173. ６桁ニキシー管時計（改良版）

	正面（外観）から見たところ	背面（外観）から見たところ

カバーを外して真上から見たところ　（ 拡大 ）	裏面を見たところ

	正面斜め上から見たところ	背面斜め上から見たところ

	左側面斜め上から見たところ	右側面斜め上から見たところ	左側面（外観）から見たところ	右側面（外観）から見たところ

以下はブルー LED 化改造後のケース外観と内部の様子です。

	正面（外観）から見たところ	背面（外観）から見たところ

	カバーを外して真上から見たところ　（ 拡大 ）

	正面斜め上から見たところ	背面斜め上から見たところ

	左側面斜め上から見たところ	右側面斜め上から見たところ	左側面（外観）から見たところ	右側面（外観）から見たところ

• 本機に電源を投入すると、"ピポッ" と開始ブザー音を出力後に、ブルー LED の簡単な点灯デモ (1) が８秒間行われ、続いて９から０までの数字を１秒間ずつ降順に更新しながら、ニキシー全管（６本）の ９〜０表示テストを計10秒間行う。
  
  
• 続いて、ブルー LED の簡単な点灯デモ (2) が約７秒間行われた後、プログラムのバージョン番号がニキシー管に約５秒間表示される。

  		バージョン番号　　[ _x.xx __ ]
  

  
  
• その後、ニキシー管、ブルー LED ともに１秒間 全桁消灯の後、カレンダーデータのバックアップが EEPROM から読み出され、本機内の各カウンタ（年、月、日、時、分、秒、曜日）にセットされて時計機能が開始され時間表示が行われる。
  
  
• 本機に初めて電源を入れたときには、プログラミングをしたときの初期値、"2024/01/01"、"00：00：00" が EEPROM に設定がされていて、これらは現在値とは異なるため、 後述のスイッチ操作による手順（ SET モードの機能と操作 を参照）で、現在の年月日、時分秒に設定をし直す必要がある。ちなみに "2024/01/01" は "月曜日" である。

  		年月日　[ 24.01.01 月曜 ]            時分秒　[ 午前 00:00:00 ]
  

  
  

• そのスイッチ操作による手順の説明の前に、本機における表示モードと本機の基本機能を先に説明をしておくと、本機には上述の時間表示の他に、年月日表示（年表示は西暦４桁の内、下２桁のみ表示）、気温表示の機能を持っている。

  		表示モード 0                         表示モード 1                         表示モード 2
  		時間表示　[ xx:xx:xx ]               年月日表示  [ xx.xx.xx ]             気温表示　[ __ xx.xx ]
  

  	時間表示 (16:40:27)		年月日表示 (2024.05.25 土曜)		気温表示 (24.3℃)

  
  
• なお、上の表示モード 0 〜 表示モード 2 の他に、オートモードの表示モード 3 もあって、これらは MODE / SET スイッチ を押すごとにモード番号が増加をし、ニキシー管に表示される内容が切り替わる。 そして表示モード 3 の次は 再び表示モード 0 に戻る。

  		┌─→ 時間表示 ─→ 年月日表示 ─→ 気温表示 ─→ オートモード ──┐
  		│　　(モード 0)　　 (モード 1)　　 (モード 2)　　  (モード 3）　　 │
  		│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　│
  		└─────────────────────────────────┘
  

• このとき、MODE スイッチを何度も続けて押していると、現在のモードがどれなのか分かり辛くなるときがあるため、MODE スイッチを押した直後に、ニキシー管の１桁目（最左端桁）にそのときのモード種類の番号（ 0 〜 3 の内のどれか）を、 約３秒間ブリンク表示をして知らせる。
  
  
• オートモード(表示モード 3) を選択したときには、表示モード 0 〜 表示モード 2 の個々の内容表示を、次図に示すように自動的に切り替えて、それぞれの表示を繰り返す。

  		毎05〜09秒と35〜39秒の間：　年月日表示
  		毎20〜24秒と50〜54秒の間：　気温表示
  		上記以外：　  　  　　　　  時間表示
  
  		(___: 時間表示、NNN: 年月日表示、KKK: 気温表示)
  
  		00        10        20        30        40        50        00
  		.    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .    .
  		_____NNNNN__________KKKKK__________NNNNN__________KKKKK_____
  

• なお、これらの表示モード 0 〜 表示モード 3 を表示しているときの状態を、表示モードとは別に NORMAL モード という。 そして、この NORMAL モード中のときにはニキシー管の表示だけではなく、 ブルー LED を次の表示パターン（○は点灯、●は消灯）によってその日の曜日を表し、１秒ごとに点灯、消灯を反転させながら繰り返し表示する。
  
  

  ブルー LED の桁 HH HL MH ML SH SL 曜 日 日 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 月 ● ○ ○ ○ ○ ○ 火 ○ ● ○ ○ ○ ○ 水 ○ ○ ● ○ ○ ○ 木 ○ ○ ○ ● ○ ○ 金 ○ ○ ○ ○ ● ○ 土 ○ ○ ○ ○ ○ ●		ブルー LED の桁 HH HL MH ML SH SL 曜 日 日 ● ● ● ● ● ● 月 ○ ● ● ● ● ● 火 ● ○ ● ● ● ● 水 ● ● ○ ● ● ● 木 ● ● ● ○ ● ● 金 ● ● ● ● ○ ● 土 ● ● ● ● ● ○
  初めの１秒間の表示パターン		次の１秒間の表示パターン

  
  
• このブルー LED の曜日表示は四六時中行われるので、煩わしく感じられるようなときがあるかもしれない。 そこで DOWN スイッチ を押しながら MODE / SET スイッチ を押すことによって、その表示をいつでも抑止することができる。 このスイッチ操作はトグル動作になっていて、押す度に 表示／非表示 を繰り返す。 ただし、このスイッチ操作は四六時中行われる曜日表示に限って有効であり、その他の一時的に行われるブルー LED 表示についてはその限りではない。
  
  
• 本機では１２／２４時間の両表示機能を持ち、通常の NORMAL モード中であれば TMODE / UP スイッチ を押すことによって、いつでも切り替えることができる。 すなわち、時間表示(表示モード 0) 中だけでなく、年月日表示(表示モード 1) 〜 オートモード(表示モード 3) 中であっても切り替えられる。 ただし、時間表示(表示モード 0) とオートモード(表示モード 3) の時間表示中以外のときには、切り替わったことを目で確認することはできない。
  
  
• 次に、２４時間表示と１２時間表示の両者の対応を示すが、本機では、２４時間表示では "時" の表示に "xx" と常に２桁で表示するのに対して、１２時間表示では先頭が "０" であった場合には、ゼロサプレスをして表示しないようにしている。

  		(24H)  00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 
  		(12H)  12  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11 12  1  2  3  4  5  6  7  8  9 10 11
  		       am am am am am am am am am am am am pm pm pm pm pm pm pm pm pm pm pm pm
  

• １２時間表示の場合には午前と午後との区別をさせるため、左列の :（コロン）の上側 LEDで AM を、また下側 LEDで PM を、１秒ごとに点滅を繰り返すことで、それぞれを表現している。

  					　　┌─ AM
  					　　↓
  		１２時間表示		[ xx：xx：xx ]
  					　　↑
  					　　└─ PM
  

  	(12H 表示例)　AM 01 : 23 : 45		(12H 表示例)　PM 01 : 23 : 45		(24H 表示例)　01 : 23 : 45

  
  
• ZERO / BACK スイッチ は、後述する SET モード中を除いた NORMAL モード中には、毎正時プラス・マイナス５分以内に押された場合に限り、00 分 00 秒に設定をするための ZERO スイッチとして機能 をする。
  
  
• SIGNAL スイッチ は、毎時の時報音を押すごとに有効／無効に交互に設定をする。 このときの設定状態は視覚的な表示がないため、有効になったときには "ピピピッ" 音を、無効になったときには "ブー" 音を、 それぞれ鳴らして知らせる。 なお、電源を投入した直後は有効状態に設定がされている。 また、有効に設定時には、時間表示(表示モード 0) 以外の表示モードにおいても、毎時の時報音は有効（鳴る）なので注意が必要である。
  
  
• 年月日カレンダー機能について、うるう年の計算は 2001年 〜 2399年までの範囲で対応している。 ただし、年の表示は下２桁のみになる。
  
  
• その他の機能として、周囲の明るさに応じてニキシー管の表示を減光するディマー機能を持ち、周囲が明るいときはニキシー管の表示も明るく、周囲が暗くなるとニキシー管も暗く表示される。
  
  
• 上の 本機の起動時の動作 で触れた、カレンダーデータのバックアップについて、次に述べる SET モードの機能と操作 で 年月日、時分秒の設定を変更した場合や、 毎日日付が更新された時点でも同様に、新たな年月日、時分秒、曜日のバックアップ値に更新され、EEPROM の内容が自動的に書き換えられる。
  
  
• これは、次回に電源を投入し直したときに、そのバックアップ値で年月日、時分、および 00秒からスタートし、大幅な設定変更の操作を避けるように、現在値とは常に１日以内になるようにバックアップ値を保っている。

• さて、ここで話を戻して、年月日、時分秒の設定を変更する手順としては、現在、NORMAL モード 中であれば、時間表示(表示モード 0) 〜 オートモード(表示モード 3) のどの内容が表示されている場合においても可能で、 まず、表示内容（表示モード）を切り替えるときのように "チョン押し" ではなく、同じ MODE / SET スイッチ を "長押し" することによって、年月日、時分秒を自由に変更することができる SET モード に移行をする。
  
  
• すなわち、MODE / SET スイッチ を５秒以上 "長押し" をしていると、"ピッ" というブザー音とともにニキシー管は全桁消灯して、ブルー LED が全桁 1/4 秒点灯 1/4 秒消灯の 0.5 秒周期でブリンク表示を始め、 NORMAL モードから SET モード に移行をしたことを知らせる。
  
  
  
• ユーザは、ブルー LED の全桁ブリンク表示を合図として MODE / SET スイッチから指を離すと、ブリンク表示をしていたブルー LED は全桁消灯し、現在、本機内部の各カウンタに設定がされている、"年月日６桁" が年月日の表示パターンでニキシー管に表示され、 かつ、先頭の "年２桁" がブリンク表示をして、これから設定変更を行う対象項目であることを知らせる。
  
  
• もし変更が必要であれば、UP スイッチ を押すごとに現在値より１ずつ増加し、また DOWN スイッチ を押すごとに１ずつ減少するので、適宜希望する値に変更をする。 また、このときの増減幅を大きくしたい場合には、UP スイッチ、 または DOWN スイッチを押したままにしていると、１秒当たり 4 〜 5 の増減幅で更新をするようになる。
  
  
• "年２桁" の変更が済んだら、再び MODE / SET スイッチ を押すと、次には "月２桁" にブリンク表示が移り、変更の対象項目も移動したことを示す。 同様に変更が必要であれば、UP スイッチ、または DOWN スイッチを押すことによって、 適宜希望する値に変更をする。
  
  
• 以降同様に、SET スイッチ を押すごとに "年"、"月"、"日"、"時"、"分"、"秒" と、変更の対象項目（２桁ずつのブリンク表示位置（~~））が移動するので、該当の項目を選択後 UP または DOWN スイッチ によって値を変更設定する。 このとき、"日" から "時" に対象項目が移動すると、時間表示パターンに切り替わる。 両者での見かけ上の違いは、各項目間の区切り記号表示が前者ではピリオド(.) 、後者ではコロン(:)となる。

  		"年" が選択　[ xx.xx.xx ]　　　　　　"月" が選択　[ xx.xx.xx ]　　　　　　"日" が選択　[ xx.xx.xx ]
  		 　  　　　　  ~~        　　　　　　 　  　　　　     ~~     　　　　　　 　  　　　　        ~~
  		"時" が選択　[ xx:xx:xx ]　　　　　　"分" が選択　[ xx:xx:xx ]　　　　　　"秒" が選択　[ xx:xx:xx ]
  		 　  　　　　  ~~        　　　　　　 　  　　　　     ~~     　　　　　　 　  　　　　        ~~
  

• なお、NORMAL モード時に１２時間表示が選択されていた場合、SET モードで "時"、"分"、"秒" を選択中には、左列の :（コロン）の 上側 LED点灯 + 下側 LED消灯 で AM を、上側 LED消灯 + 下側 LED点灯 で PM を、 それぞれ表現をする。
  
  
• そして、最後の "秒２桁" 設定後にもう一度 SET スイッチを押すことによって、変更された設定値（ "年" 〜 "秒" のすべて^* ）が 本機内部のバックアップ用 EEPROM に書き込まれる。 そして、年月日、時分秒の設定変更の処理が終了して、 SET モードから抜け出して再び NORMAL モード に移行をし、必ず時間表示(表示モード 0) に戻って、新たに設定し直した時分秒から時（とき）を刻み続ける。
  
  
  ^* "年" 〜 "秒" のすべて:　"年"、"月"、"日" が変更されれば "曜日" も変更するが、"曜日" についてはユーザが入力しなくても、プログラムが自動的に計算をした "曜日" 値を一緒に EEPROM に書き込む。
  
  
• この SET スイッチによって対象項目を選択中に、誤って希望する項目を通り過ぎてしまったような場合には、BACK スイッチ を押すごとに、ひとつずつ前の項目に戻ることができる。 これらの SET スイッチ、または BACK スイッチの操作と、各選択項目の関係を図に表すと次のようになる。

  	　　　　　　　　　　　　　　　　 BACK  　BACK  　BACK  　BACK  　BACK
  	　　　　　　　　　　　　　　　　 ←─ 　 ←─ 　 ←─ 　 ←─ 　 ←─
  	　　　　　　　　　　　　 SET  　 SET  　 SET  　 SET  　 SET  　 SET  　 SET
  	４つのどれかの表示モード ─→ 年 ─→ 月 ─→ 日 ─→ 時 ─→ 分 ─→ 秒 ─→ 時間表示モード(表示モード 0) 
  	　　　　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↑
  	　　　　　　　　　　　　　BACK└───────────────────┘
  

• また、SET モードに移行中に何らかの理由で、設定変更の処理を中止したいような場合には、SIGNAL / CANCEL スイッチ を押すことによって、それまでに設定変更されてきた各項目値はすべて破棄され、 EEPROM に書き込まれることはなく、再び NORMAL モード に移行をする。

• ２４→１２時間表示に変換のプログラムバグを修正 ( 2014/08/26 更新 )
  
  前バージョン（ Ver. 2.00 ）にはバグがありました。 症状としては、２４時間表示の場合には何ら問題はないのですが、 １２時間表示にすると、午後の８時台と９時台の場合に限り HL桁のニキシー管表示が消えてしまう ――― と言うものです。 このページを公開した直後にそのことに気が付いたのですが、既に他のコンテンツに専念していて、結果として修正するまでに２か月もかかってしまいました。
  
  原因は、２４時間表示を１２時間表示に変換するサブルーチン（cnv_24to12）内にありました。 h'20' - h'12' = h'0e' となるべきところを、 h'20' - h'12' = h'08' となると、勝手に誤った解釈をしていたことにありました。 プログラム内では BCDコードとしてデータを扱っていますが、 減算命令（SUBWF等）を実行させると、当然ではありますがバイナリで計算をします。
  
  そこで、h'0e' → h'08' 、h'0f' → h'09' となるように両者の場合に限り、h'0e' - h'06' = h'08' 、h'0f' - h'06' = h'09' と補正をしました。
  
  
• カレンダーデータのバックアップ機能を追加 ( 2014/09/05 更新 )
  
  "104. ドットマトリクス 5 x 7 2色 LED 表示時計" の "カレンダーデータのバックアップ機能の追加" で述べたまったく同じ理由から、この時計でもプログラム機能のバージョンアップを行ないました。
  
  
• うるう年計算のプログラムバグを修正 ( 2014/10/15 更新 )
  
  前バージョン（ Ver. 2.20 ）までにはバグがありました。 このデジタル時計には年月日表示の機能があるのですが、その時のうるう年の計算に誤りがありました。
  
  そのため、平年とうるう年での２月の最終日の表示がでたらめで、平年なのに 29日表示をしたり、逆にうるう年なのに 28日で終わってしまったりで、まともな動作を していなかったのを修正しました。 詳細は、ソースファイル中の month_days サブルーチンを参照してください。
  
  
• １２時間表示時の am / pm 表示の不具合とその他を修正 ( 2019/4/17 更新 )
  
  １２時間表示時の am / pm LED表示に一部誤りがありました。 私の認識違いからその LED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。
  
  またバグではありませんが、従来までは、１２／２４時間の両表示とも先頭の１桁目（左端）を、ゼロサプレス表示を行っていましたが、今回からは、ゼロサプレス表示は１２時間表示時のみで ２４時間表示時には行わないように修正をしました。 私作の他のデジタル時計との統一性と、１２／２４時間表示の区別の視認性を高めることを目的とします。
  
  
• ブルー LED 化改造とプログラムの全面入れ替え ( 2024/5/27 更新 )
  
  冒頭でも述べたように、新作の "200. ６桁ニキシー管時計 III" で採用をした、ブルー LED を用いたディスプレイ効果に気を良くして、本機でもそのブルー LED 化の改造を試みてみました。 また、ブルー LED 化の改造に伴うプログラムの部分追加だけではなく、今回の改造を機に、プログラム全体についてをまったく一新して別の物に入れ替えました。 したがって、従来の本機と比べると各スイッチの機能や操作性にも改善を図っています。 詳細は 機能概要と使用法 等をご覧ください。
  
  
• 旧バージョンでの潜在的に潜んでいた不具合を修正 ( 2024/5/29 更新 )
  
  ブルー LED 化改造を行わないで旧バージョンのまま使用を続ける方には、上述の カレンダーデータのバックアップ機能を追加 ( 2014/09/05 更新 ) で行った機能追加のプログラムに手抜かりがあったため、それ以来、潜在的な不具合要因になっていた旧バージョンのプログラムを修正しました。 詳細は、別ページ "174. グラフィック液晶表示 万年カレンダー" の "潜在的に潜んでいた不具合を修正" を参照してください。 なお、修正プログラムについては、次の <参考> 旧バージョン:　Ver. 2.41 に収録をしてあります。
  
  
• ある条件下で起こる不具合を修正 ( 2024/6/26 更新 )
  
  SETモードで "年月日" や "時分秒" を設定し直して、再び NORMALモードに戻るときに、予め SIGNAL スイッチによる設定が有効で、毎時の時報音が鳴る状態に設定がされていたとき で、 なおかつ、"時分秒" の設定を毎正時（ xx 時 00 分 00 秒）に設定をしたとき に限り、不具合が発生する ― という現象を修正しました。
  
  （ xx 時 00 分 00 秒）の最後の 00 秒を設定後に、SET スイッチを押すことによって、それまでに入力をした "年月日" や "時分秒" が新たな設定値として有効になるのですが、 このとき、00 分 00 秒 ということで正報音の "ポッ〜〜ン" という時報音の出力を伴いますが、その後、ニキシー管、ブルー LED のすべてが消灯したままで、時計としては機能しなくなってしまう（暴走） ― というものです。
  
  原因は、スタックメモリのオーバーフローにありました。 そのときの各サブルーチンとスタックの使用状態を、図に表すと次のようになります。 正報音の "ポッ〜〜ン" という時報音が鳴っている間にも、 本機では 0.32 msec の周期でタイマー０割り込みが掛かってきます。

  (main) → xtime_monitor → alarm_sound → buzzer_poon → buzzer_po_1_4 → buzzer_control → wait_xxms → (interrupt) → bcd_ssmmhh_inc → inc_bcd
         (1)              (2)            (3)            (4)              (5)               (6)          (7)            (8)               (x)
  

  このように、サブルーチンコールのネストが 8 回を超えてしまっていますが、PIC16F ファミリ（本機では PIC16F873A を使用）では、スタックメモリが 8 レベル分しか存在しないため、オーバーフローを起こして暴走状態になります。
  
  そこで、これらのネスト回数を全体で 8 回以下に抑えるために、その対策として、サブルーチンを呼ぶ方と呼ばれる方の関係が、１対１になっている (1) 、(2) 、(3) 、(8) のどこかでサブルーチンコールを止めるように対処します。 今回は１か所で良いのですがスタックに余裕を持たせるために、(1) でのサブルーチンコール（xtime_monitor）を止めて、ここには xtime_monitor の内容コードを直接埋め込み、また、(2) では（alarm_sound）へ goto で飛んで goto で main 側に戻るように変更をしました。
  
  なお、修正プログラムについては、次の最新バージョン:　Ver. 3.01 に収録をしてあります。