1. 全てのリモコンを本当に一つにまとめることのできる機能を有すること。 家電機器購入後、一度も使用しないボタンは削除しても構わないが、たまに使う ボタンは実現できること（要は必要充分なボタンの数があること）。
2. 機能を実現するために、機種切り替えスイッチやいくつかのボタン操作を行う 必要のないこと。要は、ボタン一発で可能なこと。
3. もちろん必要に応じて各機種を切り替えて使うことができること。
4. 使いやすくするために、複数の機種を複合した使い方ができること。 また、電源ボタンはたくさんならんでいること。電源を入れたり切ったり するのにいちいち機種切り替えを行うのはかないません。
5. PCと接続でき、さまざまなパターンや複合機能をPC上で簡単に設定 できること（これは唯一クロッサム２＋が持っている機能です）。
6. 照明、エアコンにも対応可能なこと。
7. 将来の新製品にも対応できる可能性が高いこと。

1. エアコン、照明器具についてはボタン数が少ないこと、他の家電機器に比べて 使用頻度が非常に少ないうえ、壁のホルダに入っていることがほとんどで、 温度を設定したらまずいじらないことから、無理に実現しなくてもＯＫ。 電源ボタンのみとか基本的な設定ができればいいので、あっても 機種切り替え対応で十分です。ボタン数としてはAV機器に対応できれば、 エアコンや照明器具は送信するコードの問題だけです。
2. Audio系とVideo系は分けて考えることができます。テレビの映像を見ながら 全然関係ない音楽を聴くということはめったにないことで、あるとしたら BGM/BGVとして使うことになるので、機種切り替えやマクロ機能、混合機能で 十分対応できると思われます。
3. 一番多くのボタンを使用するのは映像関係で、テレビ、DVD等の録再を ボタン一発で実現する場合です。特に映画等を観るときはテレビとDVDの あわせ技になるので、これが一番ポイントです。

1. リモコン操作ボタンは56個
2. 機種切り替えはロータリースイッチ
3. PCとの通信が可能（できればUSB、不可能ならシリアルでも可）
4. 学習機能あり（赤外線受光機能必須）
5. 双方向リモコンにも対応の余地を残す

ボタン入力部

　ボタン数が全部で56個もありますが、部品点数を極力減らし、CPUの機能、性能を 最大限利用することを前提に、今回のボタン入力部はスキャンタイプとします。 ７行８列のマトリックス接続として、CPUが直接１行ずつスキャンします。 CN4に接続されているのが行に対応し、CN5に接続されているのが列に対応します。 行を1ラインずつHighにし、その都度列のレベルをモニタすることにより、 どのスイッチが押されたのか判別することができます。実際の入力回路は、 チャタリング防止のため、ローパスフィルタとヒス付インバータ（74HC14）を 組み合わせたものとなっています。また、ボタンのマトリックス回路は ボタンを押していない静的状態のときにLow、ボタンを押したときにHighに なるように行の終端は4.7KΩでプルアップし、列は47KΩでプルダウンします。 こうすることによりインバータ（74HC14）の入力端子で、ボタンを押していない 時はLow、ボタンを押したときはHighが入力されることになり、割り込み信号の 生成とボタンのスキャンの両方が可能になります。
　割り込み信号は、ボタンを押すことによってCPUをスタンバイモードから 復帰させるためのもので、各列の出力をまとめて生成します。割り込み信号は 2入力ANDゲート（74HC08）で4本にまとめ、H8/3694Fの外部割込み入力IRQ0〜IRQ3 に接続します。割り込み信号として１本にまとめてもいいのですが、部品点数が 増えるので4本バラでCPUに接続します。
　機種切り替えについては、16進コードを出すロータリスイッチを接続します。 今回は抵抗内臓タイプのコパル　S-5170A を入手したのですが、内臓の抵抗値が 3.3KΩと小さいため、4本の出力線のそれぞれについてLowレベルの時に1mA以上 消費してしまいます。電池駆動のリモコンにとっては非常に大きな消費電流 ですので、ロータリスイッチの電源側はインバータ（74HC04）でドライブする ことにしました。この構成によりロータリスイッチの状態を読み取る瞬間だけ 1本につき1mA消費するだけで、それ以外の時はインバータの消費電流（数uA）のみ となり、大幅に消費電流を下げることができます。なお、ロータリスイッチは 機種切り替えスイッチなので、使用用途から言ってもチャタリング等を気に するようなことはありませんので、スイッチのコード出力をそのままCPUの I/O端子に接続します。

赤外送受信部

　学習機能や双方向送受信に使えるようにするため、赤外線は送信、受信両方を 持ちます。送信回路は一般的なもので、送信用LEDの波長940nm程度のものを 使用します。LEDはなるべく高効率（低電流）なものを使用します。送信で 使用する38KHzの搬送波はH8のタイマで作成し、搬送波と送信コードの論理籍を とって LEDに入力します。場合によってはH8で搬送波まで混合（変調）できるかも しれませんが、その場合は単なるバッファとなります。送信LEDはかなり大きな 電流を必要とするようなので、2SC3325でドライブします。
　受信に関しては、赤外線受信モジュールがほとんどの信号処理をやってくれる のですが、現在簡単に入手できる受信もージュールはほとんどが5Vの電源を必要と します。今回のリモコン電源は3.3Vなので動作しません。そこで、赤外線受信 モジュールはUSB電源（5V）で駆動し、信号出力は2SC2712によって3.3Vに変換して CPUのタイマ入力端子に入れてしまいます。受信モジュールに ついているコンデンサはパスコンです。

CPU

　CPUはH8/3694Fを使用します。3.3V動作が基本になるため、クロック周波数は 10MHzです。今回、H8/3694F内臓周辺回路のうち、AD変換器、タイマA、 IICバスコントローラ、ウォッチドッグタイマは使用しないので、ソフトウェアで スリープモードにします。リセット回路、SCI、タイマV、タイマWは使用します。 ボタン信号、切り替え信号は 全てI/Oポートに接続し、対応するポートへのリード ・ライトでボタン状況をモニタできるようにします。また、ソフトウェアは データ送受信を行うだけであり、非常にコンパクトにできるはずなので、4KByteを プログラム、28KByteをデータ領域とすることを 目指します。だめなら先頭ベクタを領域を含む29KByteをプログラム、残りの 3KByteをデータ領域とします。

USBおよび周辺

　PCとの通信はUSB接続とします。 マルチファンコントローラで実績のある フェアチャイルドのFT232BMを使用してH8/3694Fのシリアル通信をUSBに変換し ます。ただし、ブートモードでのフラッシュメモリへの書き込みがFT232BM経由 で問題なく動作するかどうかの実績がありませんので、シリアルラインはFT232BM を経由せずに外部に出せるようにしておきます。
　また、USB通信回路の電源はUSBバスパワーを利用し、電池の電力は使いません。 CPUとのインターフェース（シリアルライン）に関してもFT232BM内臓の3.3V電源を VCCIOに接続して外部電源を使用しません。ただし、USBを接続することによって CPUをスタンバイモードから解除し、USB電源による学習モードで動作しなければ なりません。そこで、USB電源の立ち上がりを遅延させる回路を組み込み、オープン コレクタ出力としてリセットスイッチに接続することにより、USBが接続されたら リセットが入るようにしました。さらにFT232BMのPOWERENおよびSLEEP端子を CPUからモニタできるようにして、USB通信のステータスをモニタできるように しておきます。CPU側からはUSB接続の状態をモニタできるので、USBの接続が きれたらスタンバイモードに入るようにしておけば、電源スイッチ等の操作や 学習モードの操作等は一切なしでUSBケーブルを接続すれば学習モード、 きれば通常のリモコンモードと自動的に切り替えることができます。
　USBのバスパワーは通常のシリコンダイオード（電圧降下が0.7V程度の 一般的なものなら何でも可）を2本直列にしてメインボードの電源に接続します。 ダイオードの電圧降下によって、USBが接続された時は電源が約3.5V程度となって USBバスパワーで動作し、電池電源はほとんど消費しません。FT232BMの POWEREN/SLEEP信号モニタとあわせてUSB接続時はフルに学習機能を動作させる ことができます。

電源回路

　リモコンですので、単3電池2個を電源のソースとしなければなりません。しかし 内部はCPUをはじめとするデジタル回路です。そこで、電源回路はマキシムの 昇圧型のDC-DCコンバータ MAX1674 を使用して1.6V〜3Vの電池電圧を3.3Vに 安定化して出力します。ただし、FT232BMおよびUSB周辺回路と赤外線 受信モジュールはUSBバスパワーで直接動作させます。通常、USBのバスパワーを 使用するときには、フェライトビーズ等のフィルタを経由して内部電源と 接続しますが、過去の経験から言って、USBバス側の5Vはほとんど問題ないこと、 今回のリモコンはそんなに外部にノイズを撒き散らすようなものではないこと 等から、USBバスパワーと5V系の電源を直結してしまいました。
　リモコン動作していないスタンバイモード時の主なICの消費電流は 表3-1のようになり、ICだけでは26uA、リーク電流等を考慮してもシステム全体で 100uA以下になると思われますので、電池駆動のリモコンとして十分長期間に わたり使用できるものと思われます。 表3-1：各ICの消費電流（スタンバイモード時）

種類	型番	個数	電流/個	消費電流
DC-DCコンバータ	MAX1674	1個	16uA	16uA
CPU	H8/3694F	1個	5uA	5uA
標準ロジックIC	74HC14	3個	1uA	3uA
標準ロジックIC	74HC08	2個	1uA	2uA

図3-6：多機種対応万能学習リモコン回路図

　まず、出来上がった回路図に従って、スイッチボード、メインボード基板の パターンを作成します。基板は基本的に両面基板とし、部品面と半田面を 接続するスルーホールは部品の下を避けて配置します。製品のような小さい ランドできれいなスルーホールを作成することは不可能ですので、リード線の 切れ端等を利用して半田付けし部品面と半田面を接続します。従ってICの下に スルーホールを置くことは不可能です。また、裏と表のパターン位置のずれも あるのでランドは大きくします。GNDやVCCの電源はベタのパターンを多くし、 エッチングで除去される銅の量を少なくしておきます。（少量のエッチング液 でも確実にきれいに仕上がるように。。。）また、電源ベタのパターンを 多くすることは、両面基板では耐ノイズ性等で非常に有効だそうです。
　スイッチボードは図3-7のような外形の中に、タクトスイッチ54個、 16進コードロータリスイッチ1個、プルアップ・プルダウン抵抗および 論理ゲート（74HC04）を配置します。スイッチの行と列の対応は、上から順番に 8個、7個、8個、7個、8個、8個、8個にグループ分けし、それぞれ各行とします。 各行のスイッチを縦に接続して列とします。機種切り替え用の ロータリースイッチは普通に実装するのと、角穴をあけておしりをだすのと両方 できるようにパターンを作っておき、ケースへの取り付けに合わせてどのように 実装するかを後で決めます。全体としてはかなり簡単なパターンに なりました。スイッチボードのパターンが出来上がったら必ず一度ケースの 詳細寸法図と一緒に原寸大で印刷し、両者の位置関係が一致していることを 確認します。
　メインボードはCPUを中心にリモコンスイッチ以外の全ての部品を実装します。 外形は図3-8のようになります。電源部、USB部、CPUと周辺、入力回路、 送受信部等ブロック毎にまとめて配置します。赤外線送受信部はケースの前面に なるように配置し、LEDと送受信モジュールはケースの加工がし易いように、 中心位置でちょうど10mm離して配置します。SW1とSW2はリセットボタンおよび ブートモード切替えスイッチです。なお、今回はブートモードでもUSBから 書き換えることを前提にしていますので、RS232Cドライバは載せていません。 万が一の時に備えてSCI信号を取り出せるようにしておくだけです。 メインボードのパターン設計が完了したら、再度よく回路図と一致しているか 確認しておきます。また、ねじ穴の位置についても、ケースおよびスイッチボード と一致していることを確認します。

４．製作

基板加工
　パターンが出来上がったら基板を製作します。エッチング完了までは基板を 切り離さずに1枚で作業を行います。両面基板の感光・エッチング方法 についてはインターネットでもさまざまな情報があると思いますので、 サーチエンジン等で検索して、やりやすい方法で行ってください。 特に注意しておきたいことは以下の2点です。

• 露光時間はたっぷりとったほうがきれいに出来上がる。感光剤はかなり エッチング液に強いので、多少薄くなってもまったく問題なし。それよりも 0.5mmピッチのパターンがはっきりくっきり浮き出ていることが重要。
• 露光は専用の器具を使用したほうがよい。蛍光灯は使用しない。 （0.5mmピッチがあるので蛍光灯では失敗する可能性が非常に高い）

　エッチングが完了したら、保護用として感光剤を落とさずに基板を加工します。 まずは穴あけを行います。これが結構大変で、意外に穴の数が多いのにびっくり します。。。通常の部品の穴は0.6mm〜0.8mm、スルーホール用の穴は0.6mmで あけます。大きな穴を必要とする部品やねじ用の穴もそれに合わせてあけます。 全ての穴あけが終了し、バリも一通り取ったら基板をそれぞれ必要な大きさ、 形に切ります。基板用カッターで傷をつけて折るのが一般的ですが、 今回のボードはいびつな形になるので、一部、金のこで切るかやすりで削り落とす 必要があります。基板を必要な大きさ、形に切ったら必ず周囲（端）をやすりがけして きれいにしておいてください。
　基板の加工が完了したらここで初めて感光剤を落とします。薬局で売っている 消毒用アルコール（メチルアルコール）でふき取るときれいに落とせます。 一通りアルコールで感光剤をふき取ったら水洗いしながら 金だわし（目の細かいもの）で磨きます。最後にフラックスを塗って完成です。 フラックスはさび止め効果もあるので、スプレーでも塗布剤でもかまいませんが、 必ず塗っておきましょう。レジスト剤を塗布してもいいですが、今回は使用しません。 完成した基板は図4-6のようになります。

スイッチボードの製作
　基板が出来上がったら部品を実装します。まず、一番実装が面倒な スイッチボードから実装していきます。

1. 最初にスルーホールから仕上げていきます。スルーホールはφ0.6mmの 穴なので、細い径の抵抗やコンデンサの足の切れ端を利用して半田付けします。 次に抵抗、コンデンサ、ロジックIC(74HC04)の表面実装部品をつけます。 スイッチボードは実装密度も高くないので、特に問題なく実装できると 思います。
2. 次にスイッチを実装します。図4-7のように、3mm厚のアクリル板を細く切り、 それをスペーサとしてアロンアルファ等の瞬間接着剤でスイッチの下に接着し、 その上にタクトスイッチをつけます。基板とケースの穴との位置関係は どうしても多少のずれが発生するので、一つ一つ位置関係を調整しながら 丁寧に取り付けます。また、タクトスイッチは斜めにならないように注意して ください。斜めについてしまうと、リモコンボタンを斜めに押すことになって しまうので、使いにくいものになってしまいます。
3. スイッチを全て取り付けたら、基板全体を白く塗ります。そのままだと暗い 色が基調になってしまうので、バックライトを使用するときに光の効率が 悪くなってしまいます。全体を真っ白にしてしまいます。白の油性マジックでも 白の塗料でもかまいません。とにかくなるべく白くします。なお、スイッチの 稼動部分は色を塗らないよう注意します。稼動部分に塗料がついてしまうと、 ボタンを押したときに引っかかって戻らなくなってしまいます。

　これで、スイッチボードが出来上がりました。図4-8のように白い基板になります。 これをケースに取り付け、ケースの表側から４．１項で作成したキートップを 接着していきます。固まったら透明になる接着剤を使ってください。ただし、 瞬間接着剤は位置の微調整ができないので、あまりお勧めしません。出来上がりは 図4-9のようになります。リモコンって感じがすると思います。接着剤が乾いたら ボードはケースからはずしておきます。




CPUボード・RS-232Cインターフェースボードの製作
　次にマザーボードを製作します。細かい部品もあるので、小型の半田ごてを 使用し、注意して丁寧に実装していきます。

1. まず、まっさらな状態でCPUを取り付けます。最初に消毒用アルコール （エチルアルコール）でCPUの端子を拭いて汚れを落とします。次に パッド部に半田をつけます（半田クリームを塗った感じで）。 その上にCPUを載せ、後は半田そのものは使わずにこてだけでCPUの端子を つけていきます。0.5mmピッチですので、20W程度の極細の小手先の半田ごてと、 φ0.3mm程度の極細の半田を使用しましょう。CPUの半田付けに失敗すると後が ありませんので。
2. CPUを取り付けたら、電源部を実装します。スルーホールは部品の足等を 利用して部品面・半田面を接続します。スルーホールも部品も電源部のみ 実装し、CPUに電源が入らないようにします。実装が完了したらこの時点で 電池を接続し、500Ω程度の抵抗を負荷として仮接続し、3.3Vが出ているか 確認します。3.3Vが出ていなかったらどこかにミスがあるので修正しましょう。 この時点で確実に3.3Vが出ていることを確認します。
3. 仮止めした抵抗、電池をはずし、残りの部品を実装します。スルーホール、 表面実装部品、リード部品、コネクタの順に背の低いものから高いものへと 実装していきます。
4. 最後にRS-232Cインターフェースボードを作成します。 RS-232Cインターフェースボードはプログラムのダウンロード時のみに 使用するものなので、別基板としました。こちらは普通に部品を半田付けすれば 終了です。特にケースもありません。

これでスイッチボード、CPUボードの製作が完了です。ケースはUSBコネクタや 赤外線送受光部の加工をしてしまいます。全ての加工が完了したら基板をケースに ねじ止めします。
　これで基本的なハードウェアの製作は完了です（図4-12）。

　　　　

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５．制御ソフトウェア

５．１　リモコンパターン

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６．コントロールソフト

６．１　基本機能・開発環境

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７．ダウンロードその他

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