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

１

課題

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

２

接続ケーブル ３

制御対象回路(2)

電(大会当日配布)

源

設計・製作する回路
以下の条件を満たす入力回路を設計・製作しなさい。
(1) 下図に示したタクトスイッチ，トグルスイッチ，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

○○

○

○

○

①②

③④⑤

①ＧＮＤ

②５Ｖ

③④

トグルスイッチ⑤フォトＩＣ

タクトスイッチ(2) 支給される方眼紙(Ａ４)に入力回路図を書く。
(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) トグルスイッチは，製作した入力回路の部品面の‘Ｈ’側に，配布されるシールを貼る。
また，固定用金具については，はんだ付けすること。
(5) 入力回路の支持に用いるネジおよびナットは，以下のように取り付ける。
部品面

ハンダ面

-1-

３

作成するプログラム
課題１から課題７のプログラムを完成させなさい。
(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)

イ

“０”

“１”

“２”

“３”

“４”

”５”

”６”

”７”

“Ａ”

“ｂ”

”ｃ”

”ｄ”

”Ｅ”

”Ｆ”

”Ｈ”

“Ｌ”

”８”

”９” 消灯左右の表示
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。指示がない場合には，２桁で表示させること。
例)
左側の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。

矢印方向
ステッピングから見て反時計回り

時計回り

モータ
(3) それぞれの課題において，タクトスイッチおよびトグルスイッチ，フォトＩＣの状態を表す文
中の表現は，以下のとおりとする。
ア タクトスイッチ(ｱ) ｢ＯＮ｣・・・タクトスイッチを押している状態(ｲ) ｢ＯＦＦ｣・・タクトスイッチを離している状態(ｳ) ｢ＯＮ→ＯＦＦ｣・・・タクトスイッチを１回押して，離した状態
イトグルスイッチ(ｱ) ｢Ｈ｣・・・トグルスイッチのレバーがＨ側(シール貼付あり)に倒れている状態(ｲ) [Ｌ]・・・トグルスイッチのレバーがＬ側(シール貼付なし)に倒れている状態

ウ

フォトＩＣ
(ｱ) 「受光」・・・フォトＩＣが光を受光している状態(ｲ) 「遮光」・・・フォトＩＣが光を遮光されている状態(ｳ) 「遮光→受光」・・・フォトＩＣが光を１回遮光して、受光した状態｢透過｣-2-(4) それぞれの課題において，初期状態は以下のとおりとする。
ア タクトスイッチ・・・｢ＯＦＦ｣イ トグルスイッチ・・・｢Ｌ｣側
ウ フォトＩＣ・・・・｢受光｣エ ステッピングモータ・・・｢停止｣オ ７セグメントＬＥＤ・・・｢消灯｣ただし，課題に初期表示の指示がある場合には，それに従うこと。
(5) 各課題において，対象となっていない制御物は動作または表示させない。
(6) 課題の中にある動作概要図については，おおよその流れが図示してある。条件の詳細については，課題文章のとおりに動作させる。

-3-

(1) プログラムを実行すると，右側の７セグメントＬＥＤに“Ｌ”と“Ｈ”がおよそ１秒間隔で，交互に表示される。
(2) プログラムを実行したとき，初めに表示されるのは“Ｌ”とする。
(3) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。

(1) トグルスイッチが｢Ｌ｣のとき，ステッピングモータは停止している。
(2) トグルスイッチが｢Ｈ｣のとき，ステッピングモータが時計回りに回転する。
(3) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。

(1) タクトスイッチが｢ＯＮ｣のとき，左側の７セグメントＬＥＤの表示が，およそ１秒間隔で，“０”から“９”まで変化する。“９”のつぎは“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。
ア

最初にプログラムを実行したきの初期表示は“０”とする。

イ｢０｣から｢９｣まで変化するとは，数値が１ずつ増加することをいう。

(2) タクトスイッチが｢ＯＦＦ｣のとき，左側の７セグメントＬＥＤの表示は，直前の表示で停止する。
(3) 再度，タクトスイッチを｢ＯＮ｣すると，表示された数値から(1)の動作がはじまる。
(4) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。

-4-

(1) タクトスイッチを｢ＯＮ→ＯＦＦ｣するたび，７セグメントＬＥＤの表示が“００”→“０１”→“１０”→“１１”の順番に変化する。“１１”のつぎは“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。
ア

最初にプログラムを実行したきの初期表示は“００”とする。

イ

７セグメントＬＥＤの表示は，タクトスイッチを押した瞬間に変化する。

(2) トグルスイッチを｢Ｈ｣にしたとき，表示状態により，ステッピングモータが以下のように回転する。トグルスイッチを｢Ｌ｣にすると，ステッピングモータは停止する。
ア 表示が“００”または“１１”のとき，時計回りに回転する。
イ 表示が“０１“または“１０“のとき，反時計回りに回転する。
(3) (2)の動作をしているとき，７セグメントＬＥＤの表示は維持される。また，ステッピングモー
タが回転しているとき，タクトスイッチの入力は受け付けない。
(4) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。
動作概要図<プログラム実行>“００”表示タクトスイッチ｢ＯＮ→ＯＦＦ｣“００”→“０１”→“１０”→“１１”トグルスイッチ｢Ｌ｣トグルスイッチ｢Ｈ｣“００”または“１１”が表示“０１”または“１０”が表示

ステッピングモータ

ステッピングモータ

時計回り-5-

反時計回り

(1) タクトスイッチを｢ＯＮ→ＯＦＦ｣するたび，７セグメントＬＥＤの表示が，10進数の“１０”→“１１”→“１２”→“１３”→“１４”→“１５”の順番に変化する。“１５”のつぎは“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。
ア

最初にプログラムを実行したきの初期表示は“１０”とする。

イ

７セグメントＬＥＤの表示は，タクトスイッチを押した瞬間に変化する。

(2) フォトＩＣが｢遮光｣されると，表示されている10進数の16進数表記が，左側の７セグメントＬＥＤに表示される。右側の７セグメントＬＥＤは消灯する。
(3) (2)の動作をしているとき，タクトスイッチの入力は受け付けない。
(4) フォトＩＣが｢受光｣されると，７セグメントＬＥＤが10進数表記にもどる。
(5) ７セグメントＬＥＤは，フォトＩＣが｢遮光｣されている間は，暗く表示される。｢受光｣されると，もとの明るさに戻る。
(6) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。
動作概要図<プログラム実行>“１０”表示タクトスイッチ｢ＯＮ→ＯＦＦ｣“１０”→“１１”→“１２”→“１３”→“１４”→“１５”<明るく表示される>

フォトＩＣ｢遮光｣フォトＩＣ｢受光｣※16 進数表記<暗く表示される>※10進数表記から16進数表記への変換は，以下のとおりとする。
“１０”

→

“Ａ”

“１１”

→

“ｂ”

“１２”

→

“ｃ”

“１３”

→

“ｄ”

“１４”

→

“Ｅ”

“１５”

→

“Ｆ”

-6-

(1) トグルスイッチが｢Ｈ｣のとき，右側の７セグメントＬＥＤの表示が，およそ1秒間隔で，“０”から“９”まで変化する。“９”のつぎは“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。
ア

最初にプログラムを実行したきの初期表示は“０”とする。

イ“０”から“９”まで変化するとは，数値が１ずつ増加することをいう。

(2) トグルスイッチが｢Ｌ｣のとき，右側の７セグメントＬＥＤの表示は，直前の表示で停止する。
(3) 表示が停止しているとき，フォトＩＣを｢遮光→受光｣すると，表示状態により，ステッピングモータが，以下のように動作する。
ア

表示が“１”“３”“５”“７”“９”のいずれかのとき，時計回りに１回転(１周)し停止する。
イ

表示が“０”“２”“４”“６”“８”のいずれかのとき，反時計回りに１回転(１周)し停止する。
ウ ステッピングモータは，フォトＩＣを遮光した瞬間に，回転を始めること。
(4) (3)は，再びトグルスイッチを｢Ｈ｣から｢Ｌ｣にしなければ，再度実行されない。また，(3)の動作をしているとき，７セグメントＬＥＤの表示は維持される。
(5) 再度，トグルスイッチを｢Ｈ｣すると，表示された数値から(1)の動作がはじまる。
(6) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。
動作概要図<プログラム実行>“０”表示
トグルスイッチ｢Ｈ｣直前の表示で“０”から“９”停止の変化
トグルスイッチ｢Ｌ｣

フォトＩＣ
｢遮光｣
フォトＩＣ
｢受光｣

“１”“３”“５”“７”“９”“０”“２”“４”“６”“８”のいずれかが表示のいずれかが表示

時計回りに１周し停止

反時計回りに１周し停止-7-

(1) タクトスイッチを｢ＯＮ→ＯＦＦ｣するたびに，７セグメントＬＥＤの表示が，図の①→②→③→④の順に変化する。④のつぎは①に移る。この動作は，繰り返し実行できるものとする。

ア

最初にプログラムを実行したきの初期表示は“Ｈ３”とする。

イ

７セグメントＬＥＤの表示は，タクトスイッチを押した瞬間に変化する。

(2) フォトＩＣを｢遮光｣すると，表示状態により，ステッピングモータが以下のように回転する。
フォトＩＣが｢受光｣しているとき，ステッピングモータは停止している。
ア 表示が“Ｈ３”のとき，高速回転する。
イ 表示が“ＨＬ”のとき，中速回転する。
ウ 表示が“Ｌ１”のとき，低速回転する。
エ トグルスイッチの状態により，回転方向が変化する。
(ｱ) トグルスイッチが｢Ｈ｣のとき，時計回りに回転する。
(ｲ) トグルスイッチが｢Ｌ｣のとき，反時計回りに回転する。
(3) ステッピングモータが回転中であっても，トグルスイッチの状態を変化させることが可能であり，(2)の動作ができるものとする。また，(2)の動作をしているとき，７セグメントＬＥＤの表示は維持される。
(4) ステッピングモータの回転中は，タクトスイッチの入力は受け付けない。
(5) 上記の動作は，繰り返し実行できるものとする。

-8-動作概要図<プログラム実行>“Ｈ３”表示タクトスイッチ｢ＯＮ→ＯＦＦ｣

フォトＩＣ
｢遮光｣

フォトＩＣ
フォトＩＣ

フォトＩＣ

｢受光｣

｢遮光｣

｢受光｣

ステッピングモータ

ステッピングモータ

反時計回り

時計回り

トグルスイッチ“Ｈ３”が表示｢Ｈ｣“Ｈ３”が表示

高速回転

高速回転

“ＨＬ”が表示“ＨＬ”が表示

中速回転

トグルスイッチ

中速回転“Ｌ１”が表示｢Ｌ｣“Ｌ１”が表示

低速回転

低速回転-9-