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エレクトロニクスコンテスト発表作品・多機能壁掛けclock

電気通信大学大学院電子工学専攻 毛馬内 洋典


1.はじめに

皆さんは、日常生活の上で欠かせない電気製品と聞かれたらなんと答えますか?
TV?パソコン?冷蔵庫?…色々考えられると思いますが、私はその中で「時計」に目をつけました。何故なら、生活の区切りの基準として時計は必要不可欠ですから。そして、当然ですが、どこの家庭にも時計はありますよね。
しかし!ただ単に時間を表示するだけの時計ではつまらない…どうせなら、それに色々な便利な機能、そして遊び心を組みこんだ楽しい時計が出来ないだろうかと思って今回の作品を作ろうと思ったわけであります。

2.便利さとは?

まずはタイマー機能。これは、指定した時間に機器を動作させたり止めたりする機能です。ビデオの録画予約などで広く利用されていますよね。これを組みこんで、指定した時間に何かが起こるようにすると便利。これはマイコン制御で実現する事にしましょう。
次に、大きな時間表示。遠く離れていても見やすい大型LEDディスプレイで、見やすいデザインに仕上げましょう。それから、他にも将来的に拡張したい機能が出てくるかもしれません。その時に後から簡単に回路を組みこめるような回路設計にしましょう。たとえば、TVやラジカセのリモコン信号を記憶させて、時間になったら自動的にリモコン信号が送られるような機能をつけたら便利ですね。

3.遊び心とは?

上に挙げたような物だったら、簡単に作れるかもしれません。でも、それだけでは遊び心がなさ過ぎる…そこで、今回の目玉として、8×15ドットの2色LEDディスプレイを装備し、プログラムした通りの色々な文字や記号が時間に合わせて表示されたり、また、音楽が流れたりする…。また、LEDによる「振り子」なんかを付けてみたらどうかな…。そんな、「見て楽しい時計」そして「使って便利な時計」が出来たらいいな、なんて考えています。さて、どうなりますことやら。

4.回路構成は?

今回の回路の中心は、Z80


という、往年の名器とも言えるCPUです。発売されて20余年、未だに現役というのはやはりその便利さにあるのでしょう。
Z80とは、1976年に発売されたCPU(コンピュータの頭脳)です。発売から20年余、未だに組みこみ用途などで現役という長寿のCPUです。パソコンに使われた例は、PC8801までの8ビットNECパソコン、X1turbo、そしてMSXなど、’80年代のマイコンブームの火付け役ともなった名品です。右の写真はZ80CPUチップです。
今回の時計も、このCPUを使って構成します。電通大では、「工学実験第3」で、このZ80を使ったコンピュータの基礎的な動作を学びます。実は、私自身、その実験をするまでマイコン回路は苦手でもっぱらアナログ屋だったのですが、この実験で目から鱗が落ちて是非これを使って作品を作ってみたいと思っていたものでありました。
具体的な作品のブロックは下図に示します。Z80を使ったシステムとしては極めて標準的な回路構成です。

5.製作状況は?ほんとにそんなの出来あがるの?

うはっ。これは痛い所を突かれましたねぇ。実は当人、21日22日と学会発表で金沢に行って、23日の早朝に夜行で東京に戻ってくるのです。つまり、他の参加者のように「発表直前不眠不休モード」に入れないんですねぇ。しかも、ぎりぎりまでエレコンの製作を行っていたために学会発表のネタは、木曜日の夜時点で何一つ出来あがっていない…。
さーて。私の運命はいかに。今日エレコンに来てくださった方々は、まさに私の「死の瞬間」を目の当たりにする事になってしまうのでしょうか!
せっかく…LED126個とIC53個も半田付けしたのにさっ!
ま、どうなるかは…当日のお楽しみ。(笑)

6.なんか不真面目な説明なんですけど…

うぐぐ。すいません、もう何日も徹夜なんです。許してください。(涙)
って、それじゃ仕方ないので、ちょっとだけ難しい話を。
時計機能の基本は、SPG8651Bという水晶発振モジュールです。これでZ80にNMIを掛け、それによって計時ルーチンに飛びます。
処理が終わると、時間保持アドレスからのデータを変換し、その出力でLEDを駆動します。また、キャラクター表示装置は8x15ドットの2色LEDで、それをポートに割り振ってバイト単位でラッチを掛け、それによりLEDを駆動しています。






回路製作中のひとこまとアセンブラソースの一部を掲載しておきます。

7.なんか…駄目そうじゃない?

うっ…。
そうですそうなんです。もう忙しすぎて、時間を最大限割いてエレコンネタ作ったのに…未だに動作してないです。(涙)発表当日どうなるかは分かりませんが、
駄目なら踊りましょうかねぇ?!
合掌。


(2006/1/27、6年間以上の封印を解いて再編集&手直し、公開。当日踊ったのは言うまでもない。)