しなぷすのハード製作記

ArduinoとGLCDでEtch A Sketchを作る

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製作したEtch A Sketch風のおもちゃ
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製作したEtch A Sketch風のおもちゃ

目次

1. はじめに … 1ページ
2. Etch a Sketchとは … 1ページ
3. Etch A Sketchもどきを作る … 1ページ
4. 122X32モノクログラフィックLCDシールドで動かしてみる … 1ページ
5. GLCD学習シールドキットで動かしてみる … 1ページ

1.はじめに

先日、Twitterで"Etch a Sketch clock powered by Arduino"という動画を、知り合いの人から紹介してもらいました。Etch a Sketch(エッチ・ア・スケッチ)という、2つのダイヤルを回してお絵かきをする知育玩具をArduinoとモーターで制御して、時間を画面に表示するという、変わった時計の動画でした。この時計にも興味を持ったのですが、Etch A Sketchというおもちゃ自体にとても興味を持ったので、Etch A SketchもどきをArduinoとGLCD(グラフィックLCDモジュール)と可変抵抗を使って作ってみました。

Etch a Sketch clock powered by Arduino
今回製作したEtch A Sketch風のおもちゃ

2.Etch a Sketchとは

Etch A Sketchは、日本でポピュラーなせんせいという、お絵かきのおもちゃに似ています。絵を描いた後、消すことができて、繰り返し絵をかけるという点では両者は共通しています。せんせいは磁石が付いたペンで絵を描くのに対し、Etch A Sketchはダイヤルを回して絵を描くという点が異なります。Etch A Sketchでは大人でもうまく絵を描くのが難しく、練習して上手な絵を描いて楽しむ物なので、せんせいよりは大きな子供向けのおもちゃです。

英語の動画で申し訳ないのですが、"How an Etch-A-Sketch Works"という動画を見ると、Etch A Sketchの遊び方と仕組みがとてもよく分かります。

How an Etch-A-Sketch Works

Etch A Sketchには大きな画面があり、画面の下にダイアルが2つ付いています。このダイアルを両手で操作して、一筆書きの絵を描いて遊びます。

左のダイアルを回すと、図1の様に、線が左右に引けます。

図1、左のダイアルの操作
図1、左のダイアルの操作

右のダイアルを回すと、図2の様に、線が上下に引けます。

図2、右のダイアルの操作
図2、右のダイアルの操作

両方のダイヤルを同時に回すことで、自由に一筆書きの絵が描けます。

図3、両方のダイアルの操作
図3、両方のダイアルの操作

描いた絵を消すには、Etch A Sketchの画面が下側になるようにひっくり返して振ればOKです。

3.Etch A Sketchもどきを作る

Etch A Sketchの動画を見て、どうしてもArduinoでEtch A Sketchもどきを作りたくなった私は、手元にあった部品だけで作ることにしました。とても簡単な回路なので、回路の設計・製作と、スケッチの作成を合わせて2~3時間で完成しました。

使った部品はArduino Uno、試作中の128X64ピクセルのシリアル接続GLCD、つまみ付き半固定抵抗(可変抵抗)2つ、そしてタクトスイッチ1個、10kΩの1/4W抵抗、5Pピンソケットです。(他にもユニバーサル基板と配線を少々)

GLCDは、秋月電子のSG128684ASLB-GBという、128X64ピクセルのモノクロ液晶に、Arduino Unoの互換マイコンを積んで、MGLCDライブラリでシリアル制御(RXとTXの2線制御)できるようにしたものです。このシリアル制御GLCDは、現在は試作段階ですが、その内に商品化しようと思っています。ちなみにSG128684ASLB-GBのArduinoからの制御法については、ArudinoでグラフィックLCDを動かす(SG12864ASLB-GB編)(1)で解説しています。

写真1、128×64ピクセルのシリアルGLCD
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写真1、128×64ピクセルのシリアルGLCD

つまみ付き半固定抵抗は、以前マルツで買った、東京コスモス電機製のGF063P1KB103(10kΩ)の在庫があったので、それを2個使いました。これで、Etch A Sketchの2つのダイヤルの働きをさせます。本当は多回転のボリュームを使う方が、絵を描きやすいとは思いますが、手元にはありませんでした。

写真2、つまみ付き半固定抵抗
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写真2、つまみ付き半固定抵抗

タクトスイッチは、一般的な6mm角のタクトスイッチです。メーカーは不詳です。このスイッチを押すと、画面が消去されるようにします。

写真3、タクトスイッチ
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写真3、タクトスイッチ

つまみ付き半固定抵抗、タクトスイッチ、プルアップ用の10kΩ抵抗、5Pピンソケットを使って、次の写真のような、コンソール基板を作りました。

写真4、コンソール基板(表側)
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写真4、コンソール基板(表側)
写真5、コンソール基板(裏側)
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写真5、コンソール基板(裏側)

コンソール基板の回路図は次のとおりです。

図4、コンソール基板の回路図
図4、コンソール基板の回路図

5Pソケットの各端子は、Arduinoの対応する端子に接続します。(5PソケットGND端子はArduinoのGND端子につなぐといった具合)

装置全体の結線は、ブレッドボード用のジャンパ線を用いて次の様に行います。

図5、全体の結線
図5、全体の結線

Arduinoのスケッチは、次のとおりです。なお、動作にはMGLCDライブラリVer. 0.34が必要です。

#include <mglcd.h>

static mglcd_serial MGLCD(&Serial,500000);
int ScreenWidth;
int ScreenHeight;

void setup()
{
  // Reset LCD
  while(MGLCD.Reset());

  // Get dimensions of screen
  ScreenWidth =MGLCD.GetWidth() ;
  ScreenHeight=MGLCD.GetHeight();
} // setup

void loop()
{
  if(digitalRead(2)== LOW) {
    MGLCD.ClearScreen();
  } else {
    int x=map(analogRead(A4),0,1023,0,ScreenWidth-1);
    int y=map(analogRead(A5),0,1023,ScreenHeight-1,0);
    MGLCD.SetPixel(x,y);
  } // if
} // loop

これで、次のようなEtch A Sketchもどきが動作します。

写真6、製作したEtch A Sketch風のおもちゃ
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写真6、製作したEtch A Sketch風のおもちゃ

4.122X32モノクログラフィックLCDシールドで動かしてみる

実は、先ほどのスケッチは、122X32モノクログラフィックLCDシールドでもそのまま動作します。Arduino Unoに122X32モノクログラフィックLCDシールドを装着し、コンソール基板を配線して、Etch A Sketchにした場合の写真を次に示します。

写真7、122X32モノクログラフィックLCDシールドを使った作例
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写真7、122X32モノクログラフィックLCDシールドを使った作例
122X32モノクログラフィックLCDシールド 商品名 122X32モノクログラフィックLCDシールド
税抜き小売価格 3333円
販売店 スイッチサイエンス 妙楽堂
サポートページ

5.GLCD学習シールドキットで動かしてみる

GLCD学習シールドキットを使っても、Etch A Sketchもどきを作れますが、このシールドのGLCDはシリアル接続ではなく、パラレル接続のため、スケッチの一部を書き直す必要があります。GLCD学習シールドキット用に書き直したスケッチを次に示します。なお、動作にはMGLCDライブラリVer. 0.34が必要です。

#include <mglcd.h>

static const TLcdPinAssignTable PinAssignTable={
    A0_DI  : A3, // A0
    CS1_E1 : A0, // E1
    CS2_E2 : A1, // E2
    E      : MGLCD_UNUSED_PIN,
    RW     : A2,
    DB0    : 8 ,
    DB1    : 9 ,
    DB2    : 10,
    DB3    : 11,
    DB4    : 4 ,
    DB5    : 5 ,
    DB6    : 6,
    DB7    : 7
}; // PinAssignTable;

static mglcd_S12232ZA MGLCD(PinAssignTable);
int ScreenWidth;
int ScreenHeight;

void setup()
{
  // Enable Oscillator for charge pump
  pinMode(3,OUTPUT);
  analogWrite(3,127);

  // Reset LCD
  while(MGLCD.Reset());
  
  // Get dimensions of screen
  ScreenWidth =MGLCD.GetWidth() ;
  ScreenHeight=MGLCD.GetHeight();
} // setup

void loop()
{
  if(digitalRead(2)== LOW) {
    MGLCD.ClearScreen();
  } else {
    int x=map(analogRead(A4),0,1023,0,ScreenWidth-1);
    int y=map(analogRead(A5),0,1023,ScreenHeight-1,0);
    MGLCD.SetPixel(x,y);
  } // if
} // loop

また、次にGLCD学習シールドキットを使って作ったEtch A Sketchの写真を次に示します。

写真8、GLCD学習シールドキットを使った作例
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写真8、GLCD学習シールドキットを使った作例
GLCD学習シールドキット 商品名 GLCD学習シールドキット
税抜き小売価格 1410円
販売店 スイッチサイエンス 妙楽堂 三月兎
サポートページ
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税抜き小売価格 3333円
販売店 スイッチサイエンス 妙楽堂
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GLCD学習シールドキット 商品名 GLCD学習シールドキット
税抜き小売価格 1410円
販売店 スイッチサイエンス 妙楽堂 三月兎
サポートページ
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書名:Arduino 電子工作
ISBN:978-4-7775-1941-5
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