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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

アンパンマンじゃかじゃか消防車の修理(電子オルゴール・音声再生換装)

本件は、(千葉県)鎌ケ谷おもちゃの図書館「あ・そ・ぼ」おもちゃ病院様の修理事例であり、つつじが丘おもちゃ病院(当院)はファームウェアの開発を請け負った。
当記事には依頼元の 鎌ケ谷おもちゃの図書館「あ・そ・ぼ」おもちゃ病院様 から提供していただいた情報や資料が含まれている。

1.患者
アンパンマンじゃかじゃか消防車(アガツマ)
アンパンマンじゃかじゃか消防車(電子オルゴール・音声再生換装)外観

2.症状(依頼元からの情報)
①COBチップの動作が不安定で、動作したりしなかったりする。

3.診察(依頼元で実施)
①電源、スピーカー、SW等のCOBチップ以外は正常であるため、COBチップ不良と判断した。

4.治療
【要件定義】(依頼元で実施)
①依頼元から提示された要件は以下の通り。
ハード面
・単二電池2個:3V
・モーター1個:3V駆動
・LED:2個 ICより個別配線 Hレベルで点灯
・スイッチ3個:タクト型基板実装 スイッチオンでLレベル
・スピーカー:8オーム 0.25W
・基板:面実装 モーター駆動用トランジスタ1個PNP型 Hレベルでオン、
    マイナス共通

スイッチ等機能
①イグニッションスイッチ:スライドスイッチでオンでマイコンへの電源供給、オフで停止
②メロディスイッチ:オンでアンパンマンマーチを演奏する
③ベルスイッチ:オンでベル音+”火の用心”を鳴らす
④サイレンスイッチ:オンでサイレン音を鳴らす
⑤赤色灯:LED2個で同時に点滅する
⑥可動するアンパンマン他:左右にモーター駆動で動作する

動作内容:時系列
①イグニッションスイッチオンでマイコンへ電源供給
②オープニング開始
 ・音:エンジン始動音⇒”アンパンマン消防車出動します”⇒サイレン音1回
 ・赤色灯点滅:LED2個同時点滅
 ・アンパンマン他が左右に動く:モーター駆動
 上記3つが同時に動作し時間約6秒
③無音無動で待機状態となる
④次のいずれかの操作で作動する
 ・メロディスイッチオン:アンパンマンマーチ22秒奏でる
 ・ベルスイッチオン:ベル音3回⇒”火の用心”⇒ベル音2回
 ・サイレンスイッチオン:サイレン音5回を鳴らす
 同時に赤色灯点滅とアンパンマン他が左右に動く
 上記スイッチは同時作動は受付しない
⑤無音無動で待機状態となる
⑥イグニッションスイッチオフでマイコンへ電源供給停止となる

【設計】(当院で実施)
②音声ソースは「アンパンマン消防車出動します」と「火の用心」は依頼元から支給していただいた。その時間は合計4秒弱で、
8ビット8kspsでは32kバイト(16kワード)弱のメモリ容量が必要になる。

③必要ポート数は
 LEDとモーターは出力電流を稼ぐため2本とする。
 スピーカー音が小さいときにはオーディオアンプを外付けすることとし、オーディオアンプのCE信号を用意しておく。
 SW3本、LED2本、モーター2本、PWM1本、アンプCE1本で合計9本。
 音声データを外付けのシリアルEEPROMに置く場合はI2C通信で2本追加になる。

④適合するデバイスは以下のものが考えられる。
・LPC1114はメモリが32kバイトあり、音声を若干縮小すれば入りそうだ。電源電圧は電池2本で動作可能。価格は@180円(2016年秋月)。
・16F1938はメモリが16kワードあるが、プログラム分を差し引くと音声データをかなり縮小しないと入らない。価格は@230円(2016年秋月)。
・16F1705+24FC256の構成。価格は@110円+90円(2016年秋月)。

最も小型にでき、比較的安価な16F1705+24FC256の構成を採用する。

⑤機能要件の補足
・ボタンの動作を実行中に、同じボタンが押されたら動作を中断する。
・別のボタンが押されたら、そのボタンの動作に移る。

⑥ポートの割り当て
;RA0:SW0「メロディ」入力(正論理/負論理を選択)
;RA1:SW1「ベル」入力(正論理/負論理を選択)
;RA2:SW2「サイレン」入力(正論理/負論理を選択)
;RA3:空き(Vpp)
;RA4:LED出力(正論理/負論理を選択)
;RA5:RA4と同じ信号を同時に出力
;RC0:SCL入出力
;RC1:SDA入出力
;RC2:モーター出力(正論理/負論理を選択)
;RC3:RC2と同じ信号を同時に出力
;RC4:アンプCE出力(正論理/負論理を選択)
;RC5:PWM3出力(正極性)

⑦応用回路
アンパンマンじゃかじゃか消防車(電子オルゴール・音声再生換装)応用回路

【ファームウェア開発】(当院で実施)
⑧開発後に動作のカスタマイズが容易に行えるように、動作シーケンスを定義する方式を採った。

アンパンマンじゃかじゃか消防車(電子オルゴール・音声再生換装)動作シナリオ方式

アンパンマンじゃかじゃか消防車(電子オルゴール・音声再生換装)動作シナリオ例

⑨開発したファームウェアの資材一式は ここから ダウンロードできる。
・16F1705のMPLABXプロジェクトは
 jakajakaFIRE\jakajaka_PIC1705.X

・音声データのMPLABXプロジェクトは
 jakajakaFIRE\EEPROM\data_24FC256.X

・エンジン音の作成は
 jakajakaFIRE\voice_ ENGINE

⑩実行時の音声出力
エンジンキー操作時のオープニング

メロディボタン押下

ベルボタン押下

サイレンボタン押下

【実装】
実装は依頼元の 鎌ケ谷おもちゃの図書館「あ・そ・ぼ」おもちゃ病院様 で実施した。
実施状況は 依頼元のブログ を参照。
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  1. 2016/02/08(月) 22:53:07|
  2. マイコン換装
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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

本ブログで公開している技術情報や成果物のご利用および再配布はフリーです。読者様の技術活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。

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