高校生ものづくりコンテスト関東地区予選会(千葉)電子回路組立部門

課題

平成 26 年 8 月 5 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)設計製作回路(1)

接続ケーブル ２(開発環境)(競技時間内に設計･製作)

制御プログラム(3)(言語は自由)接続ケーブル １
接続ケーブル ３

制御対象回路(2)電 源(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) 下図に示した黒のタクトスイッチ，赤のタクトスイッチ，フォトＩＣダイオード（以下、フォトＩＣ）による入力回路を設計・製作する。
ＩＣピッチ１列５ピン

①ＧＮＤ

○

○

○

○

○

①

②

③

④

⑤

② 黒のタクトスイッチ ③ 赤のタクトスイッチ ④(2) 支給される方眼紙(Ａ４)に入力回路図を書く。

フォトＩＣ⑤

部品面(3) 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。
(4) 入力回路の支持に用いるネジおよびナットは，右図のように取り付ける。
３ 作成するプログラム

課題のプログラムを完成させる。

(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)“０” “１” “２” “３” “４” ”５” ”６” ”７” ”８” ”９” 消灯“Ａ” “ｂ” ”Ｃ” ”ｄ” ”Ｅ” ”Ｆ” ”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。

ハンダ面５ Ｖ例)

左の７セグメントＬＥＤに“０”を表示
７セグメントＬＥＤに“２８”を表示(2) ステッピングモータの回転は，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

注意事項
１ 全ての課題で，入力は初期状態または指示がない場合，次のとおりです。
(1) 黒のタクトスイッチが『ＯＦＦ』 ，赤のタクトスイッチが『ＯＦＦ』(2) フォトＩＣが『受光』です。課題の問に(1)または(2)の状態がない場合は上記の(1)または(2)の条件と同じです。
２ 入力の状態は次のとおりです。
(1)タクトスイッチｱ) 『ＯＮ』のときはタクトスイッチを押している間です。
ｲ) 『ＯＦＦ』のとき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』を繰り返すはタクトスイッチを押したり，離したりすることです。
(2)フォトＩＣｱ) 『受光』のときはキャップをフォトＩＣから離している（かぶせない）間です。
ｲ) 『遮光』のときはキャップでフォトＩＣをふさいでいる（かぶせている）間です。
３ ７セグメントＬＥＤの１０進数から１６進数を表示するとは“１０”→“ Ａ”，“１１”→“ ｂ”，“１２”→“ Ｃ”，“１３”→“ ｄ”，“１４”→“ Ｅ”，“１５”→“ Ｆ”と右の７セグメントＬＥＤに表示する。
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。

課題１ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，右の７セグメントＬＥＤは“１”を表示する。左の７セグメン
トＬＥＤは何も表示しない。
(2) 右の７セグメントＬＥＤはおよそ 1 秒間隔で“１”から“９”までの奇数（１→３→５→７→９）を表示する。
“９”まで表示したら，その状態で停止する。

課題２ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，左の７セグメントＬＥＤは“０”を表示する。右の７セグメン
トＬＥＤは何も表示しない。ステッピングモータは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチ『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』を繰り返すと，“１”から“９”までの数（１→２→ … →９）を表示する。
(ｱ) 「“１”から“９”まで変化する。
」とは，数が１ずつ増加することをいう。
(ｲ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』した瞬間に，左の７セグメントＬＥＤの表示が変化する。
(ｳ) “９”の次は“０”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(ｴ) 赤のタクトスイッチ『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』を繰り返しても，動作は変わらない。

課題３ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，左右の７セグメントＬＥＤは何も表示しない。ステッピングモータは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチと赤のタクトスイッチを操作すると以下のとおりにステッピングモー
タが動作し，繰り返し実行できるものとする。
動作概略図

操作

黒タクトスイッチ

赤タクトスイッチ

1OFFＯＦＦステッピング
モータ
停 止

時計回り

2

ＯＮ

ＯＦＦ

停 止

3OFF

ＯＦＦ
反時計回り

4

OFF

ON

5OFF

ＯＦＦ

6

ＯＮ

ON

停 止

停 止

課題４ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。ただし，(2)において，始めにどちらを選択しても，(2－1)または(2-2)のプログラムを実行できること。
(1) プログラムを実行したとき，左の７セグメントＬＥＤは“０”を表示する。右の７セグメントＬＥＤは何も表示しない。
(2) (2-1)または(2-2)を実行する。次に(3)から実行する。
(2-1) 始めに黒のタクトスイッチが『ＯＮ』のとき，左の７セグメントＬＥＤの表示がおよそ１秒間隔で，“１”から“９”まで変化する。
(ｱ) 「“１”から“９”まで変化する。
」とは，数が１ずつ増加することをいう。
(ｲ) “９”の次は“０”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(2-2) 始めに赤のタクトスイッチが『ＯＮ』のとき，左の７セグメントＬＥＤの表示がおよそ１秒間隔で，“９”から“０”まで変化する。
(ｱ) 「“９”から“０”まで変化する。
」とは，数が１ずつ減少することをいう。
(ｲ) “０”の次は“９”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(3) 黒と赤のタクトスイッチが『ＯＦＦ』のとき，左の７セグメントＬＥＤは現在表示の数で停止する。
(4) 再度，黒のタクトスイッチを『ＯＮ』のとき，現在表示された数から(2-1)の動作，または赤のタクトスイッチを『ＯＮ』のとき，現在表示された数から(2-2)の動作が始まる。
(5) ２つのタクトスイッチが『ＯＮ』のとき，始めにタクトスイッチを『ＯＮ』した方の動作が優先される。
(6) (3)の動作から繰り返し実行できるものとする。
動作例

動作概略図

黒タクト
スイッチ

７セグメントＬＥＤ

赤タクト
スイッチ

７セグメントＬＥＤ

黒タクト
スイッチ

赤タクト
スイッチ

OFFOFF

OFF

ＯＦＦ

ＯＮ

ＯＮ

ＯＮ

ＯＦＦ

1秒

1秒

1秒

2秒

2秒

2秒

3秒

3秒

3秒

・・・・

黒タクト
スイッチ

赤タクト
スイッチ

7秒

7秒

OFFＯＦＦ

8秒

8秒

OFFＯＮ

9秒

9秒

１秒

７セグメントＬＥＤ

７セグメントＬＥＤ課題５ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，７セグメントＬＥＤは“００”を表示する。ステッピングモー
タは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返すごとに，７セグメントＬＥＤの表示が“００”→“１１”→“２２”の順番に変化する。
(ｱ) “２２”の次は“００”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(ｲ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』した瞬間に，７セグメントＬＥＤの表示が変化する。
(3) 赤のタクトスイッチが『ＯＦＦ』のとき，ステッピングモータは回転しない。
(4) 赤のタクトスイッチが『ＯＮ』のとき（押している間），(ｱ) 表示が『００』のとき，ステッピングモータは回転しない。
(ｲ) 表示が『１１』のとき，ステッピングモータは時計回りに回転する。
(ｳ) 表示が『２２』のとき，ステッピングモータは反時計回りに回転する。
(ｴ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』・『ＯＦＦ』と繰り返しても，表示は変わらない。
(5) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。
動作概略図
黒タクトスイッチの操作
動作

黒タクトスイッチ

７セグメントＬＥＤ

赤タクトスイッチの操作
赤タクトスイッチ

７セグメントＬＥＤ

ステッピングモータ
停 止

1OFF

ＯＦＦ停 止2ＯＮＯＮ
停 止3OFFＯＦＦ
時計回り

4ＯＮＯＮ停 止

5OFFＯＦＦ
反時計回り

6ＯＮＯＮ課題６ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，右の７セグメントＬＥＤは“０”を表示する。左の７セグメン
トＬＥＤは何も表示しない。ステッピングモータは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返すごとに，右の７セグメントＬＥＤの表示が“１”，“２”の順番に変化する。
(ｱ) “２”の次は“０”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(ｲ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』した瞬間に，右の７セグメントＬＥＤの表示が変化する。
(3) フォトＩＣを『遮光』したとき，(ｱ) 表示が“０”のとき，ステッピングモータは回転しない。
(ｲ) 表示が“１”のとき，ステッピングモータは時計回りに回転する。
(ｳ) 表示が“２”のとき，ステッピングモータは反時計回りに回転する。
(ｴ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返すごとに，(2)及び(3)の動作をする。
(4) フォトＩＣを『遮光』から『受光』したとき，(ｱ) ステッピングモータは回転しない。
(ｲ) (2)からの動作を繰り返し実行できるものとする。
動作概略図

受光・遮光
黒タクト
動作スイッチ

1７セグメントＬＥＤ

７セグメントＬＥＤ

遮光

遮光→受光

ステッピングモータ

ステッピング
モータ

停止

停止

時計回り

停止

反時計回り

停止

停止

停止

OFF

2

ＯＮ

3

OFF

4

ＯＮ

5

OFF

6

ＯＮ

課題７ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，７セグメントＬＥＤは１０進数の“１０”を暗く表示する。ス
テッピングモータは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』・『ＯＦＦ』と繰り返すごとに，７セグメントＬＥＤ表示が１０進数の “１１”→“１２”→“１３”→“１４”→“１５”の順番に変化する。
(ｱ) “１５”の次は“１０”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(ｲ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』した瞬間に，７セグメントＬＥＤの表示が変化する。
(3) フォトＩＣを『遮光』したとき，(ｱ) 右の７セグメントＬＥＤに１６進数を明るく表示する。左の７セグメントＬＥＤは消灯する。
（７セグメントＬＥＤの表示は注意事項を参照する。
）(ｲ) ステッピングモータは時計回りに回転する。
(ｳ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』・『ＯＦＦ』と繰り返しても，動作は変わらない。
(4) フォトＩＣを『遮光』から『受光』したとき，(ｱ) ７セグメントＬＥＤが１０進数に戻り，暗く表示する。
(ｲ) ステッピングモータは止まる。
(5) 上記の動作は繰り返し実行できるものとする。
動作概略図
受光黒タクト
動作スイッチ

1OFF

2

ＯＮ

3

OFF

4ＯＮ

5OFF・・
10ＯＮ

11OFF

12ＯＮ

遮光

７セグメントＬＥＤ

７セグメントＬＥＤ

遮光→受光
ステッピングモータ

７セグメントＬＥＤ

停止

時計回り明るく表示⇒ステッピング
モータ

暗く表示
⇒

課題８ 次の動作するプログラムを作成して実行しなさい。
(1) プログラムを実行したとき，７セグメントＬＥＤは“Ｌ１”を表示する。ステッピングモータは回転しない。
(2) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返すごとに，７セグメントＬＥＤが“Ｌ２”→“Ｈ１”→“Ｈ２”の表示を繰り返し実行できるものとする。
(ｱ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』した瞬間に，７セグメントＬＥＤの表示が変化する。
(ｲ) “Ｈ２”の次は“Ｌ１”が表示される。この動作は繰り返し実行できるものとする。
(3) フォトＩＣが『遮光』のとき，(3-1) 黒と赤のタクトスイッチが『ＯＦＦ』のとき，ステッピングモータは回転しない。
(3-2) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』したとき，(ｱ) 表示が“Ｌ１”のとき，ステッピングモータは反時計回りに低速で１回転して止まる。
(ｲ) 表示が“Ｌ２”のとき，ステッピングモータは反時計回りに低速で２回転して止まる。
(ｳ) 表示が“Ｈ１”のとき，ステッピングモータは反時計回りに高速で１回転して止まる。
(ｴ) 表示が“Ｈ２”のとき，ステッピングモータは反時計回りに高速で２回転して止まる。
(3-3) 赤のタクトスイッチを『ＯＮ』したとき，(ｱ) 表示が“Ｌ１”のとき，ステッピングモータは時計回りに低速で１回転して止まる。
(ｲ) 表示が“Ｌ２”のとき，ステッピングモータは時計回りに低速で２回転して止まる。
(ｳ) 表示が“Ｈ１”のとき，ステッピングモータは時計回りに高速で１回転して止まる。
(ｴ) 表示が“Ｈ２”のとき，ステッピングモータは時計回りに高速で２回転して止まる。
(3-4) (3-2)または(3-3)の後のタクトスイッチの操作(ｱ) ステッピングモータが回転中，黒と赤のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返しても，の(3-2)または(3-3)の動作は変わらない。また，ステッピングモータの停止後は回転しない。
(ｲ) 黒のタクトスイッチを『ＯＮ』
・『ＯＦＦ』と繰り返しても，表示は変わらない。
(4) フォトＩＣが『遮光』から『受光』したとき，(ｱ) ステッピングモータは回転しない。
(ｲ) 現在表示の７セグメントＬＥＤから (2)の動作を繰り返し実行できるものとする。

動作概略図受光動作

黒タクト
７セグメントＬＥＤ
スイッチ

黒タクト
スイッチ

1OFF

ＯＮ

遮光
７セグメントＬＥＤ

ステッピング
モータ

低速１回転

2

ＯＮ

ＯＮ
低速２回転

3OFF

ＯＮ
高速１回転

4ＯＮ

ＯＮ
高速２回転

5OFF

6ＯＮ

赤タクト
スイッチ

７セグメントＬＥＤ

ステッピング
モータ

ＯＮ
低速１回転

7OFF

ＯＮ
低速２回転

8ＯＮ

ＯＮ
高速１回転

ＯＮ
高速２回転