイマー１の初期化を行います。初期化時点ではCCP1は誤動作を防止するためにＯＦＦにしています。


A/Dコンバータ初期化

コンバータ入力をチャネル０にしています。今回使用するクロックは４ＭＨｚなので、A/D変換クロックにはFosc/8を設定しています。
A/D変換した結果は上位のビット側を使用するので、結果の格納は左寄せ(ADFM=0)にしています。
AポートはＬＥＤの桁指定の出力用にも使用するのでRA0/AN0以外のポートはデジタル指定にします。


LED表示周期タイマー(TMR2)初期化

ワークエリアに７セグメントの表示データを設定しています。表示の初期値として「エラーコード」を設定しています。
タイマー２は約１０ミリ秒でタイムアウトするようにします。
PIE1レジスタでタイマー２割り込みを可能にしています。


割り込み初期化

タイマー０割り込み、周辺機器割り込み、グローバル割り込みを可能にします。
周辺機器割り込みを可能にしないとキャプチャ、タイマー２などの割り込みが行われません。
この処理により割り込み動作が開始されます。


初期化処理が終了すると割り込み待ち状態になります。自分のアドレスをひたすら実行するだけです。

;***************  Interruption Process  *****************

キャプチャ割り込み、タイマー２割り込み、タイマー０割り込みのチェックを行います。どの割り込みが発生したかは各々の割り込みフラッグをチェックして判断します。その後、該当の割り込み処理にジャンプします。
いずれの割り込みでもない場合には処理を継続しても仕方がないので処理を停止しています。実際の回路ではインサーキット・シミュレータなどがないと割り込み異常は確認できません。リセットするという手もありますが、リセットしてもまた同じ動作をするので意味はありません。正常に動作しない場合にはこの部分も疑ってみる必要があります。
割り込みが発生するとグローバル割り込み可能ビット(GIEビット)が自動的に"0"になります。ですから、割り込み処理中にさらに割り込みが発生することはありません。

;*************** Illegal interruption *****************

異常割り込みが発生したときにＬＥＤに割り込みエラーの表示をします。
この処理はデバッグ用に設けた処理で、割り込み以外のチェックにも使用可能です。

;************  END of Interruption Process **************

今回のソフトは初期設定以外は全て割り込み処理で行われます。ですから、割り込みが発生した時点で割り込まれた処理では共通のレジスタ（Ｗレジスタ、ステータスレジスタ）は使っていないので、それらのセーブ、リセーブ処理は行っていません。
割り込み終了処理ではRETFIE命令でGIEビットを"1"にして割り込み可能状態にします。

;***************  Pulse send-out Process ****************

パルス送出処理では以下の処理を行います。

割り込み表示クリア

TMR0の割り込みフラッグをクリアします。これをクリアしないと割り込み処理が終了した時点でGIEビットを立てたとたんにタイマー０のタイムアウトを待たずに、また、割り込みが発生してしまいます。
念のためタイマー０のカウントエリアをクリアしています。


検出エラーチェック

前回のパルス送出後、今回のパルス送出まで反射波の検出が行われなかった場合、測定不能として表示を消灯します。この処理を行わないと反射波が規定時間に戻って来ない場合に前の測定データがそのまま表示され続け、計測を誤ってしまいます。


反射波検出回路停止

送信パルスを出した直後、受信回路に回り込みが発生し、誤検出する可能性があります。これを防止するために反射波検出回路の動作を停止します。RA4ポートはオープンタイプで外付けに抵抗器が必要なのでRA5を使用しています。


キャプチャ動作開始

タイマー１のカウントエリアおよびキャプチャレジスタの内容をクリアします。入力の立ち上がり検出モードのキャプチャの設定、キャプチャ割り込み可能ビットの設定、さらに念のため割り込みフラッグをクリアしています。


40KHzパルス送出

４０ＫＨｚのパルスは１サイクルのON時間が12.5μ秒、OFF時間が12.5μ秒のパルスです。
今回の回路では４ＭＨｚのクロックを使っているのでインストラクション実行時間は１μ秒です。ですから、正確な４０ＫＨｚを出すことは出来ません。ON,OFFをそれぞれ12μ秒とした場合、４１．７ＫＨｚ。13μ秒とした場合、３８．５ＫＨｚになります。この時間の調整はパルス送出処理の中のステップ数を変えて調整します。
２０パルスを送出すると20^ﾊﾟﾙｽ x 0.025^{ﾐﾘ秒/ﾊﾟﾙｽ} = ０．５ミリ秒になります。


表示補正データ取り込み

ADCON0レジスタのGOビットを立ててA/Dコンバータを動作させます。入力チャネルを切り替えて使用する場合にはこの後約20μ秒の待ち時間が必要です。今回の場合には、入力チャネルは０に固定しているので待ち時間はいりません。A/D変換の完了はGOビットが"0"になるかどうかをチェックして判断します。A/D変換されたデータの上位３ビットのみを抽出し、５４を加えて換算値とします。


誤検出ガード

パルスを送出した後、受信側への回り込みが終了するまで検出回路を停止します。今回は約１ミリ秒の時間にしましたが、回り込みが少ない場合にはもっと短くてもＯＫです。回り込みが多い場合にはもっと長くする必要があります。


反射波検出開始

誤検出ガード時間経過後、反射波検出を可能な状態にします。

;******************  Capture Process ********************

キャプチャ割り込み処理では以下の処理を行います。

割り込み表示クリア

キャプチャ割り込みフラッグをクリアします。


距離換算処理

反射波を検出してキャプチャ動作で得られるタイマー０のカウント値は音波の伝搬時間に比例していますが、そのままでは表示には使えません。今回の処理では規定値でわり算を行い、距離数値に変換しています。
例えば１ｍの距離から反射した場合で説明します。
１ｍの距離を音波が伝搬する時間は２０℃の場合２^ｍ／３４３^ｍ／秒＝５８３１μ秒です。タイマー０のクロックは１μ秒／カウントなので、キャプチャ時点のタイマー０の値は５８３１になります。このとき、表示には１００（１ｍのこと）と表示させたいので規定値として５８で割ると距離に換算することができます。規定値はA/Dコンバータで取り込む値になります。ですから、温度が異なる場合、A/Dコンバータに入力する電圧を変換させれば表示の補正をすることができます。ただし、デジタル変換しているので細かな調整はできません。


表示設定処理

距離換算した値はバイナリ数（２進数）なので、そのままではＬＥＤに表示することはできません。
２進数を１０進数に変換して各々のワークエリア（百位、十位、一位）に設定します。
百位が９を越えている場合にはエラー表示にしています。

;****************  LED display control  *****************

キャプチャによって得られた距離数値をＬＥＤに表示する処理です。
ＬＥＤは１桁ずつ順番に表示します。ですから、同時には一桁分しか表示していません。
表示はタイマー２を使用して１０ミリ秒毎に行います。表示がちらつく場合にはタイマー２の設定値を少なくしてもっと早い周期で表示させます。