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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。

不思議なドレッサー ミラーナの修理(マイコン換装)

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。
依頼元のブログは こちら

1.患者
ハローキティ 星がキラキラ!不思議なドレッサー ミラーナ (ジョイパレット)
不思議なドレッサー ミラーナ(マイコン換装)外観

メーカーの商品ページは ここ

参考動画は ここ

2.症状
①何も動かない。

3.診察
①依頼元でCOBチップの不良と診断された。

4.治療
①COBチップをマイコンで換装するため、当院へファームウェア開発が依頼された。

【要件】
②依頼元から提示された要件は以下の通り。

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
(1)ハード面
 ・単3電池3個:4.5V
 ・LED 8個:負論理で点灯(8ポート) 
   LED1:赤色 LED2:緑色 LED3:赤色 LED4:緑色
   LED5:赤色 LED6:緑色 LED7:赤色 LED8:緑色
LED9:赤色 LED10:緑色       
 ・スイッチ3個:
   SW1:スライドスイッチ PICへの電源供給 
   SW1-1:スライドスイッチ PICへの電源供給、BGM音鳴る 正論理で入力(1ポート)
   SW2:磁石型基板実装 正論理で入力(1ポート)
   SW3:リードスイッチ 正論理で入力(1ポート)
 ・スピーカー:8オーム 0.25W(1ポート)

(2)スイッチ等機能
 ・SW1:オンでPICへの電源供給、オフで停止
 ・SW1-1:オンでPICへの電源供給、BGM音繰り返し演奏、オフで停止
 ・SW2:プッシュオン型スイッチ
 ・SW3:外部ステッキ(磁石)を近づけるとリードスイッチ
      演奏中、再度近づけても無視する
 ・LED点灯:
   パターン1 赤色、緑色1秒ごとに交互に点灯
          LED1、3、5、7、9(赤色)同時点灯
          LED2、4、6、8、10(緑色)同時点灯
   パターン2 LED2、4、6、8、10(緑色)同時点灯
   パターン3 LED1、3、5、7、9(赤色)同時点灯
     

(3)BGM音、効果音、音声合成音
 ・BGM音:電子オルゴール音でミッキーマウスマーチ
 ・音声再生音1:”きらきら~ん”
 ・音声再生音2:”シャリ~ン”
 ・音声合成音:文言をHARUKAちゃん(ミラーナ2.WAV)
           
(4)動作内容:時系列
 ①SW1オンでマイコンへ電源供給:無音、LED消灯で待機状態
 ②SW2:プッシュオンで
       音声再生音2”シャリ~ン”とLEDパターン2
      次のプッシュオンで
       音声再生音2”シャリ~ン”とLEDパターン3
      次のプッシュオンで
       音声再生音2”シャリ~ン”とパターン2とパターン3同時点灯
      次のプッシュオンで消灯し、最初に戻り繰り返す
 ③SW3オンで次のパターンを繰り返す
   ・音声再生音1+”きらきらおめめ、可愛いでしょう”、LEDパターン1
   ・音声再生音1+”アイドルみたい”、LEDパターン1
   ・音声再生音1+”今日のおしゃれは完璧”、LEDパターン1
   ・音声再生音1+”笑顔が、すてき”、LEDパターン1
 ④SW1オフでマイコンへ電源供給停止
  
 
 上記①でSW1-1オンでPICへの電源供給、BGM音繰り返し演奏し
 ②、③を実行する
 ④SW1-1オフでマイコンへ電源供給停止、BGM音停止
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++


③LED点滅の動作仕様は実際に動かしてみないと評価し辛いので、依頼元でカスタマイズが可能なように、動作シナリオを自由に登録する方式とし、登録用のマクロを提供した。

【マクロ定義】
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
;LEDの点滅シーケンス定義マクロ
;マクロ書式
;  LED_MAC  led_r,led_g,jikan
;パラメータ
;  led_r:LED赤1-5点灯パターンを5ビットで指定する(0=消灯、1=点灯)
;  led_g:LED緑1-5点灯パターンを5ビットで指定する(0=消灯、1=点灯)
;  jikan:持続時間を100msの単位で指定する(0~15)
;説明
;  jikanが0のときはシナリオを終了し、led_rとled_gの点灯パターンを持続する
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
LED_MAC  macro  led_r,led_g,jikan
    dw  (led_r<<9)+(led_g<<4)+jikan
    endm


【設定例】
LED_SEQ3 ;星SW3回目(ランダム回転)
    LED_MAC  b'10010',b'01010',3
    LED_MAC  b'00101',b'10100',3
    LED_MAC  b'01010',b'01001',3

    LED_MAC  b'00110',b'00001',3
    LED_MAC  b'01100',b'00010',3
    LED_MAC  b'11000',b'00100',3

    LED_MAC  0,0,0

④女の子のおしゃべりは適当な音源が入手できなかったので、テキスト読み上げの音声合成を利用してPCMデータを作った。どんな文言でもしゃべらせられるのと性別や年齢などの声質や喜怒の感情を加味できるので、音源が無い場合にはこのやり方は重宝する。

⑤音声は全体で8秒強になるため、16F1705のプログラムメモリと24FC512に分散して格納した。I2Cメモリからの再生は同時には1音声に限られるので、シリアルに再生するものを24FC512に格納する。

⑥依頼元からの要件には無かったが、オートパワーオフの機能を盛り込んだ。無操作で11分経過するとLEDを消灯してSleepする。BGMがオンのときはBGMの曲の途中では止めずに曲の終わりでSleepする。Sleep時の消費電流は24FC512の電源消費も含めて12uAになった。「星ボタン」か「ステッキ」の操作でWakeUpし動作を再開する。

【回路図】
⑦ポートの割当てと周辺の回路は以下とした。ポート数を節約するため、10個のLEDは5×2のマトリクス接続にした。それでも16F1705のポート数に収まらないため、3個のSWを2本のポートで読み込むようにした。
不思議なドレッサー ミラーナ(マイコン換装)回路図

【ICSPの考慮】
⑧ICSPDATとICSPCLKのピンはLED制御出力に充てて、ICSP時に影響が無いようにしている。ICSPではMCLRのピンに高電圧が印加されるので、ICSP時には星ボタンを押さないよう運用対応する。

⑨24FC512のWPピンはプルアップしているので、内容を書き換える際はWPピンをGNDに落として行うよう運用対応する。

【ファームウェア開発】
⑩開発したファームウェアの設計資料、開発プロジェクトおよび資材は ここから ダウンロードできる。

【再生音】
⑪本ファームウェアの再生音
再生音はこれ

⑫マイコン換装後の動作動画は 依頼元のブログ を参照
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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。

当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。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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