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2002年7月4日


1チップマイコンPICの勉強会
〜アーキテクチャの理解からロボットランサーの設計製作まで〜
by 舞鶴技術研究会　情報システム部門「ものづくりプロジェクト：PIC&AVRによる1チップマイコン応用技術」

第3回：ロボットランサーの設計と製作(1)ハード編
情報システム分科会幹事　舞鶴工業高等専門学校　電子制御工学科　町田秀和
連絡先 E-mail machida@maizuru-ct.ac.jp 電話 0773-62-8957
　assisted by the 舞鶴工業高等専門学校　電子制御研究会同好会
テキスト　CQ出版社、トランジスタ技術別冊、ECB No.4 PICマイコンを使おう


目次


本文

  1. はじめに(1回目)
  2. ワン・ボード・マイコン(1回目)
    　2.1 ワン・ボード・マイコン(1回目)
    　2.2 原始的なワンチップ・マイコン(1回目)
    　2.3 最近のワンチップ・マイコン(1回目)
  3. ロボットランサー(1回目)
  4. PICのアーキテクチャ(2回目)
    　4.1 ワンチップマイコンとは(2回目)
    　4.2 レジスタ(2回目)
  5. PICのプログラミング(2回目)
    　5.1 命令(2回目)
    　5.2 アセンブラMPLABの使い方(2回目)
  6. プログラミング演習(2回目)
    　6.1 条件付ループ(2回目)
    　6.2 サブルーチン(2回目)
  7. 入出力(2回目)

    第3回は町田が会議が長引いて、ろくな対応ができなくてすみませんでした。
    しかし、ハード製作が始まりこれからが本番です。がんばりましょう。


  8. ロボットランサーの設計製作(ハード編)
    1. 写真集

      　まず第2回の最後に、3Sの藤井君に(既に完璧なデモ走行してもらった!!)紹介してもらった ロボットランサーのトレースカーの部分の写真集をご覧ください。

      下の動画(アニメーションGIF)は上方と前方から見た走行の様子です。 動画をクリックすると、mpeg1ムービーによるよりスムーズな動画が見られます。


      左の写真は、真上から見た部品配置の様子です。 (左が進行方向です。)


      下の写真は、ななめ上から見た部品配置の様子です。 (右が進行方向です。)


      左の写真は、下から見た部品配置の様子です。 (右が進行方向です。)
      後モータ後駆動(RR)です。 F1のようにギアボックスで全ての剛性を得ています。:-)


      左の写真は前輪部分です。前輪は「ソリ」 でビニールテープで 「いいかげんに固定」してあります。 これでもまともに走行するという事実も制御の面白いところです。
      さあ、どう仕上げましょうか？


      左の写真はラインセンサ(反射型フォトインタラプタ)の発光している様子です。
      赤外線ですので肉眼では見えませんが、デジカメならこのとおりはっきり見えます。 動作確認には必須です。


      左の写真は、第4回までに3S藤井君が製作してくれた ラジコンサーボ(FUTABA)による「槍」とそれ用のセンサ つきの本体です。これで、ロボットランサーになりました。


      左の写真は、情報から見た回路部分です。 ラジコンサーボとそれ用のセンサの部分用の 回路が追加されています。


      左の写真は、センサの配置状況です。


      左の写真は、センサの発光状況です。


      左の写真は、前方から見た配置状況です。
      西山先生が言われたように「ラジコン・サーボの回転中心」が 右側にオフセットしていてバランスが若干悪く、走行性能が 満足できていません。
      ここから、いろいろと見直して仕上げていきましょう。


    2. 回路図

      回路図を下に示します。
      ここにある部品は、ほとんど全て日本橋の有名なジャンク屋さんの デジットで購入しました。

      　特徴は次のとおりです。
      1. PIC16F84A-20/Pを動作させるには、レゾネータ20MHzだけが必要。また、4番ピンMCLRは 負論理のリセット端子であり、プルアップしてリセット用の押しボタンスイッチを接続する。 これはプルアップしなくても動作することもあるが、不安定になることがあるらしい。
      2. センサは反射型フォトインタラプタを使用する。LED,光トランジスタとも 負荷抵抗が必要なだけである。
      3. アクチュエータはDCモータ(マブチモータ130)であり、モータドライバICのTA8429Hで、 左右のモータごとに、前進、後進、ブレーキ、フリーの駆動が可能である。TA8429Hの外付け部品は 一切不要であるが、モータにはノイズ除去のためにパスコン0.1μFを接続する。
      4. 状態表示用の2色LEDはPICで直接駆動することができる。




    3. 部品表

      番号品名規格個数単価金額備考
      IC1 PICマイコン PIC16F84A-20/P1450450
      IC2,3モータドライバIC東芝 TA8429H 25001000
      OSC1レゾネータ3本足コンデンサ内臓20MHz13030
      S3ICソケットDIP18pin11010
      D1,2LED2色Kasode-common23060
      PC1,2反射型フォトカプラSHARP P??2200400ラインセンサ
      SW1押しボタンスイッチ汎用13030
      GB1ギヤボックスTAMIYA1680680130モータ2個つき
      TY1,2ゴムタイヤゴムタイヤ21020
      R1-5抵抗1/4W,1kΩ51050
      R6,7抵抗1/4W,330Ω21020
      VR1,2半固定抵抗50kΩ(B)250100感度調整用
      C1-3積層セラミックコンデンサ0.1μF/50V31030パスコン
      C4,5電解コンデンサ10μF/50V24590デカップリング