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授業科目名 コンピュータ制御及び実習
時間割番号 TEE309 A
担当教員名 關谷 尚人/中村 一彦
開講学期・曜日・時限 前期・木・III-IV 単位数 3
<対象学生>
(未登録)
<授業の目的>
 現在では家電製品,自動車などの工業製品のほとんどはマイクロプロセッサを内蔵している。したがって,工業製品の開発・設計を行う技術者にとってマイクロプロセッサによる機器等の制御の知識は必要不可欠である。本講義は,マイクロプロセッサによる制御の基本的な手法を理解することを目的としている。そのため,実際にArduinoを使用して,C言語のプログラミング,タイマなどの周辺回路の制御法などを習得する。
 さらに,本講義の前半で習得した知識を基にして黒線を追跡しながら走行する自走形ライントレースロボットを製作する。このライントレースロボットについては,どのように作らなければならないというような制限はない。各自,いかに速くライントレースができるかを考え,自分の力でロボットを製作し,プログラムを作ることが重要である。これにより,ライントレースロボットを作り,コースをいかに高速に,かつ正確に走行できるかを目標として,デザイン能力,マイコン技術などを学ぶ。
<本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー>(能力・資質)
工学部(~2023年度入学生)>電気電子工学科向け
記号コンピテンシー(能力・資質) 
EE-A専門5.ディジタル回路手続き型プログラミング言語に習熟し、各種数値計算やシステム制御に応用できる。
EE-B6.信号とシステム自動制御の考え方、自動制御に必要な基礎数学、伝達関数に基づく古典制御理論について説明できる(制御)
EE-Cさまざまなセンサ、プリアンプ、フィルタとAD/DA変換、マイコンを組み合わせて基本的な計測システムを設計できる
<到達目標>  到達目標とは
目標NO説明コンピテンシーとの対応
EE
1(ア)組み込み用マイクロプロセッサの概要について説明できる。EE-A
2(イ)組み込みプログラムの開発環境を利用できる。EE-A
3(ウ)1チップマイクロプロセッサの働きを説明できる。EE-C
4(エ)基本的な電子部品についての知識を持つ。EE-C
5(オ)フォトディテクタの原理,使用法についての知識をもつ。EE-C
6(カ)モータやセンサとマイコンとのインターフェースを理解し,プログラムを作ることができる。EE-B
7(キ)組み込みプログラミングをつくり実際に動作させることができる。EE-C
8(ク)ライントレースロボットを自らの力で設計し,組み立てることができる。EE-C
9(ケ)最終回に開催されるロボットコンテストの企画,準備,運営など社会性を必要とすることを身に着ける。
<成績評価の方法>
目標No割合評価の観点
110%(ア)組み込み用マイクロプロセッサの概要について説明できる。
210%(イ)組み込みプログラムの開発環境を利用できる。
310%(ウ)1チップマイクロプロセッサの働きを説明できる。
45%(エ)基本的な電子部品についての知識を持つ。
510%(オ)フォトディテクタの原理,使用法についての知識をもつ。
620%(カ)モータやセンサとマイコンとのインターフェースを理解し,プログラムを作ることができる。
710%(キ)組み込みプログラミングをつくり実際に動作させることができる。
820%(ク)ライントレースロボットを自らの力で設計し,組み立てることができる。
95%(ケ)最終回に開催されるロボットコンテストの企画,準備,運営など社会性を必要とすることを身に着ける。
合計100% 
<授業の方法>
Arduinoを使ったプログラムの演習とラントレースロボットの作製
<受講に際して・学生へのメッセージ>
準備する道具
 ノートPC(Windows *1),20W以下の小型のハンダコテ,コテ台,小型ニッパ,ピンセット,精密ドライバセット,できればワイヤストリッパ,
 Arduino エントリーキット Uno版 ( http://www.physical-computing.jp/product/459 )
  マイコン Arduino Unoといくつかの電子部品(抵抗,コンデンサ,LEDなど)のセット
  4,000円(税抜)*2

*1) Mac, Linux版も提供されているが,授業内では説明しない
*2) Arduinoエントリーキット+ロボット部品代で計7千円程度の自己負担が必要です
1.Arduinoエントリーキットは,上記サイトやAmazon等を利用して各自で手配してください
  2.ロボット部品は,学科で用意したセットを購入していただきます(2~3千円程度)
<テキスト>
(未登録)
<参考書>
(未登録)
<授業計画の概要>
1タイトルArduinoの概要
事前学習
事後学習
Arduinoの予習と復習
授業内容Arduinoの概要
2タイトルArduinoの使い方1
事前学習
事後学習
プログラミングの予習と復習
授業内容プログラミング(LEDの交互点滅,PCとのシリアル通信の基礎,ブレッドボードによる回路作成)
3タイトルArduinoの使い方2
事前学習
事後学習
プログラミングの予習と復習
授業内容プログラミング(PWM出力でLEDの明るさ調整,フルカラーLEDの制御,外部スイッチでの制御)
4タイトルArduinoの使い方3
事前学習
事後学習
プログラミングの予習と復習
授業内容プログラミング(シリアル通信,温度の測定,Cdsセルによる明るさ測定)
5タイトルArduinoの使い方4
事前学習
事後学習
プログラミングの予習と復習
授業内容プログラミング(圧電スピーカーで音を鳴らす,割り込み処理)
6タイトルモータードライブ回路の設計と作製1
事前学習
事後学習
モータードライブ回路の予習と復習
授業内容モータードライブ回路の設計
7タイトルモータードライブ回路の設計と作製2
事前学習
事後学習
モータードライブ回路の予習と復習
授業内容モータードライブ回路の作製
8タイトルフォトディテクタ回路の作製
事前学習
事後学習
フォトディテクタ回路の予習と復習
授業内容フォトディテクタ回路の作製
9タイトル各種回路の動作確認
事前学習
事後学習
フォトディテクタ回路の予習と復習
授業内容プログラミング(光検出器から出力データ読み込み,モータ制御プログラム)
10タイトルライントレースロボットの作製1
事前学習
事後学習
ライントレースロボットの構想を練る
授業内容ライントレースロボットの作製
11タイトルライントレースロボットの作製2
事前学習
事後学習
ライントレースロボットの構想を練る
授業内容外装の作製
12タイトルライントレースロボットの調整1
事前学習
事後学習
ライントレースロボットの調整
授業内容規定のコースを1周できるようにプログラム及び車体を調整する
13タイトルライントレースロボットの調整2
事前学習
事後学習
ライントレースロボットの調整
授業内容規定のコースを1周できるようにプログラム及び車体を調整する
14タイトルライントレースロボットのコンテストの準備
事前学習
事後学習
コンテストの構想を練る
授業内容コンテストの企画
15タイトルライントレースロボットコンテスト
事前学習
事後学習
コンテストに向けて最終調整を行う
授業内容規定のコースを1周する時間と外装を競う.
<前年度授業に対する改善要望等への対応>
教員の授業に対する熱意・意欲が全体平均より低かった.実習であるため,教員が学生に関わることが少ないが,進捗をこまめに確認するなど学生とのかかわりを増やし,改善に努める.
<備考>
講義では単純な例題をもとに説明していきます。Arduinoや回路素子のデータシートの読み方など実際の現場で必要とされる事柄の学び方について体得してください。