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| [ 初公開日：2014年11月24日 ] |
この作品は、過去に製作してあったものではなく、久しぶりに新規に製作をした作品です。 私が３年も以前から構想を温めていたもので、
この度ようやくその製作の実現に至り、このホームページ上で公開することができた、私の
"万年カレンダー" ・・・ 文字通り、西暦（グレゴリオ暦）４桁（0001年〜9999年）に対応した "万年カレンダー" の製作です。 グレゴリオ暦元年1月1日 （もちろんこのような日付けは歴史上は存在しない）から、便宜上４桁の最終未来 9999年12月31日 までに対応しています。 自分が生まれた生年月日は何曜日だったか？ とか、XX年先の何年何月何日は何曜日か？ なんて疑問が、この万年カレンダーを使えばすぐさま解決できます。 また、紙のカレンダーのように、毎月のページの更新も使用者の手を煩わせることなく、すべてが自動で更新してくれますから面倒さがまったくありません。 当然ながら、カレンダー機能の大元は、刻々と刻み続ける時計機能が源となっており、その刻々と変化する時計表示も、この "万年カレンダー" の特徴となっています。 |
| LARGE モード画面表示の機能を追加 ( 2014/12/20 更新 ) NORMALモード画面表示に加えて、文字サイズが縦横２倍（面積４倍）で表示する、右写真のような LARGE モード画面表示を追加しました。 ただし、この LARGE モード画面表示では、文字が大きくなったため遠目からも見やすくなりましたが、反面、７曜カレンダーを表示することはできません。 しかしながら、NORMALモード画面表示と LARGE モード画面表示は、どちらへも相互にワンタッチで切り替えることが可能ですから、何ら問題はないものと思います。 詳細は 機能と使用法 、プログラムファイル を参照してください。 |
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| 回路図 (PerpetualCalendar.CE3) | ページトップ |
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万年カレンダーを、縦 64 x 横 128 ドットのグラフィック液晶（SG12864A）の画面上で、如何にレイアウトさせるかいろいろと考えてみましたが、
最終的に次図に示すように決定しました。 後はこの図に従って各項目（年月日および時分秒等）をプログラミングしていきます。 ・ NORMAL モード画面 １行目（Page 0）には、年月 "xxxx/xx" 、" "／"am"／"pm" の種別、および時分秒 "xx:xx:xx" を表示するエリアです。 ２行目（Page 1）は、 曜日の表示エリアです。 ３行目（Page 2）から８行目（Page 7）までが、カレンダーの各日にちが表示されるエリアです。 また、最下行の８行目（Page 7）は、行頭から６文字目以降はカレンダーの日にち表示がされることはないので、画面右下の赤細線枠で囲んだ部分を、 いろいろなメッセージをユーザーに伝えるための、メッセージエリアとして使用しています。 
・ LARGE モード画面 バージョン (Ver. 1.20) で機能追加した画面で、文字サイズを NORMAL モード画面に比べて、縦横２倍（面積４倍）のサイズで表示します。 したがって、 次図に示すように文字表示には１行に 2 Page 分を必要とし、行間には 1 Page 分を割り付けました。 当然ながら日にちの表示は、 NORMAL モード画面のように ７曜カレンダーで表示することはできません。 
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| Excel ファイル (PerpetualCalendar_parts.xls)
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当初、CPU にプログラムメモリのサイズが４Ｋワードの、私の手持ちに多くある PIC16F873A を使用して開発を進めてきました。 しかし、
開発途中でプログラムサイズが肥大化し、残りのメモリが数百ワードとなってしまったため、倍のサイズの８Ｋワードの CPU に変更することにしました。 そこで、PIC16F876 または PIC16F876A にしようかとも思いましたが、最近入手したこれらの改良品である PIC16F886 を思い出し、私にとって初めての使用ですが これを使ってみることにしました。 しかし、改良品である PIC16F886 を、扱い慣れた従来の PIC16F87x と同等のように扱うためには、やはり新たな知識が必要でした。 両者の違いをマニュアルで よく確認する必要があります。 私も少々悩みました。 新たに設けられた ANSEL、ANSELH レジスタの扱いと、CONFIG レジスタが２ワードに増えている点などが 大きく異なっています。 私にとって初めて使用するものがもう一つありました。 本機の目玉であるグラフィック液晶モジュールで、初めこれには泣かされました。 不運としか言いようがありません。 液晶でもキャラクタディスプレイモジュールについては、既に何度も使用を経験しているので殆んど問題はないのですが、グラフィック液晶モジュールについては 今回がまったく初めての取り扱いで、アクシデントのため散々な目に合いました。 次に示す縦左から１列目と２列目の写真を見比べてください。 １列目が正常なモジュールで表示したもので、２列目が不運な異状なモジュールで表示したものです。 横２行目と３行目の結果写真のようなプログラムはまだ開発前で、１行目のように文字表示のテストだけをしていた頃のことで、ずいぶんと悩まされました。 横２行目と３行目の写真を追加したことで、その表示の異状（異常）さがよく分かると思います。 すべての表示が異状になるのではなく、ある Page のある Column だけが、 しかも複数の箇所で異状な動作（表示）をするのです。 当時、横１行目の中央の写真のような画面だけがテストプログラムの結果であり、初めはどうしても自分の作ったプログラムを疑ってしまいます。 一体プログラムの どこが悪いのか？ 何度も何度も見直します。 どこか思いもよらないところでミスを犯しているのかもしれない。 論理的に合わないところがあるのではないか？ 思いつくことはすべて試みました。 ・・・でも結果は変わらない。 ・・・異状のままだ。 ――― わからない。 分からない。 解からない。 ・・・・・・ ３週間ほど悪戦苦闘で悩み続けた結果、やはり自分の作ったプログラムに間違いはない。 この液晶モジュールが不良なのだ。 ――― と結論付けました。
そして、早速 "秋月電子通商" へ新たに グラフィック液晶モジュールの注文をしました。 これまで開発で使用してきた不良（？）のモジュールも、 この万年カレンダーの構想を抱いた３年ほど前に、同じく "秋月電子通商" で購入したもので、今回のプログラム開発まで保管をしてあった新品のものです。 ちなみに私の場合、パーツを購入するときにはいつも、必要とする個数以上の数量を予備を含めて購入しているのですが、この液晶モジュールは比較的高価なため そういうわけにはいきませんでした。 そして、新しく購入したモジュールに交換すると、・・・私の考えは的中しました。 見事に私の考えている通りの正常な表示をするではありませんか？ それが上写真の縦１列目のものです。 今までの私の悪戦苦闘は一体何だったのだろうか？ この間に過ごした無駄な時間を返してくれ・・・。 正常に表示したことへの清々しさと、 一気に気が抜けてしまった空しさを、同時に味わいました。 これで一件落着。 不良な液晶モジュールはいずれ廃棄するつもりでいました。 ・・・ところが、ところがなんです。 上写真の縦３列目を見てください。 不良と決断した縦２列目のモジュールと同一のものなんです。 これには参りました・・・。 液晶モジュールに、いつまでも呪われている・・・。 本機の万年カレンダープログラムも一段落がついて、このホームページの資料を作成するためのついでに、不良と決断した液晶モジュールを コントロール基板に繋いでみたのです。 ・・・正常に表示するではありませんか？ PIC16F886 との組み合わせであれば正常なんです。 PIC16F873A との組み合わせでは縦２列目のように異状な表示をするのに対して、PIC16F886 との組み合わせであれば縦３列目のように正常に表示をするのです。 両者のＰＩＣの各出力ポートの出力電圧が、微妙に違っているのでしょうか？ それとも出力タイミングが異なっているのでしょうか？ そこまでは分かりません。 調べる気力すら今の私には残っていません。 ちなみに、新しく購入したモジュールへのケーブル配線を、下写真のように間違って基板の表側に付けてしまったため、PIC16F886 では正常と化した３年前に購入したモジュールを、 この万年カレンダーでは使用することにしました。 ・・・ そのようなわけで、すったもんだをしていて、このホームページの発表が長らく滞っていた原因となりました。
LARGE モード画面表示の機能を追加 ( 2014/12/20 更新 ) 冒頭でも述べたように、文字サイズが縦横２倍（面積４倍）で表示する、LARGE モード画面表示を追加しました。 MODE / SETスイッチを押すことによって、 通常の NORMAL モード画面表示と LARGE モード画面表示を、どちらへも相互に即座に切り替えることができます。 とは言うものの、当初はうまく考え通りにはいきませんでした。 NORMAL モードから LARGE モードに切り替えた途端、・・・ 暴走でした。 テストプログラムによって メインルーチンから直接 LARGE モードを呼ぶときには何ら問題なく表示するのですが、MODEスイッチで切り替えると暴走する ――― というものです。 ピンとは来ましたが、一応はプログラム中の "MODE / SET スイッチの処理" (set_switch) を隅々まで目を通しました。 やはり (set_switch) 自体には、 特におかしなところは無さそうです。 そこで、スタックとの関係を調べてみることにしました。 次は一例ですが、MODEスイッチで LARGE モード画面に切り替えたときに、画面１行目の "年月 (yyyy/mm) の表示 " (yyyymm_display_lg) をするときの、数字１文字を表示するサブルーチンコールの様子です。 (次に示す (xxxx) の xxxx はサブルーチン名を表す。) (main) → (set_switch) → (yyyymm_display) → (yyyymm_display_lg) → (number_disp_lg) → (Glcd_DispChr_lg) → (yGlcd_WriteData) → (Glcd_WriteData) → (Glcd_Write) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)メインルーチンから数えると、最終の (Glcd_Write) までに８回サブルーチンコールのネストを重ねています。 PICにはスタックが８ワードしか存在しないため、 これでいっぱいいっぱいです。 ところがここに、タイマー０割り込みが 0.32 m秒 (= 1/(12.8M/4) * 4(プリスケーラ値) * 256) の周期で割り込んできますから、 スタックはオーバーフローして壊されてしまいます。 結果、サブルーチンからまともにリターンできる筈もなく、プログラムは暴走状態となります。 同様なことが LARGE モードでは、"年月 (yyyy/mm) の表示 " (yyyymm_display_lg) だけでなく、"時分秒 (hh:mm:ss) の表示" (time_display_lg)、"カレンダー（日と曜日）の表示" (calendar_display_lg) でも、数字を表示するときにはいつでも起きうることになります。 そこでこれを回避する方法として、サブルーチンを呼ぶ方と呼ばれる方が１対１の関係になっているところ (1)と (3)には、スタックを使用しないように CALL, RETURN命令を止めて、 GOTOで飛び GOTOで戻るように改めました。 そのためプログラムが少々分かり辛くなったかもしれませんが、やむを得ません。 スタックがオーバーフローする場面がもう一か所見つかりました。 実は LARGE モードの機能追加をする以前のバージョンのときから、時々起きる事象がありました。 それは、NORMAL モードのカレンダー表示をしているときに、UP スイッチまたは DOWN スイッチを押すことによって、現在画面表示されている年月表示とカレンダー表示を、 月ごとに前進、または後退させることができるのですが、このとき UP スイッチまたは DOWN スイッチを連続的に何度も押していると、時々ですが画面が固まってしまって 時分秒の表示が止まり、スイッチ入力もまったく受け付けなくなってしまうのです。 ？？？ でした。 UP スイッチまたは DOWN スイッチを操作していて、いつも必ず起きるわけではなく、時々この事象が発生するのです。 一体これは何なのだろう ・・・ と思っていました。 しかし、結局これもスタックのオーバーフローが原因と分かりました。 上の事例と同じようにサブルーチンコールの様子を調べてみると、 (main) → (up_switch) → (down_up_display) → (Glcd_DispStr) → (Glcd_DispChr) → (font_write) → (Glcd_WriteData) → (Glcd_Write) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)となり、この状態のときに上事例と同じように 0.32 m秒周期で割り込みがかかりますが、3125 回に一度、すなわち１秒間 (= 0.32 * 3125) に一度の割で、 "時分秒 BCD カウンタのインクリメント" (bcd_ssmmhh_inc) のため、割り込みルーチンからサブルーチンコールが行われます。 → (interrupt) → (bcd_ssmmhh_inc) → (bcd_ss_inc) → (inc_bcd) (8) (9) (10) (11)これでは一たまりもありません。 UP スイッチまたは DOWN スイッチを押したときと、丁度 3125 回目の割り込みが重なったときに事象が現れるのです。 そこで上事例と同じように、(1)と (9)には GOTOで飛び GOTOで戻るように改め、また (10)のところでは (bcd_ss_inc) のサブルーチンコールの使用をやめて、サブルーチン (bcd_ss_inc) の内容を直接埋め込みました。 以上、どちらの場面においても現在は、サブルーチンのネスト数と割り込みルーチン、および割り込みルーチンからのサブルーチンコールの総回数は最大の８回で、 満タン状態ですが一応スタックの容量を超えることはありません。 しかし、今後機能追加等でプログラムを更新するような場合には、以上を踏まえて十分注意を払う必要が あります。 趣味で PICを使ったプログラムを作るようになって早や 10年近くになりますが、スタックをオーバーフローさせたことは私にとって初めての経験でした。 スイッチの操作性を改善 ( 2014/12/29 更新 ) LIGHT スイッチで、グラフィック液晶の LEDを ON → OFF、または OFF → ON させたいのに、自分の意志とは違って若干長めにスイッチを押したような場合に、ON → OFF → ON、 または OFF → ON → OFF となってしまうことが時々起こりました。 スイッチ入力の読み込み(sw_input)サブルーチン内では、250ms のウエイトを持たせてその間は、次のスイッチ入力を受け付けないようにしてありますが、それでも上記の ようなことが時々起きるため、LIGHT スイッチの処理(light_switch)内にも 500ms のウエイトを置き、すなわち 0.75秒経過しないと次のスイッチ入力を受け付けない ように改めました。 また SET モードのとき、NORMAL モードまたは LARGE モードに再び戻るために、最後の"秒"の更新の後に SET スイッチを押したとき、やはり LIGHT スイッチのときと同じように SET → NORMAL → LARGEモード、または SET → LARGE → NORMALモードとなってしまうことが時々ありました。 そこでこれを回避するため、SET モードから戻る時に限り、フラグとカウンタ(modeflg)を設けて約３秒間は、新たな NORMAL / LARGE モードの切り替えを受け付けないように 変更しました。 １２時間表示時の am / pm 表示の不具合とその他を修正 ( 2019/4/20 更新 ) １２時間表示時の am / pm の表示に一部誤りがありました。 私の認識違いからその表示が妥当ではありませんでした。 詳細は、別ページ "014. ７セグメントＬＥＤ表示時計" の "１２時間表示の扱いについて" の項を参照願います。 他に、Ver.1.20 から Ver.1.21へ更新をしたときに、デグレを起こしていたのを修正。 LARGE モードにおいて、SIGNAL スイッチの押下時に、"Signal On" または "Signal Off" のメッセージ が表示されなくなってしまったのを、表示するように修正をしました。 以下はデグレとは関係はありませんが、併せて修正をした点について挙げておきます。 グラフィック液晶画面のバックライト用 LED の照明点灯の制御について、本機の起動直後は LED の点灯をデフォルトとしており、その後どのスイッチも操作しない状態が１５分以上続くと、 自動的にバックライト用 LED を消灯させています。 そして、再び点灯させるためには必ず LIGHT スイッチの操作が必要だったのを、どのスイッチが操作されても点灯をするように修正をしました。 LIGHT スイッチの本来の機能である、 OFF → ON または ON → OFF の押すごとに点灯と消灯を交互に繰り返す、トグル動作については従来と変更はありません。 また、NORMAL モードにおいて、UP スイッチまたは DOWN スイッチの操作で、年月表示とカレンダー表示を、月ごとに前進、または後退をさせて表示することができる機能を持たせてありますが、 私の考慮不足から、その表示中にも SET スイッチによって LARGE モードに切り替え、または SET モードへの移行ができました。 しかし、これらの振る舞いは少々不都合なため、このときには SET スイッチの操作は無視をして、LARGE モードへの切り替え、または SET モードへの移行ができないように修正をしました。 あくまでも、SET スイッチによる LARGE モードへの切り替え、または SET モードへの移行は、年月表示とカレンダー表示が現在（本日）を表示している場合のみを、 可能とするように変更をしました。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 現在の最新バージョン: Ver. 1.30 ( 2019/4/20 更新 ) |
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| ソースファイル (PerpetualCalendar.asm) サウンド・サブルーチン (Sound.sub) グラフィック液晶表示器 (SG12864A) 制御サブルーチン (G_LCD.sub) 文字フォント（5 x 7）データテーブル (Font5x7.tbl) HEX ファイル (PerpetualCalendar.hex) 上記のファイル名の拡張子が (.asm) を除く各ファイルは、そのままでは一部のブラウザでうまく表示ができないために、ファイル名に (.txt) を付加して登録がしてあります。 そのため、それらの各ファイルをご利用になる場合には、ダウンロード後に、ファイル名の (.txt) を削除してリネームする必要があります。 |
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| また、文字フォント（5 x 7）データテーブル (Font5x7.tbl) については、後閑哲也さんのホームページ "電子工作の実験室" 中のダウンロードファイル
( http://www.picfun.com/PIC24H/AP/GLCD2.zip ) に含まれる font.h を使用させていただき、私がアセンブラプログラム用に編集し直したものです。 ( 参考サイト を参照 ) |
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| ここに示すプリント基板(1)は改造前のもので、図と写真にそれが反映されていませんので悪しからず。 実際には CON4 の L型ピンヘッダを 通常の縦型のピンヘッダに変更がしてあります。 これはケースに収納する際に相棒のピンソケットが、プリント基板(2)と接触する恐れがあったためにとった処置です。 |
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| プリント基板(1)パターン図 (部品面) (PerpetualCalendarPC.CE3) | ページトップ |
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| プリント基板(1)パターン図 (ハンダ面) (PerpetualCalendarPC1.CE3)
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| このプリント基板(2)については、当初、右の参考写真のように作製していたのですが、やはりケースに収納する際にサイズ的にいろいろと問題があったので、一回り小さなものに作り直しました。 |
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| コネクタ, ケーブルを 取り付け前の様子 , 取り付け後の様子 | ( 参考 ) |
| プリント基板(2)パターン図 (部品面) (PerpetualCalendar2PC.CE3) | ページトップ |
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| コネクタ, ケーブルを 取り付け前の様子 , 取り付け後の様子 |
| プリント基板(2)パターン図 (ハンダ面) (PerpetualCalendar2PC1.CE3)
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グラフィック液晶モジュール（SG12864A）をケースへ取り付けるのに、このモジュール基板の取り付け用の穴がΦ2.5（実際にはΦ2.6？だと思う）と
なっているため、通常私が使用する Ｍ3 用のスペーサーが使用できません。 また長さも今回のケースへ取り付けるのに 24 mm のものが必要で、一般的ではありません。 そこで、Ｍ2.6 用のスペーサーを自由な長さで自作してしまおうという試みです。 実はもうすでに "沖電気 MSM5509 デジタル時計" で経験済みで、 詳細はそちらの "ケースへのプリント基板の取り付け" の項をご覧になってください。
左上写真の中央の４個の白いものが、今回自作をしたＭ2.6 用 長さ 24 mm のスペーサーです。 右上写真がそのスペーサーを使用して、実際にモジュール基板をケースに取り付けた様子です。
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使用したケースは、100均（セリア）で購入した "クリアケース ミニ (L-8033) サナダ精工" という、ポリスチレンケースです。
前項の ケースへの液晶モジュールの取り付け で述べた、"沖電気 MSM5509 デジタル時計"
で使用したケースと同じものです。
| ケース加工図 (PerpetualCalendarCS.CE3) |
ケース加工においてのヒント 上の ケース加工図 中の下箱右側面図では、縦に並んだ押しボタンスイッチ（タクトスイッチ）用、および基板の取り付け用の８個の穴の各間隔が、 便宜上小数点以下２桁の 7.62 mm と指定がしてありますが、実際にこの値をケースに写し取るにはどうしたらいいのでしょうか？ （右上の写真も参照） 通常のメートル目盛りの物差しなどでは至難の業でとうてい無理でしょう。 それではどうすればいいのか？ そもそも押しボタンスイッチが取り付けられているユニバーサルプリント基板が、 2.54 mm すなわち 1/10 インチ ピッチで穴開けされているため（2.54 x 3 = 7.62 mm）で、インチ目盛りの物差しがあれば可能ですが、あまり一般的ではありません。 話は少々それますが、ケースを加工する場合にその穴開け等の位置を、どのようにケースに写し取っていますか？ 物差しで測りながら直接ケースに書き込んでいますか？ ――― それでは、私がいつも行っている方法をご紹介しましょう。 まず１ミリ方眼の方眼紙（グラフ用紙）を用意します。 最近では 100均で簡単に入手が可能です。 このグラフ用紙を、加工するケースの面と同じサイズになるように、 カッターナイフ等で切り取ります。 上図の下箱右側面図の例では 36 x 76.5 mm （実際には各辺とも 1 mm 程度小さい方が後の工程がし易いかも） となります。 そして、この加工面のサイズに切り取ったグラフ用紙に対して、穴開けの位置等を記入していきます。 記入は鉛筆等で十分です。 記入がすべて終了したらこのグラフ用紙を、 実際のケースの加工面にセロテープで貼り付けます。 このときセロテープはグラフ用紙が加工面から移動しない程度の量で、四方をちょい止めできれば十分です。 ただし、グラフ用紙と加工面が正確に重なるように慎重に行う必要があります。 そのために前述のように、切り取ったグラフ用紙の各辺が 1 mm 程度小さい方が、この作業が し易いと思います。 そして最後に私の場合は、千枚通しで穴開けの位置を押す力でポイントしていきます。 もちろんポンチも所有していますが、今回のケースのように樹脂系の材料の場合などには、 千枚通しがいいと思っています。 ポインティングがすべて終了したらグラフ用紙はもう必要ないため、加工面から剥がします。 後は通常のドリル作業に入ります。
そこで話を元に戻しますと、まず未使用のユニバーサルプリント基板を用意し、これを物差しとして使用するのです。 そして左上写真のように切り取った グラフ用紙に対して、鉛筆で穴位置をプリント基板の３穴（2.54 x 3 = 7.62 mm）ごとにポイントします。 この方法であればインチ目盛りの物差しから位置を写し取るよりも、 かなり正確にしかも簡単にポイントすることが可能です。 右上写真は鉛筆でのポインティングが終了したグラフ用紙を、ケースの加工面に貼り付けたところです。 ここでは透明なセロテープでは写真で分かり辛いため、 色が付いたビニールテープで貼っています。 後は前述のように、千枚通しで穴開けの位置をケースの加工面にポイントしていきます。 |
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| (主要部品： ＩＣ, トランジスタ等) | (データシート) | ||
| ＰＩＣマイコン | .................... | PIC16F886 | |
| トランジスタ | .................... | 2SC3669Y | |
| グラフィック液晶モジュール | .................... | SG12864A | |
| 超高精度クリスタルモジュール | .................... | KTXO-18S | |
| 部品表 | Excel ファイル (PerpetualCalendar_parts.xls) | ページトップ |
| ドットマトリクス LED 表示時計 | .......... | http://xyama.sakura.ne.jp/hp/MatrixLED_Clock.html |
| 電子工作の実験室 ／ グラフィック液晶表示器用ライブラリ | .......... | http://www.picfun.com/app24Hframe.html |
| 寝ても覚めてもPSoC ／ グラフィックLCD[SG12864A]について | .......... | http://blog.goo.ne.jp/mimipsoc/e/b25d80a77d17b8ea3a234b8a8b8c4d42 |
| 国立天文台 ／ 暦計算室 ／ トピックス ／ 1月1日あれこれ 等 | .......... | http://eco.mtk.nao.ac.jp/koyomi/topics/html/topics1994.html |
