【Arduino】ArduinoでMark信号を利用したカウントダウンの実装

概要

この記事では、外部から供給されるMark信号を利用して、Arduinoでカウントダウンを行う方法について解説します。Mark信号が**ON（0V）のときにカウントダウンをスタートし、LEDを点灯。Mark信号がOFF（HIGH）**のときにカウントダウンを停止し、LEDを消灯します。
また、カウントダウンが終了した際にはシリアルモニタに「カウントダウンがおわり」と表示します。

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配線

以下の配線図を参考にArduinoと外部信号を接続します。*Mark信号の番号は適当です。

配線図

• Mark信号
  • Arduino_5V → 10kΩ（プルアップ抵抗） → Arduino_D2 → Mark1
  • Arduino_GND → Mark2（GND）
• LED
  • Arduino_D13 → LED+ → 270Ω → LED-
  • Arduino_GND → LED-

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コード

以下は、Mark信号を利用してカウントダウンを制御するコードです。

// ピン接続状況
// Arduino_5V -----> 10kオーム -----> Arduino_D2 -----> Mark1
// Arduino_GND -----> Mark2(GND)
// Arduino_D13 -----> LED+ -----> 270オーム -----> LED-
// Arduino_GND -----> LED-

const int markPin = 2;  // Mark信号が接続されるピン
const int ledPin = 13;  // LEDが接続されるピン
int countdownValue = 100;  // カウントダウンの初期値
bool countdownRunning = false;  // カウントダウン中かどうかを示すフラグ
bool countdownFinished = false; // カウントダウンが終了したかどうかを示すフラグ

void setup() {
  pinMode(markPin, INPUT);  // Mark信号用ピンを入力モードに設定（外部プルアップ使用）
  pinMode(ledPin, OUTPUT);  // LED用ピンを出力モードに設定
  Serial.begin(9600);       // シリアル通信を開始
}

void loop() {
  int markState = digitalRead(markPin);  // Mark信号の状態を読み取る

  // カウントダウンが終了している場合、何もしない
  if (countdownFinished) {
    return;
  }

  // Mark信号がON（LOW）の場合
  if (markState == LOW) {
    if (!countdownRunning) {
      countdownRunning = true;  // カウントダウンを開始
      Serial.println("カウントダウンを開始します");
    }

    if (countdownValue > 0) {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);  // LEDを点灯
      Serial.print("カウント: ");
      Serial.println(countdownValue);
      countdownValue--;  // カウントダウン
      delay(1000);       // 1秒間隔で減少
    } else {
      Serial.println("カウントダウンがおわり");
      digitalWrite(ledPin, LOW);  // LEDを消灯
      countdownRunning = false;  // カウントダウン終了
      countdownFinished = true;  // 終了フラグをセット
    }

  } else {  // Mark信号がOFF（HIGH）の場合
    if (countdownRunning) {
      Serial.println("カウントダウンを停止しました");
    }
    countdownRunning = false;       // カウントダウンを停止
    digitalWrite(ledPin, LOW);      // LEDを消灯
    delay(100);  // シグナルの安定化
  }
}

Mark信号の実測値とアクティブLOWの説明

Mark信号の実測値

• ONのとき（0V）:
  • テスターで測定した結果、Mark信号がONのときにはD2ピンに0Vが供給されます。
• OFFのとき（-80mV～-79mV）:
  • OFF時にはD2ピンが若干負の電圧（-80mV付近）を示しましたが、これは外部ノイズや信号ラインの特性によるものです。

アクティブLOWとは

Mark信号はアクティブLOWとして動作しています。これは以下の動作を意味します：

• 信号が**LOW（0V）**のときにアクティブ（有効、ON）。
• 信号が**HIGH（+5V）**のときに非アクティブ（無効、OFF）。

Arduinoの5Vを拾っている理由

Mark信号がOFFのとき、信号ラインがフローティング（未接続の状態）になると、D2ピンがノイズを拾い、誤動作の原因になります。このため、Arduinoの5Vピンを使用してプルアップ抵抗（10kΩ）を接続し、信号ラインを明確にHIGH（+5V）に引き上げています。

プルアップ抵抗の役割

• プルアップ抵抗は、信号ラインが未接続の状態（OFF）でもHIGHに安定させるために必要です。
• この設定により、D2ピンが確実にHIGHを検知し、ノイズによる誤動作を防ぐことができます。

まとめ

今回の記事では、ArduinoでMark信号を利用してカウントダウンを制御する方法を解説しました。外部信号を読み取る際、プルアップ抵抗を正しく設定し、信号の特性（アクティブLOWなど）を把握することが重要です。この記事を参考に、外部信号を利用したさらなる応用に挑戦してみてください。

ここまで読んでいただきありがとうございました。

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