沼津高専 電子制御工学科
MIRS0701 エレクトロニクス詳細設計書
MIRS0701-ELEC-0001
改訂記録
版数 作成日 作成者 承認 改訂内容
A01 2007.9.12 小澤（拓）・池田
田中・宮川		 池田 初版
A02 2007.9.18 小澤（拓） 池田 4.1の抵抗の値、個数の訂正
A03 2007.11.2 小澤（拓）・池田・宮川 池田 3.4〜3.6の訂正
A04 2007.11.5 池田・田中 池田 3.3〜3.5の訂正
A05 2007.11.26 小澤（拓）・池田 池田 2.4の追加
A06 2008.1.18 池田 池田 ドットマトリクス開発中止の文の追加
A07 2008.2.15 池田・宮川 池田 FPGAピン割り当ての修正


目次

1　目的
2　概要
3　構成
4　部品一覧

注：ドットマトリクスは開発を中止した


1　目的

この文書ではMIRS0701のエレクトロニクスに関する詳細設計を述べる。


2　概要

2.1　取り除いたもの

正面の赤外線センサ、側面の超音波センサ


2.2　追加したもの

白線センサ、ドットマトリクス、アーム制御ボード


2.3　ドットマトリクス

32x16ドットLEDマトリクス表示パーツセットを使い、LEDマトリクスによる表示を行う。


Fig.1　裏側


Fig.2　LEDマトリクス


2.4　FPGAの変更

JK-FFを使用した出力回路をFPGA上に作成する。以下に回路図を示す。


Fig.3　ドットマトリクス回路


3　構成

3.1　標準機からの変更点

標準機に変更を加えた部分の構成図を以下に示す。
Fig.4　各ボードの概略ブロック図


3.2　ドータボード

標準機からの変更点は無い。


3.3　アーム制御ボードの概要（アーム用モータの動作）

ポスト識別によりFPGAから信号を受けた時のモータの動作を、以下のタイミングチャートに示す。


Fig.5　FPGAに対するMotorの動作のタイミングチャート


3.4　FPGAピン割り当て

変更部分は文字色を変えて表記する。

項番
ピン番号
 名称
IN/OUT
機能
1
144 RE_XB INロータリエンコーダX_B相
2
147 RE_XA INロータリエンコーダX_A相
3
148 RE_YB INロータリエンコーダY_B相
4
149 RE_YA INロータリエンコーダY_A相
5
150 WLS1 IN白線センサ信号1
6
157 WLS2 IN白線センサ信号2
7
158 WLS3 IN白線センサ信号3
8
159 WLS4 IN白線センサ信号4
9
160 WLS5 IN白線センサ信号5
10
161 TS5 INタッチセンサ信号5
11
162 TS6 INタッチセンサ信号6
12
163 TS7 INタッチセンサ信号7
13
164 TS1 INタッチセンサ信号1
14
166 TS2 INタッチセンサ信号2
15
167 TS3 INタッチセンサ信号3
16
168 TS4 INタッチセンサ信号4
17
169 MR1 OUT右モータPWM1
18
170 MR2 OUT右モータPWM2
19
172 ML1 OUT左モータPWM1
20
173 ML2 OUT左モータPWM2
21
204 UT1 OUT超音波センサ1送信信号
22
203 UR1 IN超音波センサ1受信信号
23
202 UT2 OUT超音波センサ2送信信号
24
200 UR2 IN超音波センサ2受信信号
25
199 UT3 OUT超音波センサ3送信信号
26
198 UR3 IN超音波センサ3受信信号
27
197 ARM1 OUTARM制御用信号1
28
196 ARM2 OUTARM制御用信号2
29
195 UTIM OUT超音波センサ受信ガードタイミング
30
193 LCD_RS OUTLCD Register Select
31
192 LCD_RW OUTLCD Read/Write
32
191 LCD_E OUTLCD Enable
33
190 LCD_DB0 IN/OUTLCD Data 0
33 189 LCD_DB1 IN/OUT LCD Data 1
33 187 LCD_DB2 IN/OUT LCD Data 2
33 179 LCD_DB3 IN/OUT LCD Data 3
33 177 LCD_DB4 IN/OUT LCD Data 4
33 176 LCD_DB5 IN/OUT LCD Data 5
33 175 LCD_DB6 IN/OUT LCD Data 6
33 174 LCD_DB7 IN/OUT LCD Data 7
34 XXX ISAバス信号 マイコンビルダーのマニュアル参照


3.5　ソフトウェアビジビリティ

IOポート仕様を以下に示す。

名称 IO port Address [hex] R/W Port Name 機能
汎用入力 0140 R GIO デジタル入力

1．MP：モータ用電源のON/OFF
2．WLS：白線センサ1-5
3．TS1-5:タッチセンサ1-5

Bit 15 14-12 11-7 6-3 2-0
機能 MP 未使用 WLS 未使用 TS
5 4 3 2 1 3 2 1
ARM制御信号 0160 W ARM_Ctrl ・ARMを制御する2bit信号
アーム用モータの回転を制御しアームを出し引きさせる。

Bit 15-2 1 0
機能 未使用 00：停止
01：正転
10：逆転
11：停止
ドットマトリクス制御信号 0170 W LED ・ドットマトリクス出力用の4bit信号
LEDの点灯を行う。

Bit 15-4 3 2-0
機能 未使用 LTH Sin
3 2 1


3.6　ドットマトリクス

32x16ドットLEDマトリクスを中心に仲介用回路を介してFPGAボードからの命令で動作するLEDマトリクスを作成する。

FPGAのPINを8つ使用する。ソフトウェアビジビリティを以下に示す。

FPGA PIN IC PIN 名称 役割 備考
--- A1 LED_PWR LED電源 AB共につなぐ必要あり
--- B1 LED_PWR LED電源
161 A2 SIN1 シグナル
162 A3 SIN2 シグナル
163 A4 SIN3 シグナル
199 A5 CLOCK クロック
198 A6 LATCH 点灯
197 A7 STOROBO ストロボ 輝度の調整
--- A8 IC_PWR IC電源

ドーターボードと接続するために、コネクタの作成が必要である。


4　部品一覧

4.1　ドットマトリクス

名称 数 備考
32x16ドットLEDマトリクス表示装置パーツセット 1 秋月電子でセットで購入
1.8kΩ抵抗 1 R4（付属なし）
1kΩ抵抗 1 R5（付属なし）


以下に32x16ドットLEDマトリクス表示パーツセットの中身を示す。

部品番号 数 部品名 備考・表示等
IC1,2 2* TB62706
IC3,4 2* TB62783
IC5,6 2* 74HC595
IC7 1* 74HC04
C1 1* 10μF積層セラミックコンデンサ
C2,3,4,5 4* 0.1μF積層セラミックコンデンサ
R1 1 75Ω チップ抵抗
R2,3 2 ジャンパー 部品は入っていません
R4,5 2 390Ω 1/4Wカーボン抵抗 橙白茶金
LED1,2 2 C-2AAOSRDT 16x16ドット 赤色発光
CN1A,B 4 ピンヘッダ 5x2 5x2に切って使用
CH2A,B 4 ピンソケット 5x2


以下にコネクタ部品表を示す。

名称 数 備考
10ピンソケット 2 二つ必要
3Pinコネクタ 2 3-3-2 で 8Pin必要
2Pinコネクタ 1



関連文書

・ MIRS0701 システム提案書（MIRS0701-DSGN-0001）
・ MIRS0701 開発計画書（MIRS0701-DSGN-0003）
・ MIRS0701 技術調査書（MIRS0701-TECH-0001）
・ MIRS0701 メカニクス詳細設計書（MIRS0701-MECH-0001）
・ MIRS0701 ソフトウェア詳細設計書（MIRS0701-SOFT-0001）