- 公開日：2018年11月16日
- | 更新日：2022年10月14日
[7SEGルーレット貯金箱製作] 第2話 設計開始！機能を実現するためには？
- ライター：すーさん
- その他
前回までの奮闘記
こんにちは、すーさんです。
前回までで今回の製作物である「7セグルーレット貯金箱」とその機能を決めました。
今回は仕様書を作成していきます。
ブロック図を書く
まずはブロック図を書いていきます。7セグルーレット貯金箱の機能を満たすための部品をまず選定していきます。
センサについては１ヶ月以内に貯金箱を形にするため、最初に簡単なセンサを入れておき、全体が完成した最後にお金を認識できるようなセンサに入れ替えることにしました。出来上がったブロック図を下に示します（図1）。
基本的にI/O処理で動作させます。物が通ったかを検知する透過型フォトセンサをコイン投入口に取り付け、通った回数を7セグメントLED2つで表示します。
スイッチ4つで7セグメントLED3つのルーレットを動作、停止させます。またマイコンのポート数を節約するため、シフトレジスタを使用しました。
コインボックスの鍵にはソレノイドを使用することにしました。
ソレノイドは通電させるとコイルに磁束が発生し鉄芯を吸引する電気部品、その仕組みを図2のようなイメージで使うことにしました（図2）。
コインボックスの床にソレノイドを固定し、鉄芯を固定する板をコインボックスの扉に取り付けておきます。
基本的には鉄芯が固定板に引っかかり扉を開けることはできません。
ルーレットの表示が7になるか、枚数が100枚になることでソレノイドを通電させ、鉄芯が引っ込み、扉を開けることができます。
青いLEDは７が揃った時、赤いLEDは枚数が100枚になった時に光らせます。なんとか形になりそう・・・そんな気がしてきました。
回路設計
続いてブロック図を元に回路設計をしていきます。各部品のデータシートを見ながら、コンデンサや最大定格を超えないように抵抗を選定していきました。
とりあえず部品の最大定格さえ超えなければ大丈夫だと思い回路設計したことが後々問題につながることになるとはこの時の私は想像していませんでした・・・。
この時点で作成した回路図が下になります。これでハードウェアの仕様書作成は終了です。次はソフトウェアについて考えます。
ソフトウェアについて
まず、私が考えている7セグルーレット貯金箱の動きをフローチャートにして示します（図3）。大まかな動きは図3のようになります。変数など細かいのでここでは割愛します。
電源投入後、ルーレット用の7セグメントLED3つの表示は全て8になり、カウント用の7セグメントLED2つの表示は0になります。
コインがセンサ通過後、カウント用7セグメントLEDの値が1進みます。
その後スタートボタンを押せる状態になり、コインを通過させた数だけルーレットを回す事ができ、ストップボタンでルーレットを停止させます。
ルーレット停止後、７が揃っていなかったら再びコイン通過待ちになります。
コインボックスの鍵を開ける条件は、ルーレットの表示が全て７になるか、枚数が100枚になったときのみになります。
鍵が解除されると同時にLEDが点灯、そして再びコインを通過させると鍵は閉まり、ついていたLEDは消灯します。
これでソフトウェアの流れも決まり、仕様書が出来上がりました。いよいよ製作開始です！