Ｍ−２４ PICマイコンを用いた教材の開発鹿子隼己１．緒言３．製作した教材 PICマイコンとは，頭脳部分であるCPUと，それにつながるROM，RAM，そして入力／出力の周辺回路などが一つのチップに組み込まれているものである．昔は高価で形も大きく開発が難しい存在だったが、最近はワンチップマイコンが安く入手できる時代となった．そのため,PIC マイコンを活用するための技術の習得が求められるようになってきた．本研究では，PICマイコンのプログラミングの学習を効率的に行うために必要となる教材開発を目的とする．３．１評価ボードプログラムを書き込んだPICを回路に搭載する前に，動作チェックを行うことを目的とした評価ボードの製作を行った．仕様は以下の通りである．・入力用スイッチは12個．・出力確認用LEDは12個．・ I/Oピンは入出力どちらにも設定可能．・ポートAはプルダウンする・ポートBは内部でプルアップをする回路図を図２に，概観を図３にそれぞれ示す．２．PICマイコンについて２．１ PICマイコンの特徴安くて使いやすいワンチップマイコンとしてポピュラーなのがPIC(Periperal Interface Controller)マイコンで，米国のマイクロチップテクノロジーが開発した小型マイクロコントローラである．PICマイコンには，以下に記すような特徴がある．・ ROM，I/O，8bitRAMが内臓されている．・命令が35個と少ない．・動作電圧に幅があり，低消費電力・ I/Oピンの出力電流が大きい．・動作が高速である(10MHzで1サイクル0,4μs) ・安価である．２．２ PIC16F84Aについて PICマイコンには様々な種類があり，用途や回路の規模などによって使い分けることができる．本研究では，以下のような理由からPIC16F84Aを主に用いる．・電気的書き込み，消去が容易であり，何度も繰り返し行うことができる．・多くの教本で取り上げられているため，学習が容易である．・ PIC16F84Aは特殊な機能をほとんど持たず，外部との入出力ポートがデジタル入出力に限定され，ピン構成も単純なため初心者の学習に適している．ピンの配置は図１のようになっており，I/OピンはポートAに5本，ポートBに8本の計13本ある．図１ PIC16F84A配置図図２評価ボード回路図図３評価ボード外観プログラム上で設定することによって，ポートBは内部でプルアップすることができる．この機能を利用するため，ポートBはプルアップすることにした．プルアップする回路では，入出力設定を入力にした場合，出力用LEDが常に点灯することになり，消費電力が大きくなってしまう．そこで，内部プルアップの機能がないポートAはプルダウンすることにした． RA4ピンは出力がオープンドレインアウトプットとなっており，出力ピンとして使用する場合にはプルアップをしなければならないので，今回の評価ボードでは RA4は使用しないことにした．動作チェック用のプログラムを書き込んだPICを使って動作テストをした結果．プログラムの動作をすることを確認できた．３．２モータコントロール回路評価ボードではできないモータの制御をするため，モータドライバICを用いて，モータコントロール回路を製作した．プッシュスイッチが２つあり，スイッチの入力状況により，正転，逆転，ブレーキ，無回転の４つの動作を制御する．モータコントロール回路の回路図を図４に，外観を図５に示す．５．マニュアルの作成本研究で作成した教材のマニュアルを作成した．また， PICマイコンを使った作品づくりに必要な知識を，機械科の学生が理解しやすいようにまとめた．ひとつひとつの動作に対し，サンプルプログラムを作成し，回路図は図６のように必要な部分だけを記すようにした．主な動作内容としては以下のような構成となっている．・LEDの点灯・スイッチの入力・タイマを用いたLED点滅・ビットシフト命令・論理演算・加算減算・比較演算・センサからの入力・モータ制御本年度行われた電気工学実験で，うまく動作しなかったセンサの動作確認や，プログラム面，回路面でのミスについても原因を究明し，マニュアルに記すことにした．図４モータコントロール回路の回路図図６スイッチ入力説明用回路図６．結言図５モータコントロール回路の外観テスト用プログラムを用いて動作テストを行った．逆起電力によるモータドライバICの破損を防ぐため，回転方向に変化が生じる場合には，プログラム上でブレーキをかけるようにした．モータドライバICを破損することなく予定通りの動きを実現できた． PWM制御をするため，プログラムを変更して動作テストを行った．デューティ比の変化に応じて，回転速度を変えることができた．表１入力と出力の対応表スイッチ入力１００１１スイッチ入力２０１０１出力無回転正転逆転ブレーキ本年度の電気工学実験の授業を行ってみて，機械科の学生の電子回路に対する知識や，プログラムの理解度の低さを感じた．少ない授業時間数で仕上げることや，回路およびプログラムについてもっと興味を持てるように，効率的に学習できる教材が必要であると感じた．今回，作成した教材およびマニュアルが来年度の電気工学実験の授業に役立ち，機械科の学生が電気に興味を持ってくれることを期待する．７．参考文献・わかるPICマイコン制御遠藤敏夫著誠文堂新光社・ PICマイコンではじめる作って遊べるロボット工作後閑哲也著技術評論者・ FIRST PICk ガイドブック小川昇著㈱マイクロアプリケーションラボラトリー