3.3 実験 17 NAND ゲートのみで再構築 U2 4013 0 -0 プロック A の 演算回路へ ープレーヤー A ーショット入力 ープレーヤー B ショット入力 初期状態設定 プロック B の 演算回路へ D 0 区 0 ショットボタン U3 4013 SW2 SWI 図 3.6 横方向の運動のシーケンス回路 NAND ゲートと D-FF のみで再構築 図 3.7 実験風景 3.3.1 実験方法 さて実験い・・といきたいところですがはたかよ w 、当たり前ですが、テニスゲームは 2 人いない とできません。ひとりで速度を変化させつつショットボタンを押すような真似はできません w 。 そこで今回は与える速度は一定とし、ショットボタンの人力をテキトーに与え、方向が切り替 わるかどうかを確認します。 3.3.2 実験結果 図 3.8 に実験結果を示します。

16 区 Q 第 3 章 演算プロック切り替え ( インタロック機能付き ) ープレーヤー A ショット入力 ショット入力 サーブ権の切り替え アニスゲームを設計しよう 13 U2 4013 U3 演算回路へ プロック B の 初期状態設定 演算回路へ プロック A の ~ 横方向編 ~ UI 4013 図 3.5 横方向の運動のシーケンス回路原理図 4013 の真理値表 (TC4013BP 東芝製のデータシートより抜粋 ) 表 3.1 ※ただし、 R 0 0 —:D011't care 、 S 0 0 D CL Qn + 1 0 1 ↑ : 立ち上がりエッジ、 Qn + 1 ↓ : 立ち下がりエッジの意味。 そして、プレーヤーにサープ権を与えるために、 UI を用意します。各プレーヤーのショットボ 使う IC の種類を節約します。図 3.6 に NAND ゲートと D-FF のみで再構築した制御回路を示し ますが、 AND ゲートと OR ゲートで構成された組み合わせ回路を NAND ゲートのみで構成し、 図 3.5 の回路には、 AND ゲート、 OR ゲート、 D ー FF の 3 つのロジック回路が必要になってき U2 , U3 にクロック信号を入力できるようにします。 タンの入力は、 UI の出力との論理積 (AND) を取ることで、サープ権があるプレーヤーのみが 3.3 実験 ます。 ェ方向の運動をシミュレートする回路を実際に動かしてみます。

14 第 3 章 SW アニスゲームを設計しよう ~ 横方向編 ~ VB 図 3.2 打ち返す度に方向が切り替わる回路原理図 とでボールを打ち返す。 ( 1 ) プレーヤーは打ち返す速度をポテンションメータで変え、あるタイミングでボタンを押すこ ます。 こで打ち返すという動作をさせるために、欲しい制御回路として、以下のことがあげられ 3.2.2 シーケンシャルな事を考えてみる を、積分器の入力を GND (O[V]) にします ( 図 3.3 ) 。この時、積分器の時定数を早めておき、値 て使うことができます。そこで、図 3.2 の入力、それぞれに積分器を追加し、初期値入力に速度 ジ以降に添付 ) 、初期設定モードと保持モードのみを使えば、サンプルホールド回路そのものとし ルド回路が必要になってきます。前回、前々回から使っている積分器ですが ( 回路図は付録ペー す。 ( 2 ) の機能が実現するように、ボタンを押した瞬間の速度情報を保持させておくサンプルホー 路のままでは、積分器の入力に与える速度を変化させてしまうと、移動速度も変わってしまいま 決め、ボタンを押すことで、積分器に与える速度を変えられるようにします。この時、図 3.2 の回 ( 1 ) について、操作方法としては基本方針で述べた通り、ポテンションメータで打ち返す速度を 横方向の運動をシミュレートする回路 これらを実現する回路について考察してみます。 ( 3 ) 相手が打ち返すまで自分が打ち返せないようインタロックをかける。 ( 2 ) ボタンを押した瞬間、ポテンションメータで与えられた速度情報を保持する。 図 3.4 の状態遷移図を基に考えてみます。 むようになるシーケンスとします。 て考えてみます。話を簡単にするため、プレーヤー A が必ずサープし、ボールが画面右方向に進 横方向の運動をシミュレートする回路の基本形が完成したところで、いよいよ制御回路につい 状態遷移図を描いて考えてみる がすぐ反映されるようにします。 初期値入力やサープ権の初期設定後、プレーヤー A の操作 ( ショットボタン押すこと ) によっ ます。 器、スイッチ ) の状態、矢印の上に書かれている補足は次の状態に移るための条件が書かれてい 丸で囲まれている文字は状態を表し、四角い吹き出しで囲まれている文字は各ュニット ( 積分

「ボールを打ち返す」を考える 3.2 プロック A ( プレーヤー A ) 15 UI U2 SW 制御回路 U3 VB プロック B ( プレーヤー B ) 積分器を サンプルホールド回路の 代わりに使う 横方向の運動をシミュレートする回路 図 3.3 積分器の機能 保持 : { 0 , 0 } 演算 : { 0 , 1 } 初期設定 : { 1 , 0 } リセット : { 1 , 1 } UI : 初期設定 U2 : 初期設定 U3 : 保持 SW:U2 出力 初期設定 ショット ′ ( プレーヤー A ) ショット ( プレーヤー A ) 右方向への 演算 演算 ショット ( プレーヤー B ) 図 3.4 打ち返すを実現する回路の状態遷移 リセット リセット 左方向への UI : 初期設定 U2 : 保持 U3 : 演算 SW:U2 出力 UI : 保持 U2 : 初期設定 U3 : 演算 SW:UI 出力 て、右方向への演算が行われます。プレーヤー B がショットボタンを押すまでは右方向への演 算が行われ、ショットボタンが押されたら左方向への演算が行われます。以降、各プレーヤーが ショットボタンを押すごとに、状態が切り替わります。言い換えれば、ショットボタンが押され るまで、状態が保持されているとも言えます。また、 UI と U2 はお互い初期状態と保持が入れ替 わっていることがわかります。したがって、ボタンが押されたら状態が変わるようなロジック回 路を組めば良いと言えます。 制御回路を組んでみる 以上の事を踏まえ、図 3.5 に製作したロジック回路を示します。 ショットボタンが押されるまで状態を保持し続けなければいけないので、 D フリップフロップ ( 以下、 D-FF) を用います。 D-FF は、クロック信号が入った瞬間の入力 D の状態が出力 Q に 反映されます。今回使用する IC は 4013 を使用します。 4013 の真理値表を表 3.1 に示します。 4013 は D-FF の他に、 RS フリップフロップ ( 以下、 RS-FF) も合体したようなフリップフロッ プで、 RS ー FF はクロックに関係なく出力 Q , Q を変化させることができます。 回路図中の D ー FFU2 , U3 の出力に積分器を繋ぎ、クロックが入ると制御が切り替わるようにし ます。また、 RS-FF を用いて、初期設定の状態遷移にすることも可能になります。

アナログコンピュータ回路図 付録 A A —VIII A. 6 マザーポード ユニットエリア プしッドボードエリア 制御信号バス VEE 亠工 電題入力 電源分配 い ) 回路図 ートをーイ いみをい新い (b) 写真 図 A. 7 マザーボード