Arduino 大気圧センサ(BME280) 7セグメントLED センサ値異常

Question

Arduino 大気圧センサ(BME280)を用いて大気圧を測定し、7セグメントLEDに表示する.

表題の通り, ArduinoにBME280を使用し大気圧を取得, そのデータを用いて7セグメントLEDを制御するシステムの製作を行っています.
BME280はシフトレジスタを用いてI2C通信を行い, SCL, SDAポートに接続しています.
Wire.hとSparkFunBME280.hを使用しました.

7セグメントは大型の物なので, 電源を別に用意し, トランジスタアレイのシンクドライバとソースドライバを用いてドライブしています.

実際にBME280のみを使用し, 7セグドライブに関する記述を消去したプログラムでは, 正常な大気圧を取得できています.
また, 4桁の7セグメントも任意の数字を表示する事に成功しています.

発生している問題

それぞれが問題なく, 動作することを確認できたので, BME280より受け取った大気圧データを7セグメント制御に使うプログラムを組んだところ, 大気圧のデータが他の大気圧計1008hPaを出力しているところ, 製作したシステムでは960hPaくらいを出力してしまいました.

該当のソースコード

これは, 最初に製作した割り込みを使用したプログラムです.

#include <MsTimer2.h>
#include <Wire.h>
#include "SparkFunBME280.h"

BME280 sensor;

const unsigned int digit[]={8,9,10,11}; 
const unsigned int segment[]={0,1,2,3,4,5,6}; 
const unsigned int digit_pins = sizeof(digit)/sizeof(digit[0]);
const unsigned int segment_pins = sizeof(segment)/sizeof(segment[0]);

const unsigned int interrupt_ms = 1; 
const unsigned int digit_interval = 50; 

unsigned int pressure = 0;

unsigned int digit1 = 0;
unsigned int digit10 = 0;
unsigned int digit100 = 0;
unsigned int digit1000 = 0;

const int data[10][7]= { 
  {1,1,1,1,1,1,0},  //0  
  {0,1,1,0,0,0,0},  //1
  {1,1,0,1,1,0,1},  //2
  {1,1,1,1,0,0,1},  //3
  {0,1,1,0,0,1,1},  //4
  {1,0,1,1,0,1,1},  //5
  {1,0,1,1,1,1,1},  //6
  {1,1,1,0,0,0,0},  //7
  {1,1,1,1,1,1,1},  //8
  {1,1,1,1,0,1,1}   //9
};

void get_pressure(){
    pressure = (double)((sensor.readFloatPressure() / 100.0)+0.5); 
    //#1 
    digit1000 = (int)pressure / 1000;
    digit100 = (int)(pressure - (digit1000 * 1000)) / 100;
    digit10 = (int)(pressure - (digit1000 * 1000) - (digit100 * 100)) / 10;
    digit1 = (int)(pressure - (digit1000 * 1000) - (digit100 * 100) - (digit10 * 10)); 
  }
}

void clear_digit(){
  for(unsigned int j = 0 ; j < digit_pins ; j++){
    digitalWrite(digit[j], LOW);
  }
}
void clear_segment(){
  for(unsigned int k = 0 ; k < segment_pins ; k++){
    digitalWrite(segment[k], LOW);
  }
}

void display_segment(unsigned int number){
  for (unsigned int i = 0 ; i < segment_pins ; i++){
    if(data[number][i] == 1){
      digitalWrite(segment[i], HIGH);
    }else{
      digitalWrite(segment[i], LOW);
    }
  }
}

void display_main(){
  clear_digit();
  clear_segment();

  for(unsigned int l = 0 ; l < digit_pins ; l++){

    clear_digit();
    clear_segment();
    
    if(l == 0){
      if(digit1000 == 0){
        digitalWrite(digit[l], LOW);
        delayMicroseconds(digit_interval);
      }else{
        digitalWrite(digit[l], HIGH);
        display_segment(digit1000);
        delayMicroseconds(digit_interval);
      }
    }
    if(l == 1){
      digitalWrite(digit[l], HIGH);
      display_segment(digit100);
      delayMicroseconds(digit_interval);
    }
    if(l == 2){
      digitalWrite(digit[l], HIGH);
      display_segment(digit10);
      delayMicroseconds(digit_interval);
    }
    if(l == 3){
      digitalWrite(digit[l], HIGH);
      display_segment(digit1);
      delayMicroseconds(digit_interval);
    }
  }   
}
  
void setup() {
  Wire.begin();
  sensor.beginI2C(); 
  for(unsigned int i =0 ; i < digit_pins ; i++){
    pinMode(digit[i],OUTPUT);
    digitalWrite(digit[i], LOW);
  }
  for(unsigned int i =0 ; i < segment_pins ; i++){
    pinMode(segment[i],OUTPUT);
    digitalWrite(segment[i], LOW);
  }

  MsTimer2::set(interrupt_ms, display_main);
  MsTimer2::start();

}

void loop() {    
  get_pressure();
  delay(1000);
}

試したこと

割り込みが悪さをしている可能性を考えて, 割り込みを使わないプログラムを作りましたが, これもダメです.
(ソースコード抜粋)

void setup() {
  Wire.begin();
  sensor.beginI2C(); 
  
  for(unsigned int i =0 ; i < digit_pins ; i++){
    pinMode(digit[i],OUTPUT);
    digitalWrite(digit[i], LOW);
  }
  for(unsigned int i =0 ; i < segment_pins ; i++){
    pinMode(segment[i],OUTPUT);
    digitalWrite(segment[i], LOW);
  }
}

void loop() {  
  current_micros = micros();
  if(current_micros - previous_micros >= interval){
    get_pressure();
    previous_micros = current_micros;
  }
  display_main();
}

最初のソースコードの, get_pressure()内のコメントアウト#1に, pressure = x;(xは4桁の任意の数字)とすると,
セグメントには, 任意の数字が表示できました.

const unsigned int segment[]={0,1,2,3,4,5,6}; 宣言している使用するピンの0,1を空け,
シリアル通信を9600で実施.
get_pressure()の中でdigit1000,100,10,1を送信したところ, モニタではおかしい値(960位)が出力されます.

7セグメントに関する記述をすべて消去し, シリアル通信にて, digit1000~1を送信したところ正しい値が出力されました.

電圧不足を疑い, 電源をUSB→ACアダプタに変更しましたが, 改善はありませんでした.

個別では, それぞれ目的通りの動作をしていますが, 組み合わせるとセンサ値がバグります.

実際に大気圧が変動すると, 960から動きます.

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

使用デバイス
Arduino uno R3, AE-BME280, AE-PCA9306

Answer 1

できるだけ「小さな変更」で原因のあぶり出しをしないと、なにがなんだかわからなくなってしまうと思いますが...

シリアル通信を9600で実施.
(略)
7セグメントに関する記述をすべて消去

ここはちょっと飛躍がないでしょうか。例えば、

void display_segment(unsigned int number){
  for (unsigned int i = 0 ; i < segment_pins ; i++){
//    if(data[number][i] == 1){
    if(0){
      digitalWrite(segment[i], HIGH);
    }else{
      digitalWrite(segment[i], LOW);
    }
  }
}

とするだけでLEDは全消灯になるでしょうから、それを試してみては。

7セグメントは大型の物なので, 電源を別に用意し

のあたり、気を使ったところなら一応回路図も見たいですね。LEDにはセグメント当たりどれだけ電流を流しているのですか?
それと、BME280は5Vは掛けられなかったと思いますが、I2Cバスはどうしていますか? レベルコンバータ入リ?

Answer 2

回路図がわからないのでアレですが、表示させると測定値が低くなる、というなら、表示機への電流でセンサの電源電圧が変動してるんじゃないでしょうか。
オシロスコープを用意して、電源電圧の波形がどう変化するのかを見ていきましょう