6.2.1
赤外線センサ(QRB1134)
本実習では，Vstone社から発売されている赤外線センサを利用し，アナログ入力の学習を行う．こ の赤外線センサは，フェアチャイルドセミコンダクター製
QRB1134
に，コネクタを接続したセンサ である．図
6.1
に示すように，QRB1134は赤外線LED
と，赤外線に反応するフォトトランジスタから構成 されている．また，図6.1
に示すようにマイコンボードおよびマイコンに接続されているので，マイ コンボードの電源をいれるだけで，赤外線LED
は発光を開始する．ただし，赤外線であるので発光 しているかどうかは確認できない．携帯電話のカメラなどで撮影すると赤外線の発光を確認すること ができる5
．赤外線
LED
で発光し，反射体で反射した光を，フォトトランジスタで測定する仕組みになってい る．フォトトランジスタは，光の強さが強いほどに応じて多くの電流が流れる．一般に，このような光を利用したセンサを利用する場合は，外乱の影響を避けるため変復調が利用 される．例えば，センサではないが家電製品のリモコンでは，赤外線を
38[KHz]
で変復調して利用し ている．しかし，本実習で利用するマイコンボード(WRC-003)
との接続では変復調が利用されてい ないので，注意が必要である．反射体と赤外線センサとの距離に応じて，フォトトランジスタが受ける光の強さが変わることを利 用して，簡易的な距離センサとして利用することが可能である．ただし，反射体の反射率や形状，向 きによっても，フォトトランジスタが受ける光の強さが変化するので，注意が必要である．
反射体と赤外線センサとの距離が同じであっても，反射体の反射率が異なれば，フォトトランジス
QRB1134
E S Emitter(Blur)
Collector(White) Anode(Orange) Cathode(Green)
Reflective Surface 4～7 CN
GND Vcc
H8/36064
PB0/AN0(CN4) PB1/AN1(CN5) PB2/AN2(CN6) PB3/AN3(CN7)33k 100
図. 6.1: 赤外線センサとその接続
5多くのディジタルカメラでは赤外線領域にも感度があり，強い赤外線に反応することが多い．
57
ADC 0 0 0 0 LSB 最下位ビット 最上位ビット MSB 0
0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
GND
Vin Time
Time Vin
図. 6.2: A/D変換器の概要
タが受ける光の強さも異なる．この性質を利用して，白地に書かれた黒い線を検出することなどもで きる．
なお，詳細は，QRB1134データシート
(QRB1134.pdf)
を参照．6.2.2 A/D
変換器A/D
変換器は，アナログ量をディジタル量に変換する電気回路である．ADコンバータ，ADCとも 呼ばれる．逐次比較形，デルタシグマ形など，いくつもの方法が知られている．いずれにしても，入 力のアナログ信号をディジタル化する方法である．図
6.2
にA/D
変換器の概要を示す．図6.2
に示すように，入力電圧Vin
ががA/D
変換器によって，4
ビットのディジタル量に変換されていることが確認される．当然のことではあるが，A/D変換を行 うためには，ある程度の時間が必要であり，その間は入力の電圧を一定に保つ必要がある．このよう にある時間間隔電圧を一定に保つ機能は，サンプル・ホールド機能と呼ばれる．6.2.3 H8/36064
周辺機能A/D
変換器の特徴H8/36064
に搭載されているA/D
変換器の特徴を以下にまとめる．• 10
ビット分解能．• 8
チャンネル入力(PB0/AN0
からPB7/AN7
までの8
チャンネル)．•
変換時間，約5[μ sec] 6
．• 1
チャンネルのみをA/D
変換する単一モードと，複数チャンネルを連続A/D
変換するスキャン モードが，利用可能．•
サンプル・ホールド機能付き．•
ソフトウエアによるA/D
変換のみならず，外部トリガ信号によりA/D
変換を開始することも 可能．• A/D
変換終了時に割り込みを発生させることが可能．6ハードウェアマニュアルの
3.5[μ sec]
から動作周波数で換算．58
6.2.4 A/D
変換の動作と設定単一モードとスキャンモードの基本的な使い方を説明する．ここで，述べる使い方以外にも，工夫 次第で様々な使い方が可能である．
6.2.4.1
データレジスタについて表
6.11
に示すように，A/D変換結果を格納するレジスタは，二つのチャネルで共有するようになっ ている．そのため，データを読み出すときなどには注意が必要である．また，4つデータレジスタ
(ADDRA, ADDRB, ADDRC,
およびADDRD)
は，16ビットデータ(unsigned int)
として定義されている．しかしながら，H8/36064に搭載されているA/D
変換器は10
ビットである．そのため，表6.12
に示すように，データレジスタの下位4
ビットは必ず0
が読み出さ れる．このため，データを読み出した後に，4ビットシフト(C
言語では，“>>4”)
するなどすれば良 い．また，A/D変換器の下位のビットはノイズの影響などにより，それほど信頼性の高いものではな い．そのため，10ビットA/D
変換器ではあるものの，上位8
ビットのみを利用することも多い．6.2.4.2
単一モード単一モードでは，一つのチャネルを必要なときに一度だけ，A/D変換する場合に便利である．基本 的な利用方法と，関連するレジスタの設定を以下に示す．
1.
単一モードに設定する．ADCSR
レジスタのSCAN
を0
に設定する．2. A/D
変換を行うチャネル(ポート)
を選択する．ADCSR
レジスタのCH
にチャネルを設定する．3. A/D
変換を開始する．ADCSR
レジスタのADST
を1
に設定する．4. A/D
変換が終了するまで待つ．ADCSR
レジスタのADST
が1
の間，ループして待つ．5. A/D
変換の結果を読み出す．ADDRA, ADDRB, ADDRC
またはADDRD
の内から，A/D変 換を行ったチャネルに対応したデータレジスタからデータを読み出す．6.
上位ビットを取り出す．必要に応じて，上位ビットのみを取り出す．Table 6.11: A/D
変換のチャネルとデータレジスタの関係Table 6.12: A/D
変換のデータレジスタとビットの並びデータレジスタ
B
15B
14B
13B
12B
11B
10B
9B
8B
7B
6B
5B
4B
3B
2B
1B
0A/D
変換結果b
9b
8b
7b
6b
5b
4b
3b
2b
1b
00 0 0 0 0 0
59
なお，
A/D
変換のレジスタの詳細な設定は，「H8 36064グループハードウェアマニュアル」(rjj09b0049 h836064.pdf)
を参照．6.2.4.3
スキャンモードスキャンモードは，指定したチャネルを逐次的に常に
A/D
変換を行う．常にA/D
変換を行ってい るので，データレジスタを読み出すだけで，最後に行ったA/D
変換の結果を読み出すことができる．この方法は，簡便な方法であるが，常に
A/D
変換を行っているので，消費電力が大きい．また，デー タレジスタから読み出す値が，常に過去のデータであり，いつA/D
変換が行われたかが明確でないと いう欠点がある．基本的な利用方法と，関連するレジスタの設定を以下に示す．
1.
スキャンモードに設定する．ADCSRレジスタのSCAN
を0
に設定する．2. A/D
変換を行うチャネル(
ポート)
を選択する．ADCSRレジスタのCH
にチャネルを設定する．3. A/D
変換を開始する．ADCSRレジスタのADST
を1
に設定する．4.
データを読み出す．必要なときに，データレジスタからデータを読み出す．スキャンモードでは，A/D
変換が常に行われているので，最後にA/D
変換が行われたときの，値を読み出すことになる．5.
上位ビットを取り出す．必要に応じて，上位ビットのみを取り出す．6. A/D
変換を終了する．A/D変換の必要がないときは，ADCSRレジスタのADST
を0
に設定し，A/D
変換を行わない．なお，
A/D
変換のレジスタの詳細な設定は，「H8 36064グループハードウェアマニュアル」(rjj09b0049 h836064.pdf)
を参照．
ドキュメント内
MechLab.dvi
(ページ 57-60)