第 12 回 高校生ものづくりコンテスト 電子回路組立部門 山形県大会 ソフトウェア競技 プログラム部門 事前公開課題 ① 課題 ・ 課題はそれぞれ個別に作成すること。 ・ それぞれの課題は難易度により点数が変わっており、全部で 45 点となります。 ・ 作成したプログラムは、申告カードに○をつけて申告すること。採点は、申告カードに○がつけられた 課題に対して行います。 ・ 課題は、どの課題から作成しても構いません。 ② プログラム作成に関する注意事項 (1) 東北大会、全国大会と同様、データおよびファイル類は全て持ち込み禁止とする。ただし、事前に審査 を受けて持ち込み可となった「タイマー割込みに関する初期設定を記述したファイル」を、ヘッダファ イルとしてメインプログラム中でインクルードしても良いものとする。事前に審査を受けていないファ イルについては、持ち込み不可とする。 (2) 競技終了後、作成した全てのプログラムソースリスト、自作したヘッダファイル(C 言語の場合、標準 で使用するヘッダファイル以外にインクルード(#include 文)したファイル)等を、配布した USB メ モリカードにコピーすること。 (3) ソースファイル名は、 “mono_”+“競技者番号(2 桁)_”+“問題番号 1 桁” . “拡張子” とする。 例 競技者番号 7 番 問題番号 3 番 C 言語の場合 mono_07_3.c (4) 7 セグメント LED の表示は、数字表示を読み取ることができること。 (5) DC モータの回転方向は、ギアボックスのギア側シャフトに向かって、時計回り方向を CW、反時計回 り方向を CCW とする。また、回転速度に関しては、停止・回転の 2 通りとする。 回転方向を確認できる物 (テープなど) ギアボックスのギア側から見て 時計回り(CW) ギアボックスのギア側から見て 反時計回り(CCW) (6) ステッピングモータの回転方向は、シャフトを上から見て、時計回りを CW、反時計回りを CCW とす る。また、回転速度は目視できる速度で、回転・停止の 2 通りとする。 (7) 圧電スピーカーから出る音は、音階が分かる程度の時間だけ音を鳴らすこと。 (8) スイッチの操作と状態 入力 タクトスイッチ (SW1、SW2) フォトインタラプタ 状態 操作状態 ON 押している状態 OFF 押されていない状態 OFF/ON OFF から ON に変化した時(押された時) ON/OFF ON から OFF に変化した時(離した時) 透過 発光部と受光部の間に光を遮断する物体がない状態 遮断 発光部と受光部の間に光を遮断する物体が入れられている状態 透過/遮断 透過から遮断に変化した時 遮断/透過 遮断から透過に変化した時 <ソフトウェア事前公開問題> 問題1 (7 セグメント LED の点灯) <初期状態> ・ 7SEG1 は常に消灯し、7SEG2 は「0」を表示している。 ・ DC モータ、ステッピングモータは停止している。 ・ 圧電スピーカーからは何も音がでていない。 ・ 2 つのタクトスイッチは OFF、フォトインタラプタは透過している。 <動作説明> ① SW1 が OFF/ON されたとき、7SEG2 の表示を「+1」する。ただし、表示が「9」のときに「+1」した 場合には、表示は「0」とすること。 ② SW2 が OFF/ON されたとき、7SEG2 の表示を「−1」する。ただし、表示が「0」のときに「−1」した 場合には、表示を「9」とすること。 ③ SW1 と SW2 は同時に操作することはないものとする。また、タクトスイッチの操作の間隔は、誤動作しな い程度とする。 問題2 (ステッピングモータおよび DC モータの回転制御) <初期状態> ・ 7SEG1 および 7SEG2 は常に消灯している。 ・ DC モータ、ステッピングモータは停止している。 ・ 圧電スピーカーからは何も音がでていない。 ・ SW1 は OFF、SW2 は OFF、フォトインタラプタは透過している。 <動作説明> ・ SW1 が ON の間、ステッピングモータを回転させる。その回転方向は、フォトインタラプタが遮断されて いるときには CW 方向、透過しているときには CCW 方向とする。SW1 が OFF の間、ステッピングモー タは停止している。 ・ SW2 が ON の間、DCモータを回転させる。その回転方向は、フォトインタラプタが遮断されているとき には CW 方向、透過しているときには CCW 方向とする。SW2 が OFF の間、DCモータは停止している。 ・ SW1 と SW2 は同時にONにすることはないものとする。また、フォトインタラプタの操作は、2 つのタク トスイッチが OFF の状態で行うものとし、モータの回転中に回転方向を切り替えることはないものとする。 表2−1 入力素子の役割・機能について 入 力 素 子 役 割 ・ 機 能 タクトスイッチ SW1 ステッピングモータの回転切換 タクトスイッチ SW2 DCモータの回転切換 フォトインタラプタ 回転方向の切換 OFF:停止 ON:回転 OFF:停止 ON:回転 遮断:CW 方向 透過:CCW 方向 問題3 (圧電スピーカーの制御) <初期状態> ・ 7SEG1 は消灯し、7SEG2 は「0」を表示している。 ・ DC モータ、ステッピングモータは停止している。 ・ 圧電スピーカーからは何も音がでていない。 ・ 2 つのタクトスイッチは OFF、フォトインタラプタは透過している。 <動作説明> ① 2 つのタクトスイッチとフォトインタラプタの組み合わせ(表 3-1)により、圧電スピーカーから表 3-2 の 通りの周期を持つ音を出力し、7SEG2 に指定した数字を表示させる。表 3-1 中の SW 左と SW 右とは、プ ログラム作成時に使用する入力基板上のタクトスイッチの配置(位置)を表すものとする。 ② 圧電スピーカーから出力される音の長さは、操作している間、指定した周期のパルスが出力されていればよ いものとする。 表 3-1 組み合わせ表 フォトインタラプタ SW 左 SW 右 表 3-2 ドレミの 7 階音 音階 7SEG2 の表示 音階 周期 T[ms] T/2[ms] 透過 OFF OFF 音無し 0 ド 3.823 1.911 透過 OFF ON ド 1 レ 3.405 1.702 透過 ON OFF レ 2 ミ 3.034 1.517 透過 ON ON ミ 3 ファ 2.864 1.432 遮断 OFF OFF ファ 4 ソ 2.551 1.276 遮断 OFF ON ソ 5 ラ 2.273 1.136 遮断 ON OFF ラ 6 シ 2.025 1.013 遮断 ON ON シ 7 [参考] 周期とは、図 3-1 のようなパルスの幅のことである。したがって、T/2[ms]の「1」と T/2[ms]の「0」を繰り 返し出力すれば、表 3-2 の音階の音が出力される。 High(1) Low(0) T[ms] 図 3-1 周期の図 <その他> ・ 出力回路において、使用する電源の容量が一定でないと思われるため『DCモータとステッピングモータの 2つのモータを同時に回転させない』こととする。 ・ ステッピングモータの種類・仕様が統一されていない可能性もありますが、 『ステッピングモータを約 10° 回転させるのに必要なパルス数』は把握してきてください(覚えてきてください) 。 ・ この事前公開問題には使われていませんが、例年の問題の傾向として、よく使用している動作については、 各自で学習してきてください。
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