課題#5　ストップウォッチを自動化させよう

この課題では、mBotにLEDマトリックスを取り付け、赤外線センサーを使ってストップウォッチ機能を自動化します。

スタート地点に置いたmBotが、走行する別のmBotを検知してタイムを計測・表示する仕組みです。0.01秒単位の正確な表示を通じて、プログラミングだけでなく、物理現象と計測との関係を学べる内容となっています。

授業や親子学習で、ロボット同士の連携の楽しさを体感できる課題です。

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チャレンジ課題の一覧はこちら

この課題で学べること

1. 表示デバイス（LEDマトリックス）の制御：
   数値を視覚的に表示する方法を学び、時間の表現形式（小数点の処理など）への理解を深めます。
2. センサーをトリガーとして活用する方法：
   赤外線センサーをスタート信号として使うことで、動きのあるイベント制御を実現します。
3. リアルタイム計測のプログラミング設計：
   タイマーを用いて、0.01秒単位の正確な時間計測を体験できます。

課題の概要

• mBotにLEDマトリックスを搭載し、走行する別のmBotのラップタイム（1周にかかる時間）を自動で計測して表示する
  1. スタート地点に設置されたmBotは、赤外線センサーに反応があった瞬間にストップウォッチをスタート
  2. 1周後に再び赤外線センサーが変化したタイミングでストップウォッチを停止し、計測された時間をLEDマトリックスに表示

この仕組みにより、人手での計測なしに、正確かつ自動で走行時間を記録することが可能になります。

なお、LEDマトリックスの時間表示は、次の仕様とします。

• 『(秒)：(1/100秒)』表示とする
• 秒の表示範囲は0～59秒とし、60秒以降は0にリセットされて再びカウントアップさせる

使用するツール

1. mBot（×2台）
   • ライントレースをするmbot
   • ストップウォッチ機能を担う計測用mbot
2. LEDマトリックスモジュール
3. PC、またはタブレット
   • 『mBlock』をインストールしたもの

※ストップウォッチ機能を学習することに関しては、mBotが1台あれば可能です。
　タイマーの計測には赤外線センサーを用いる必要はなく、ボタン操作でも実現できます。

プログラムの構築

制御方法の概要

今回の課題の大まかな処理の流れは、次のようになります。

1. 赤外線センサーが走行車両のスタートを検知
2. タイマー機能をスタート
3. 『秒』『1/100秒』を計算し、LEDマトリックスに表示・更新
4. 赤外線センサーが走行車両のゴールを検知
5. その時点の計測時間を、LEDマトリックスに固定表示

赤外線センサーでの検出方法

この課題では、mBotの前方に取り付けられた赤外線センサーを使って、ライントレース用mBotがスタート地点・ゴール地点を通過したことを検出します。

これにより、ストップウォッチの開始と停止のタイミングを自動で制御します。

スタートの検出