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中学生向けサマーセミナー2017で作成したバーサライタ(マイコンボード)の書き換え

■はじめに

平成29年大阪中学生サマー・セミナーの講座の一つとして2017年8月5日(土)に本学で開催した「マイコンとLEDで遊ぼう」で作成したバーサライタ(マイコンボード)のプログラムを書き換えるには以下のようにしてください。

■ハードウェア

マイコンボードとパソコンを接続するためのUSBケーブルが必要です。マイコンボード側のコネクタは USB mini B です(似ていますが最近のスマートフォン等で使われている micro B ではありません。無理に挿すと壊れます。)近くの家電店や通信販売などで購入してください。100円ショップにも売っている場合があります。通信販売だと以下のような商品が安価です。

■ソフトウェア

Arduino IDEの準備

マイコン用のプログラムをコンパイルするのに Arduino IDE が必要です。以下からダウンロードしてください：

Windowsのインストーラー版は指示に従ってインストールしてください。Windows, Mac OS X用の ZIP 版はファイルを展開したら利用できます。フォルダ内にある Arduino アイコンをダブルクリックして起動します。

※サマーセミナーでは少し古いバージョンのArduino IDEを使っていましたが最新のものを使って大丈夫です。

Arduino IDEの設定

マイコンボードとUSBケーブルを接続してから、パソコンにUSBコネクタを挿します。Windows 10の場合は自動でデバイスドライバのインストールは不要だと思います。それ以外の場合は CH340G のドライバを探してみてください(Windows の場合, Mac OS Xの場合)。

（必要な場合、デバイスドライバのインストールが終えてから）Arduino IDEを起動して以下のように設定します：

シリアルポートについては一番番号の大きいもの(下の方にあるもの)ではない場合もあります。うまく書き込めない場合には、順に違うポートを試してください。また Windows の場合には、ケーブルを挿し込む、パソコンの USB ポートを変えると番号が変わるので再設定します。

パターンの作成と書き込み

次のプログラムを書き込んでみましょう。振ると斜めの線が見えます。 

void setup() {
    DDRD = 255;
}

void loop() {
    PORTD = 0b00000001; delay(2);
    PORTD = 0b00000010; delay(2);
    PORTD = 0b00000100; delay(2);
    PORTD = 0b00001000; delay(2);
    PORTD = 0b00010001; delay(2);
    PORTD = 0b00100000; delay(2);
    PORTD = 0b01000000; delay(2);
    PORTD = 0b10000000; delay(2);

    PORTD = 0; delay(10);
}

次のファイルにはサンプルプログラムが含まれています。ダウンロードして展開し、SSeminar2017フォルダをドキュメント（書類）フォルダ内のArduinoフォルダの中に移動します。

移動してから Arduino IDE を(再)起動すると、メニューの「ファイル」→「スケッチブック」→「SSeminar2017」の中にサンプルプログラムが表示されるようになります。サンプルプログラムを変更後、上書き保存したくない場合には別名で保存するようにしてください。含まれるサンプルプログラムは以下の通りです。プログラムの解説は参加された方に配付した資料をみてください。

  1. ABC (バーサライタでABCを空中に書く)
  2. iraira(イライラ棒, マイコンボードに追加の配線が必要)
  3. renda(連打ゲーム, スイッチライブラリが必要です。こちらのページの「ダウンロードとインストール」にしたがってライブラリをインストールしてください)
  4. rouletto(電子ルーレット)
  5. test(動作テスト用プログラム、スイッチを押すと順にLEDが点灯し音が鳴る)
  6. timer(一定時間が経過すると音が鳴るタイマー)
  7. toneCharumera(スイッチを押すとチャルメラのメロディーが鳴る)

補足

ハードウェア

セミナーで作成したボードは Arduino で書き込めるようになっています(ハードウェア的には Arduino nano 互換機を使っていますが、ファームウェアを書き換えているのでソフトウェア的には LilyPad Arduino 互換)になっています。マイコンは ATmega328-PU で内蔵の 8MHz RC 発振回路で動作しています。LEDはPORT D (PD) につながっています((ArduinoのdigitalWrite/Readで扱うD0, D1 を含む D0 からD7ピン)。圧電スピーカは D8 にスイッチは D9 につながっています。

写真撮影

撮影の時には暗めの背景がお勧めです。服も暗めの色がいいでしょう。シャッター速度が遅いのでカメラを三脚に載せるのがお勧めです。

写真を撮影するにはシャッター速度を遅くします。だいたい1/3秒から1秒ぐらいが適当なようです。カメラの説明書に従ってシャッター速度優先モードもしくは、マニュアル露出モードにして、シャッター速度を設定してください。そういったモードのないカメラでは撮影は難しいと思いますが、夜景モードがあれば、それで撮れるかもしれません。

またカメラがうまくピント合わせを出来ない場合にはマニュアルフォーカスに設定して、ピントを手動で調節します。

うまく動かなくなった

LEDが何個か点灯しなくなった、音が鳴らなくなったなどのときは、はんだ付けを見直してください。はんだが少なすぎたり、量が適切でもつく場所が悪いことがおおいです。

のはんだをはんだごてであたため直す（溶かす）、はんだが不足している場合ははんだを少し足すということをやってみてください。技術室のはんだごて(20W〜30W)を使わせてもらえないか相談してみてください。

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