高専研究室

紹介

一関工業高等専門学校
制御情報工学科

佐々木研究室「Visual C＋＋によるネット上のマイコン・システムの GUI ソフトの作成」
制御情報工学科５年 佐々木 美絵
今日の生活で、リアルタイムを搭載したマイコンを組み込んだ
LAN 上 で 制 御 で き る
ネットワーク家電が多卒研生（左から佐々木美絵、及川誠二、三上烈史、千葉隼人）く登場しています。私たちの研究室では、リ
ア ル タ イ ム の iTRON

ユビキタス社会に向けて
制御情報工学科 佐々木を 搭 載 し、LAN 接 続晋五

私たちの研究室では、今年度は「マイコンによる快適な図２

駐車場ゲート・システムされたマイコンを使って、図２のような駐車場のゲート・システムを作製しました。
このゲートはセンサ２つとモータ１つで構成されています。
このマイコンシステムの LAN 環境下でのリモート制御に研究を行っています。言い換えますと、安価・便利・快適

は、従来はパソコンからの telnet 接続でのコマンドを使用な制御あるいは新しいサービスのシステム製作に取り組んした操作なため扱いにくく、また、通信の内容は暗号化さでいます。図１にマイコン・システムの概略図を示します。

れずに送受信されるためにセキュリティ上の問題がありま自律したマイコン制御システムに①リアルタイム搭載、②した。そこで今回は、GUI を使用した扱いやすいマウス操

ネットワーク機能（インターネット接続）付加により、よ作の LAN 上のマイコン通信ソフトを作成することにしまりインテリジェント化あるいは新しい利便性を備えたシスした。

テムの創造をしたいと思っています。今年度の卒研生４名作成にあたって、LAN 通信のプロトコルスタックにはは調査・検討の後、各自卒研テーマを設定して取り組みまTINET を使用し、GUI ソフトは Visual C＋＋を使用しました。卒研を通して目的意識、自主性、計画性も身についした。また、通信の実装には、Windows で TCP/IP の機能たのではないかと思います。以下、学生による卒研概要のを利用したソフトを開発するための API で、容易にネット紹介です。

ワークプログラミングを行える Winsock を使用しています。

図１

マイコン・システム概略図

図３
22

SEAJ Journal 2009. 3 No. 119

駐車場ゲート・システム

一関工業高等専門学校
作成した通信ソフトのウィンドウ画面を図３に示します。

閉時に感知するセンサとして、スイッチセンサを使用する。

また、セキュリティ機能として、ソフトを開く際にパスワー

成果として、ネットワーク通信により遠隔のパソコンからド入力画面を設け、指定 IP アドレス以外からのアクセスは薬を出すために使用するモータの制御、薬を取ったかを調できないようにしてあります。

べるセンサの計測、緊急時を知らせるスイッチセンサの計

今回の研究で、通信ソフトは形になりましたが、ファイ測をマイコンに実装させた。今回の研究により問題としてルの転送・実行は扱いにくい既存のソフトを使っているの挙げられる点は、（１）遠隔 PC からのモニタ操作を簡単化が現状です。ファイルの転送・実行機能を持ったソフト開するためのアプリケーションの作成、（２）タイムサーバか発が今後の課題です。

らの時間の取得、（３）外部からのアクセスを防ぐためのセキュリティ機能の付与が挙げられる。

「ネットワーク機能付き服薬補助のためのマイコン・システムの開発」
制御情報工学科５年 及川 誠二
ネットワーク家電のような医療や福祉向けの機器には利用されていない。便利なネットワーク機能を福祉や医療などの分野に応用できないかと考え今回の研究を行った。そこで今回、LAN を接続していることのメリットを最大限生かしそれを福祉に活用する「電子薬箱」の開発を行うことを考えた。具体的に独居老人が薬の飲み忘れや、時間の間違いなどがないように補助するシステムの構築を目標とし「μITRON 搭載マイコンのシステムタイマーによるモータ制御」

た（図４）。概要としては薬の飲み忘れや、投薬時間の間違制御情報工学科５年 千葉 隼人

いを避けるために、薬の量、時間を制御し管理することを目的としたシステムを構築する。

初めにμITRON とは、組み込みシステム用の標準リアルタイム OS の名称です。
μITRON は、テレビなどの家電製品やプリンターなどのパソコンの周辺機器など、幅広く利用されている OS です。
これらの製品に内蔵してあるマイコンは、製品を動かすためモータ制御も行っています。一般的にモータをマイコンで制御したい場合、内蔵タイマーを用いてパルス信号を発

図４

目標システム生させ、モータを制御します。しかし、多数のモータを制御したい際に、内蔵タイマー数に限りがあるため、タイマー大まかな仕様として次のように決めた。①マイコン側にある機器に搭載されている薬を管理側から送られてくる時の数が足らず、発生パルス数に上限が出来てしまう問題があります。

間、量の情報によりモータを稼動させ処方することができこの問題を解決するため、μITRON の時間管理に利用さる。②磁気センサと LAN を利用することにより薬を飲んれるシステムタイマーと呼ばれる仮想的なタイマーを、モーだかどうかを遠隔地の PC から確認することができる。③タ制御に利用できないかと考えました（図６）。本来このタ不慮の事態が起きたときのために緊急時のスイッチを搭載

イマーは、マルチタスク処理に利用されるもので、指定時し、何かあったときには管理者に報告できる。

間後に特定の処理を行うといった、相対的な時間を利用す

今回の研究では H8マイコンによりデモ製作を行った。組る処理に利用されているタイマーです。このタイマーの基み込み OS として iTRON を使用する。動作部分は図５のよ

本単位は通常１ミリ秒なので、モータ制御用に応用できるうに考えた。薬を処方する部分にはベルトコンベアを使い、のではないかと考えた事がこの方法の考案した理由の１つ

ベルトコンベアを回転させ薬を取り出し口まで移動させる。に挙げられます。２つ目は、このタイマーは仮想的なタイ取り出し口にあるスイッチセンサにより、薬を取得したかマーなので、内蔵タイマーの少ない低機能の CPU にも利用どうかを判断する。今回使用するアクチュエータは、ベルできるのではないかと考えたことです。マイコンに実装しトコンベア方式に薬を出したいので角度制御ができ、１回てみたところ、任意のパルス信号を複数作ることができま転が可能なステッピングモータを使用。センサは薬箱の開した。このパルス信号は、システムタイマーの単位である
SEAJ Journal 2009. 3 No. 119

23

高専研究室紹介
１ミリ秒毎に、High 出力（5V）と Low 出力（0V）を切り20RC750）のものを使用した（図８）。これを利用するに当替えることができ、ステッピングモータや DC モータの制たって２つの問題点がある。一つ目は構造上、縦方向・横御に利用できました。図７に示すアームロボットにおいて、方向の座標を同時に検出できないことである。そのため、実際に複数モータ同時制御の動作確認を行いました。しかどちらか一方向の座標を検出し、その後、端子を切り替えし一方で、１ミリ秒より細かいパルス信号が必要なモーターてもう一方向の座標を検出することになる。そこでリレー（サーボモータなど）には、この方法は利用できないといっを用いた切り替え回路を構成した（図９）。また、プログラた欠点もあります。

ム上ではリレーのスイッチングの遅延を考慮し、タスクに今後は、より細かいパルスも発生できるように改良して、0.2（s）の遅延を設けることによって精度の高い座標検出をサーボモータの制御も実現したいと思います。また、モー実現した。二つ目の問題点として、利用者がタッチパネルタ制御だけではなく、センサ入力なども取り入れた具体的に触れているか否かを判断することができないことである。

な制御モデルの作製も行っていきたいと考えております。

本来、触れていないとき A/D 変換入力端子に０［V］が入力される。しかし、マイコン側の10bit A/D 変換によるデジタル値は、880〜1,012の間でばらつきのある出力する。
このことから、接触の判断はデジタル値のばらつきの大きさを利用できないかと考えた。調べた結果、画面に触れているときはデジタル値のばらつきは10以内に収束することがわかった。よって10以内のばらつきか否かで、接触されているかを判断した。ただし、切り替え回路において、リレーを用いたことにより、リレーの接触音の問題、高速検出の困難さの問題点が残っている。
制御モデルとして、タッチパネルにより DC モータの制御を行った。２つある DC モータを、画面に表示させたボ

図６

２種類のタイマータンのどれを押すかによって、それぞれ指示通りのモータの動作をすることを確認した。

図７

アームロボットでの動作確認
図８

タッチパネル信号のマイコンへの取込み「マイコン入力インターフェースへのタッチパネルの応用」
制御情報工学科５年 三上 烈史
近年、携帯電話や携帯ゲーム機などで、入力インターフェースとしてタッチパネルが採用されるケースが増えている。昨年まで、マイコン・システムの入力は、DIP スイッチ、プッシュスイッチ、パソコンからの通信によるものであった。今回の研究では、この入力装置として安価なタッチパネルの利用を検討した。
タッチパネルは４線式抵抗膜方式（マイクロテクニカ製
24

SEAJ Journal 2009. 3 No. 119

図９リレーによる切り替え回路