Last modified 09/06/2000

Emotion Unit

現状の回路ではパワーオンリセットがうまくかからない場合があります。
C5を100U→4.7Uに変更した08/22/2000版の回路図をご利用ください。m(__)m

現状の回路ではEEPROMアクセス中に電源がON/OFFされると EEPROMのデータが破壊される可能性があります。
LEDデータをProgram Memoryに移行した 08/18/2000版のファームウェアをご利用ください。m(__)m

MindStormsで遊んでて、感情を表現する「目」があるとかわいくなるなと思ったので、ATMEL製8bitマイコン(AT90S1200-12)と 5×7ドットマトリクスLEDを組み合わせて作ってみました。:)

ハードウェア

下の図はEmotion Unitの回路図(08/22/2000版)です。
5×7ドットマトリクスLED ２個をダイナミック点灯させていますがAT90S1200のI/Oピン(15本) だけでは信号線が足りません。そこでシフトレジスタ(AC164)を追加してカラム側の制御を行っています。電源はLEGOのバッテリーボックスなどを想定しています。

Emotion Unit部品表
種類	品名	数量	記号	備考
マイコン	AT90S1200-12 ^*1	1	U1	秋月電子通商 \280
IC	74AC164	2	U2,U3	サトー電気 \130
赤外線受光ユニット	CRVP1738	1	U4	秋月電子通商 \200
三端子レギュレータ	S-81350HG	1	U5	秋月電子通商 \100
5×7ドットマトリクスLED	HDSP-4403	2	D1,D2	鈴商 \800
ダイオード	1S3	5	D3-D7	秋月電子通商 \250(10個)
発振子	セラミック発振子 4.00MHz	1	X1	秋月電子通商 \40
抵抗	560	7	R1-R7	秋月電子通商 \100(100個)
抵抗	10K	1	R8	秋月電子通商 \100(100個)
コンデンサ	0.001U	1	C6	－
	0.1U	4	C1-C4	秋月電子通商 \100(10個)
	~~100U~~ 4.7U	1	C5	－
ICソケット	DIP 14pin	2	－	秋月電子通商 \40(丸ピンタイプ)
ICソケット	DIP 20pin	1	－	秋月電子通商 \60(丸ピンタイプ)
基板	Cタイプ[AE-3] 71×47mm(25×15)	1	－	秋月電子通商 \70
プリント基板用絶縁ゴム・シート	72mm x 47mm	1	－	秋月電子通商 \40
ケーブル	9V Connecting Lead	1/2	－	－

*1: AKI-AVRプログラマーキットではRCEN(内部オシレータ有効/無効)を変更できないのでAT90S1200Aは使えないので気をつけてください。

下の図はEmotion Unitの部品配置図(部品面から見た図)です。
U4はハンダ面側(裏側)に実装、C1-C3はICソケットの下に実装してます。図の中の青線(ハンダ面側)や緑線(部品面側)は電源、GNDなので太い線材 (切って余った部品のリード線でOK)で配線してます。 (青線と緑線は赤丸があるところで裏表つなげてます) それ以外の信号は0.2mmほどのUEW(ポリウレタン銅線)を使ってpoint-to-pointで配線したのでこの図には書いてません。「9V Connecting Lead」は切ってV1,V2に接続します。

下の図は組みたてたEmotion Unitの写真です。
この写真はハンダ面側に「絶縁ゴム・シート」を貼る前のものです。
Emotion Unit(部品面) Emotion Unit(ハンダ面)

消費電流を測定してみたところ、50.8mA(LED全点灯時)、15.6mA(LED全消灯時)でした。

ファームウェア

AT90S1200-12用のファームウェアです。

ソース(08/18/2000版)(10,183byte)

赤外線メッセージ受信

RCXの赤外線通信ポートの仕様やプロトコルについてはKekoa氏のページ RCX Internals に詳しい説明があります。

下の図は赤外線受光ユニットからのシリアル信号(PD2)の受信動作タイミングです。
シリアル受信動作タイミング

内蔵タイマを使って1/3bit分の間隔(約139us)で割り込みを発生させています。
"PD2"が"Low"になるところを探します。
"Low"になったら1/3bit分待ち"start bit"を確認します。
"start bit"確認後は1bit分(割り込み3回分)の間隔で各bitの処理を行います。
"stop bit"までの処理が終了したら最初にもどります。

ドットマトリクスLED表示

下の図はドットマトリクスLEDの表示動作タイミングです。
LED表示動作タイミング

シリアル受信の為のタイマ割り込みを使って表示の処理も行っています。
タイマ割り込み8回分の間隔(約1.11ms)で1カラム分の表示処理を行っています。
左右合わせて10カラム分の処理が終了したら最初の処理に戻ります。

仕様

RCXからの赤外線メッセージ(192～255)を受信して表示する目のパターンを切り替えます。受信したメッセージの上位2bitが11以外の場合はメッセージを無視します。メッセージの下位6bitを3bitづつにわけ、それぞれ右目、左目のパターンを指定します。パターンはいまのところ6種類のみ定義しています。(最後の2種類はテスト用)

赤外線メッセージと表示パターン
bit7-6	bit5-3	右目パターン	bit2-0	左目パターン
11	000		000
11	001		001
11	010		010
11	011		011
11	100		100
11	101		101
11	110	(undefined)	110	(undefined)
11	111	(undefined)	111	(undefined)

使用例

下はEmotion Unitの使用例です。タッチセンサを押していくと表情が変わっていきます。
Emotion Unitの電源として本来ならLEGOのバッテリーボックスを接続するのが正しいのですが、この例ではRCXのoutputポートBに接続して電源を供給してます。 (必ずpower8にすること)
RCX code

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