高校生ものづくりコンテスト関東地区予選会(東京)

電子回路組立部門

平成 29 年 8 月 16 日

１ システム構成『制御用コンピュータ(4)』に『設計製作回路(1)』と『制御対象回路(2)』を接続し，その『制御プログラム(3)』を作成し，コンピュータ制御システムを完成させる。
制御用コンピュータ(4)(開発環境)
制御プログラム(3)(言語は自由)設計製作回路(1)(競技時間内に設計･製作)

接続ケーブル ２

接続ケーブル １
接続ケーブル ３
電 源

制御対象回路(2)(大会当日配布)

２ 設計・製作する回路
次の条件を満たす入力回路を設計・製作しなさい。
(1) 下図に示したフォトICダイオード【以下，フォトIC】(PHSW)，トグルスイッチ(TGSW) ，タクトスイッチ(TCSW)による入力回路を設計・製作する。
ＩＣピッチ１列５ピン

①ＧＮＤ

②

フォトＩＣPHSW③

トグルスイッチ
TGSW④タクトスイッチ
TCSW

⑤５ Ｖ

(2) タクトスイッチ(TCSW)を操作することによりHigh/Lowが変化し，押さないときはLow，押したときはHighの信号が出るようにする 。
(3) 支給された方眼紙(Ａ４)に入力回路図を書く。
(4) 支給された部品を使用して，設計した入力回路を製作する。
(5) トグルスイッチ(TGSW)は，製作した入力回路の部品面の’ H ’ 側に，配布されたシ－ルを貼る。
(6) 入力回路の支持に用いるネジおよびスペ－サは，右図のように取り付ける。
-1-

部品面

ハンダ面

３ 作成するプログラム(1) ７セグメントＬＥＤの表示は以下のようにする。
ｱ) 表示状態(赤が点灯状態)
ｱ) ※以下の表示のほか，問題に応じて指示されたとおり表示させること。

“０” “１” “２” “３” “４” ”５” ”６” ”７” ”８” ”９”“Ａ” “Ｂ” “Ｃ” “Ｄ” “Ｅ” ”Ｆ” ”消灯 ”Ｈ” ”Ｌ” ”-”ｲ) 左右の表示
左右の指示がある場合には，指示された側に表示させること。
例)
左の７セグメントＬＥＤに“０”を表示
７セグメントＬＥＤに“２９”を表示(2) ステッピングモータおよびＤＣモータの回転は，目視および触って確認できることとする。
また，時計回りおよび反時計回りは以下のとおりとする。

ステッピングモータ

矢印方向から見て反時計回り

時計回り

ＤＣモータ

(3) 圧電スピーカの出力については，はっきりとその高音・低音が聞き分けられる音を出力すること。また審査員にも聞こえる可聴周波数で出力すること。

ピーッ！

ビ～～ッ！

（高い音）

（低い音）

-2-注意事項 下に書いてある注意事項により，各課題を実行すること。
１ 全ての課題で，特に指示がない場合の初期状態は次のとおりです。
(1) フォトＩＣ(PHSW)は『受光』(2) タクトスイッチ TCSW は『OFF』(3) トグルスイッチ TGSW は『L』側(4) 各モータは停止(5) 圧電スピーカは停止，音を出していない(6) ７セグメントＬＥＤは消灯

２ 入力の状態は次のとおりです。
(1)タクトスイッチ(TCSW)ｱ) 『ON』はタクトスイッチを押している間です。
ｲ) 『OFF』はタクトスイッチを離している（触れていない）間です。
ｳ) 『ON』
・『OFF』はタクトスイッチを押した後，離すことです。

(2)トグルスイッチ(TGSW)ｱ) 『H』はトグルスイッチのレバ-がＨ側（シ-ル添付あり）に倒れている状態。
ｲ) 『L』はトグルスイッチのレバ-がＬ側（シ-ル添付なし）に倒れている状態。
ｳ) 『H』
・『L』はトグルスイッチをＨ側に倒した後，Ｌ側に倒すこと。
(3) フォト IC(PHSW)ｱ) 『遮光』はフォトＩＣが光を遮光されている状態。
ｲ) 『受光』はフォトＩＣが光を受光している状態。
ｳ) 『遮光』・『受光』はフォトＩＣが光を１回遮光して，受光した状態。

-3-

３ その他の状態
ｱ） ７セグメントＬＥＤはちらつきがないように表示させること。
特に，モータ回転中に７セグメントＬＥＤがちらつき無く表示していること。
ｲ） 入力状態が変化する時は指示が無い限り，直前の状態を保つこと。
例 ７セグメントＬＥＤに“００”と表示している時，タクトスイッチを『ON』・『OFF』した『OFF』のタイミングで変化させる場合，『ON』の状態では“００”と表示を保つなど。
ｳ） ７セグメントＬＥＤの表示の点滅は，目で見てはっきりと点灯と消灯が分かること。
ｴ） 各モータの回転は，スム-ズに指示された方向に回転し続けること。
ｵ） 圧電スピーカの音が鳴るとは，連続した音が続く事を言い，断続ではない。
断続の時は，およその出力時間を指示する。
ｶ） その他 各課題で具体的に指示する。

４ 全ての課題で，条件にない不要な出力（表示や動作）をしない。

-4-

第１３回

高校生ものづくりコンテスト
電子回路組立部門
関東地区予選 東京大会

課

題

１．課題は 課 題 １ から 課 題 ９ まであります。
２．指示があるまで，この表紙を開かないでください。

期 日 平成 29 年 8 月 16 日（水）場 所 す み だ 産 業 会 館
学校名番 号氏 名

課題１(1) タクトスイッチ(TCSW)を操作することによりHigh/Lowが変化し，押さないときはLow，押したときはHighの信号が出るようになっているか動作確認をおこなう 。
(ｱ) 製作した入力回路を，接続ケーブル 1 で Checker(チェッカー)の入力端子(INPUT)に接続しなさい。ただし，5V と GND を間違えないように注意し，番号通りに接続すること。
(ｲ) Checker(チェッカー)の電源端子(DC IN)に，接続ケーブル 3 を接続しなさい。
(ｳ) Checker(チェッカー)に各ケーブルを接続するときには，Checker(チェッカー)の回路図を参考にしなさい。
(ｴ) Checker(チェッカー)に接続されている赤色，黄色，緑色のショート端子(ジャンパーピン)は，設定を変更しないこと。
(ｵ) タクトスイッチ(TCSW)が『OFF』の場合，Checker(チェッカー)の赤色 LED が消灯する。
(ｶ) タクトスイッチ(TCSW)が『ON』の場合，Checker(チェッカー)の赤色 LED が点灯する。

課題２
(1)

プログラムを実行すると，右の7セグメントLEDに”2”と”9”が約1秒間隔で，交互に表示する。
(2) プログラムを実行したとき，初めに表示されるのは”2”とする。
(3) 左の7セグメントLEDは消灯とする。
プログラム実行時

右の 7 セグメント LED に約 1 秒間隔で，交互に表示

課題３(1) プログラムを実行した後，以下の(2)(3)のように動作させる。
(2) フォトＩＣ(PHSW)が『受光』のとき，圧電スピーカが低音で鳴る。
(3) フォトＩＣ(PHSW)が『遮光』のとき，圧電スピーカが高音で鳴る。
(ｱ)

高音・低音が聞き分けられる音を出力すること。また審査員にも聞こえる可聴周波数で出力すること。審査員が聞き分けられなかった場合，不正解とする。
-1-課題４
下記の問題①～⑤について答えなさい。その答えの数値を指定された通りに，左右の７セグメントＬＥＤに表示する。
問題①
問題②
問題③
問題④
問題⑤

(62)１6 の 16 進数を 10 進数に変換しなさい。
(534)6 の 6 進数を 16 進数に変換しなさい。
2 バイトは何ビットか答えなさい。
5 ビットで表現できる情報は，最大で何通りか答えなさい。
(2017)１０ の 10 進数を 2 進数で表現するには何ビット必要か答えなさい。

(1) プログラムを実行した後，タクトスイッチ(TCSW)を『ON』・『OFF』する毎に，問題①～⑤の答えの数値が問題番号順(問題①→問題②→問題③→問題④→問題⑤)に左右の７セグメントＬＥＤに表示されるようにする。
(ｱ) プログラムを実行したとき，左右の７セグメントＬＥＤは“消灯”とする。
(ｲ) 表示変化のタイミングは，タクトスイッチ(TCSW)を『ON』した時とする。
(ｳ) 答えの数値が 1 けたの場合は，左の７セグメントＬＥＤは“消灯”させ，右の７セグメントＬＥＤに答えの数値を表示させる。
(ｴ) 問題③～⑤の答えの数値は 10 進数表示とする。
(ｵ) 問題⑤の答えの数値を表示した後は，タクトスイッチ(TCSW)を 『ON』
・『OFF』しても表示は変化しない。
(ｶ) 問題の答えに関わる質問は受け付けない。

-2-

初期状態

TCSW『ON』
・『OFF』

左右の 7 セグメントＬＥＤ
問題番号順(問題①→問題②→問題③…)に答えの数値を表示

左右の 7 セグメントＬＥＤ
問題⑤の答えの数値を表示
後左右の 7 セグメントＬＥＤ表示維持

-3-

課題５
(1) タクトスイッチ(TCSW)を『ON』すると，右の７セグメントＬＥＤに“9”を表示する。
(2) タクトスイッチ(TCSW)を『ON』
・『OFF』する毎に，表示されている数値が 1 ずつ減少する。
(ｱ)
(ｲ)
(ｳ)
(ｴ)
(ｵ)
(ｶ)
(ｷ)
(ｸ)

プログラムを実行したとき，左右の７セグメントＬＥＤは“消灯”とする。
(1)の“9”を表示した直後はタクトスイッチ TCSW を『OFF』しても減少しない。
表示変化のタイミングは，タクトスイッチ TCSW を『OFF』した時とする。
表示は“0”で停止し，そのまま表示を維持する。
表示されている数値が素数の時，ステッピングモータが回転し続ける。
表示されている数値が素数でない時，ステッピングモータは停止する。
ステッピングモータの回転方向は時計回りとする。
「素数とはなんですか？」など，問題に関わる質問は受け付けない。

初期状態

TCSW『ON』

右の 7 セグメントＬＥＤ“9”を表示TCSW『ON』
・『OFF』

TCSW『ON』
・『OFF』
右の 7 セグメントＬＥＤ

表示が“1”ずつ減少

表示が素数の時表示が“0”

ステッピングモータ回転

7 セグメントＬＥＤ表示維持（時計回り）-4-課題６(1) プログラム実行した後，７セグメントＬＥＤに “- -”と表示する。
(2) フォトＩＣ(PHSW)を『遮光』・『受光』する毎に，次の様に表示する。
(ｱ) “- -”→“Ｌ -”→“- Ｌ”→“Ｈ -”→“- Ｈ”→“- -”（元に戻り，以降繰り返す。
）(ｲ) 表示変化のタイミングは，フォトＩＣ(PHSW)を『遮光』した時とする。
(3) タクトスイッチ TCSW を『ON』すると，表示された状態に応じて各モータが次のように回転する。フォトＩＣ(PHSW)の『受光』および『遮光』に関係なく回転する。
(ｱ)
(ｲ)
(ｳ)
(ｴ)
(ｵ)
(ｶ)
(ｷ)

左の７セグメントＬＥＤが“L”のとき，ステッピングモータが低速回転する。
左の７セグメントＬＥＤが“H”のとき，ステッピングモータが高速回転する。
右の７セグメントＬＥＤが“L”のとき，ＤＣモータが低速回転する。
右の７セグメントＬＥＤが“H”のとき，ＤＣモータが高速回転する。
左の７セグメントＬＥＤが“-”のとき，ステッピングモータが停止する。
右の７セグメントＬＥＤが“-”のとき，ＤＣモータが停止する。
モータが動作しているときは，フォトＩＣ(PHSW)の入力操作はおこなわないものとする。
(ｸ) 回転速度の違いは審査員の目視でわかるようにすること。
(4) トグルスイッチ(TGSW)の操作により，回転方向が変化する。
(ｱ) トグルスイッチ TGSW が『L』のとき，時計回りに回転する。
ただし，モータ回転速度は変化させない。
(ｲ) トグルスイッチ TGSW が『H』のとき，反時計回りに回転する。
ただし，モータ回転速度は変化させない。
(5) 各モータ回転中も７セグメントＬＥＤは表示をし続けること。

-5-

７セグメントＬＥＤ 表示維持
初期状態は“- -”PHSW『受光』PHSW『遮光』７セグメントＬＥＤの表示が変化

TCSW『ON』

７セグメントＬＥＤ，表示し続ける。
TCSW『ON』

７セグメントＬＥＤの表示に合わせ，各モータ回転。
TGSW『L』のとき時計回り
TGSW『H』のとき反時計回り

-6-

課題７
(1) プログラムを実行した時，左右の７セグメントＬＥＤに“AF”と 16 進数の表示をする。
(2) トグルスイッチ(TGSW)を『H』・『L』する毎に，右の７セグメントＬＥＤがカウントアップする。タクトスイッチ(TCSW)を『ON』
・『OFF』する毎に，左の７セグメントＬＥＤがカウントダウンする。
(ｱ) 表示変化のタイミングは，トグルスイッチ(TGSW)を『L』，タクトスイッチ(TCSW)を『OFF』した時とする。
(ｲ) カウントアップの表示は“A”→“B”→“C”→“D”→“E”→“F”となるようにし，“F”の後は“A”に戻る。
(ｳ) カウントダウンの表示は“F”→“E”→“D”→“C”→“B”→“A”となるようにし，“A”の後は“F”に戻る。
(3) トグルスイッチ(TGSW)を『H』とタクトスイッチ(TCSW)を『ON』した時，左の７セグメ
ント LED に表示されている 16 進数と，右の７セグメント LED に表示されている 16 進数の積を 16 進数で表示し，圧電スピーカが，次の様な動作をする。
(ｱ) 積が偶数ならば，圧電スピーカが高音で鳴る。
(ｲ) 積が奇数ならば，圧電スピーカが低音で鳴る。
(ｳ) トグルスイッチ(TGSW)が『L』もしくはタクトスイッチ(TCSW)が『OFF』になると圧電スピーカは停止し，７セグメント LED は直前の状態に戻る。
(ｴ) この時のトグルスイッチ(TGSW)『L』，タクトスイッチ(TCSW)『OFF』では，カウントの変化は起こらない。
(4) 上記の動作は，繰り返し実行できる。

-7-

7 セグメントＬＥＤ表示維持

初期状態は“AF”

TGSW『H』
・『L』

TCSW『ON』
・『OFF』

右の 7 セグメントＬＥＤ表示

左の 7 セグメントＬＥＤ表示

カウントアップ

カウントダウンTGSW『H』

TGSW『L』
またはTCSW『OFF』

かつTCSW『ON』

左右の 7 セグメントＬＥＤの数値の積を表示
圧電スピーカの出力

-8-

課題８
(1) プログラム実行した後，左右の７セグメントＬＥＤが下図の様に約 1 秒間隔で点灯し続ける。
初期状態
状態 1

1 秒後
状態 2

1 秒後
状態 3

1 秒後
状態 4

1 秒後
状態 5

1 秒後
状態 6

状態 1に戻る(2) タクトスイッチ(TCSW)を 5 秒以上『ON』し，『OFF』したときに，左右の７セグメントＬＥＤが(1)の明るさより暗く表示される。
状態 1 で変化した時

1 秒後
状態 2

1 秒後
状態 3

1 秒後
状態 4

1 秒後
状態 5

1 秒後
状態 6状態 1に戻る

(ｱ) この変化は，(1)の表示されている状態から，(2)の変化に移る。
(ｲ) 表示変化のタイミングはタクトスイッチ(TCSW)を『OFF』した時とする。
(ｳ) (2)の変化の時に再度タクトスイッチ(TCSW)を 5 秒以上『ON』し，『OFF』すると(1)の変化に戻る。
(ｴ) タクトスイッチ(TCSW)を『ON』しているとき，左右の７セグメントＬＥＤの表示は(1)(2)の動作をし続ける。
(ｵ) この動作は繰り返し実行出来る。
例 タクトスイッチ(TCSW)を 5 秒以上『ON』し，『OFF』したタイミングが(1)の状態 2 だったときの例を以下に示す。
タクトスイッチ(TCSW)が『OFF』した瞬間，(2)の状態 6 に変化する。
左右の７セグメントＬＥＤが(1)の明るさより暗くなり，回転方向も変化することになる。
TCSW が『ON』のとき，約 1 秒間隔で点灯し続ける。

・・・

1秒後

1秒後

TCSW を 5 秒以上『ON』し，『OFF』した瞬間変化

明るさと回転方向が変化する。

1秒後

1秒後

(3) フォトＩＣ(PHSW)を３秒以上『遮光』し『受光』すると，ＤＣモータが回転する。
(ｱ) 左右の７セグメントＬＥＤの表示は(1)(2)の動作をし続ける。

-9-

・・・

(ｲ) ＤＣモータの回転方向は次の通りとする。
(ｲ) 左右の７セグメントＬＥＤの変化が(1)の時は時計回りに高速回転し，(2)の時は反時計回りに低速回転する。回転の速度は違いがわかるようにはっきりさせること。
(ｳ) ＤＣモータが回転している時に再度，フォトＩＣ(PHSW)を３秒以上『遮光』し『受光』すると，ＤＣモータが停止する。
(4) 上記の動作は，繰り返し実行出来る。

7 セグメントＬＥＤが7 セグメントＬＥＤが暗く指示された様に表示を繰り返す。

指示された様に表示を繰り返す。
TCSW5 秒以上『ON』し『OFF』

PHSW3 秒以上『遮光』し『受光』PHSW3 秒以上『遮光』し『受光』

ＤＣモータ

ＤＣモータ

ＤＣモータ

時計回り高速回転

停止

反時計回り低速回転

PHSW3 秒以上『遮光』し『受光』PHSW3 秒以上『遮光』し『受光』- 10 -課題９(1) プログラムを実行したとき，左右の７セグメントＬＥＤに“00”と表示をする。
(2) タクトスイッチ(TCSW)を『ON』している間，ステッピングモータが時計回りに回転する。
ステッピングモータが180°回転毎に左の７セグメントＬＥＤを1ずつカウントアップする。
(ｱ) カウントアップの表示は“0”→“1”→“2”→“3”→“4”→“5”→“6”→“7”→“8”→“9”とする。
(ｲ) “9”で停止し，ステッピングモータも停止する。
(ｳ) カウントアップは回転中のみ行われ，モータ停止中はカウントも停止する。
(ｴ) タクトスイッチ(TCSW)を『OFF』にすると，左の７セグメントＬＥＤの表示は維持したままステッピングモータは停止する。
(3) トグルスイッチ(TGSW)を『H』している間，ＤＣモータが時計回りに回転する。
回転開始直後から１秒毎に右の７セグメントＬＥＤを 1 ずつカウントアップする。
(ｱ) カウントアップの表示は“0”→“1”→“2”→“3”→“4”→“5”→“6”→“7”→“8”→“9”とする。
(ｲ) “9”で停止し，ＤＣモータも停止する。
(ｳ) カウントアップは回転中のみ行われ，モータ停止中はカウントも停止する。
(ｴ) トグルスイッチ(TGSW)を『L』にすると，右の７セグメントＬＥＤの表示は維持したままＤＣモータは停止する。
(ｵ) タクトスイッチ(TCSW)『ON』とトグルスイッチ(TGSW)『H』を同時にさせる動作はおこなわないものとする。
※(2)(3)の動作は繰り返し実行出来る。
(4) タクトスイッチ(TCSW)『OFF』かつトグルスイッチ(TGSW)『L』のとき，フォトＩＣ(PHSW)
を『遮光』し『受光』すると，左右の７セグメントＬＥＤの表示が点滅する。
(5) 左右の７セグメントＬＥＤが点滅中に，タクトスイッチ(TCSW)を『ON』した瞬間に，次の動作を番号順(①→②→③…)に行う。
① 左の７セグメントＬＥＤは点滅が停止して点灯する。右の７セグメントＬＥＤはそのまま点滅し続ける。
② 左の７セグメントＬＥＤ点灯後，ステッピングモータが反時計回りに回転し，90°回転毎に左の７セグメントＬＥＤがカウントダウンする。
カウントダウンの表示は，表示されている数値から 1 ずつ減少し，“0”になると停止して，表示を維持する。
③ 左の７セグメントＬＥＤが“0”になるまでステッピングモータが回転し続ける。
④ 左の７セグメントＬＥＤが“0”になり，ステッピングモータ停止後，左の７セグメントＬＥＤが点滅し，右の７セグメントＬＥＤが点灯する。
- 11 -

⑤ 右の７セグメントＬＥＤが点灯後，ＤＣモータが反時計回りに回転し，約１秒毎に右の７セグメントＬＥＤがカウントダウンする。カウントダウンの表示は，表示されている数値から 1 ずつ減少し，“0”になると停止して，表示を維持する。
⑥ 右の７セグメントＬＥＤが“0”になるまでＤＣモータが回転し続ける。
⑦ 右の７セグメントＬＥＤが“0”になり，ＤＣモータ停止後，左右の７セグメントＬＥＤの表示は “00”となり，点滅が停止し点灯する。
⑧ ７セグメントＬＥＤの表示が“00”になると，圧電スピーカが，低音，高音の順で３回繰り返す。音はそれぞれ，約２秒間鳴らすこと。
つまり，（低音で約２秒間鳴る → 高音で約２秒間鳴る）×３セット となる。
⑨ 圧電スピーカ停止後，初期状態に戻る。
※番号①～⑧の動作中は，タクトスイッチ(TCSW)，トグルスイッチ(TGSW)，フォトＩＣ(PHSW)の入力操作はおこなわないものとする。
※高音・低音が聞き分けられる音を出力すること。また審査員にも聞こえる可聴周波数で出力すること。審査員が聞き分けられなかった場合，不正解とする。

- 12 -

７セグメントＬＥＤ 表示
初期状態は“00”TCSW『ON』

TGSW『H』

ステッピングモ―タ時計回り回転

ＤＣモ―タ時計回り回転

左の７セグメントＬＥＤは 180°毎に右の７セグメントＬＥＤは１秒毎に左の 7 セグメントＬＥＤがカウントアップ

右の 7 セグメントＬＥＤがカウントアップ（最大“9”まで）（最大“9”まで）

TCSW↑『ON』

TGSW↑『H』↓『OFF』↓『L』
状態維持
PHSW『遮光』・『受光』左右の７セグメントＬＥＤ点滅
TCSW『ON』
ステッピングモ―タ反時計回り回転
左の７セグメントＬＥＤ点灯，右の７セグメントＬＥＤ点滅し続ける
90°毎に左の 7 セグメントＬＥＤがカウントダウン（“0”まで継続）

DC モ―タ反時計回り回転
左の７セグメントＬＥＤ点滅，右の７セグメントＬＥＤ点灯
１秒毎に右の 7 セグメントＬＥＤがカウントダウン（“0”まで継続）

左右の７セグメントＬＥＤ“00”を表示，点滅停止

圧電スピーカが，低音，高音の順で３回繰り返す。
音はそれぞれ，約２秒間鳴らす- 13 -