マイクロコンピュータ基礎

科目基礎情報

学校	仙台高等専門学校	開講年度	令和05年度 (2023年度)
授業科目	マイクロコンピュータ基礎
科目番号	0038	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	履修単位: 2
開設学科	総合工学科Ⅰ類	対象学年	3
開設期	通年	週時間数	2
教科書/教材	（スライド）
担当教員	末永 貴俊,佐々木 正明

到達目標

ディジタルコンピュータの構成や実際に用いられる構成要素の機能を理解し，その中で利用されている主要な技術を理解していること。また，ソフトウェア作成に必要な基礎概念およびソフトウェアの作成工程を理解し，少なくとも一つのプログラミング言語（言語処理系）を用いて簡単なソフトウェアを生成できる。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
数値表現と論理演算	与えられた課題に対し，適切に基数変換，論理演算ができている．	与えられた課題に対し，ほぼ無駄がない手順で基数変換，論理演算ができている．	基数変換ができない． 論理演算を行えない．
プログラミング能力	課題で与えられた動作仕様を十分に満たすプログラムを実装できている。 実装したプログラムの動作をPAD図などを用いて説明できる。 保守性・可読性・拡張性に優れたプログラムを実装できる	与えらえたサンプルプログラムの動作を説明できる。 課題で与えられた動作仕様を(ほぼ)満たすプログラムを実装できている。 実装したプログラムの動作を一部説明できる。	与えられたサンプルプログラムの動作を説明できない。 課題で与えられた動作仕様を満たすプログラムを実装できていない。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 1 工学分野についての幅広い知識と技術を活用できる実践的な能力

教育方法等

概要:

マイクロコンピュータの構成と基本動作，数値の表現を学習する。また，データの移動，算術演算，論理演算，入出力などの命令の動作，さらに条件判断・分岐および繰り返し処理を含む処理手順について学び，アセンブリ言語またはC言語による基礎的なプログラミングについて学習する。ワンボードマイクロコンピュータを用いた実習を通じて，データの取り扱い，移動，分岐・繰り返し処理について学習し，コンピュータの基本的な機能を理解する。

授業の進め方・方法:

実習を中心として授業を進める。講義資料（スライド、サンプルソース等）はLMSで提示する。

事前学習：
　・授業で扱う内容について資料に目を通しておくとともに、周辺技術・関連技術を調べておくこと。
　・ディジタル技術基礎、プログラミング基礎で扱った内容について、必要な知識を確認・予習しておくこと。

事後学習：
　・毎回の授業後に、授業で得た知識を振り返り、今後の学習等に活かす方法を考えること。
　・ディジタル技術基礎、プログラミング基礎で扱った内容について、授業中にわからなかった/忘れてしまっていた知識を確認・復習しておくこと。

注意点:

授業で配布する演習課題のすべての解答・解説することは出来ないため，自分で考えて動作確認を行い，筋道を理解するよう努めること。

成績評価は半期ごとに試験45点と課題55点の総合点で判断し、学年成績は前期と後期の総合点の平均で算出する。
　・試験45点は、知識を問うための筆記試験で評価する。
　・課題55点は、実技能力を問うための課題提出および実技試験で評価する。

授業の属性・履修上の区分

ICT 利用

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス 数値表現	マイコンが利用されている分野を理解する。 基数の異なる数値表現を理解する。
		2週	2の補数表現 論理演算	2の補数を用いた数値表現を理解する。 論理演算を理解できる。
		3週	C言語によるマイコン開発	マイコン開発におけるプログラムの作り方と、C言語の演算器号を理解する。
		4週	マイコンボードの導入	開発環境に慣れる。
		5週	I/Oの制御 演習と解説	開発環境に慣れる。 C言語によりIOを制御できる。 条件判断を適切に利用できる。
		6週	I/Oの制御 演習と解説	C言語によりIOを制御できる。 条件判断を適切に利用できる。
		7週	I/Oの制御 演習と解説	C言語によりIOを制御できる。 条件判断を適切に利用できる。
		8週	中間試験対策
	2ndQ
		9週	中間試験
		10週	中間試験の返却と解説 演習と解説 I/O素子の追加	開発環境に慣れる。 I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 追加した1対のLEDとスイッチを利用できる。
		11週	演習と解説 I/O素子の追加と既存素子の利用	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 追加したLEDとスイッチを利用できる。
		12週	演習と解説 I/O素子の追加と既存素子の利用	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 追加したLEDとスイッチを利用できる。
		13週	I/Oの制御 演習と解説	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 スイッチのチャタリング処理を理解する。
		14週	I/Oの制御 演習と解説	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 スイッチのチャタリング処理を理解する。
		15週	前期期末試験
		16週	試験返却と解説
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンス ハードウェアマニュアルの読み方 A/D変換演習	マイコンボードと周辺ボードの使用方法を理解する。 ハードウェアマニュアルを参照し，I/Oポートの割当bitを確認できる。 A/D変換の仕組みと利用方法を理解する。 C言語により、A/D変換した情報を利用したプログラムを作成できる。
		2週	A/D変換演習	A/D変換の仕組みと利用方法を理解する。 C言語により、A/D変換した情報を利用したプログラムを作成できる。
		3週	A/D変換演習	A/D変換の仕組みと利用方法を理解する。 C言語により、A/D変換した情報を利用したプログラムを作成できる。
		4週	D/A変換演習	D/A変換の仕組みと利用方法を理解する。 C言語により、D/A変換した情報を利用したプログラムを作成できる。
		5週	D/A変換演習	D/A変換の仕組みと利用方法を理解する。 C言語により、D/A変換した情報を利用したプログラムを作成できる。
		6週	PWM信号の生成	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 PWM信号の原理を理解する。 C言語によりPWM信号を生成する方法を理解する。
		7週	PWM信号の生成	I/Oピンに入出力を割り当てる意味を理解する。 PWM信号の原理を理解する。 C言語によりPWM信号を生成する方法を理解する。
		8週	中間試験
	4thQ
		9週	試験返却と解説 タイマー演習	マイコンのタイマー処理において、ポーリング処理と割り込み処理の仕組みを理解する。 C言語により、定時処理を行うプログラムを作成できる。
		10週	タイマー演習	マイコンのタイマー処理において、ポーリング処理と割り込み処理の仕組みを理解する。 C言語により、定時処理を行うプログラムを作成できる。
		11週	タイマー演習	マイコンのタイマー処理において、ポーリング処理と割り込み処理の仕組みを理解する。 C言語により、定時処理を行うプログラムを作成できる。
		12週	演習と解説 周辺ボードの利用	周辺ボードの機能を理解し、C言語により応用プログラムを作成できる。
		13週	演習と解説 周辺ボードの利用	周辺ボードの機能を理解し、C言語により応用プログラムを作成できる。
		14週	演習と解説 周辺ボードの利用	周辺ボードの機能を理解し、C言語により応用プログラムを作成できる。
		15週	後期期末試験
		16週	試験返却と解説	3年生で学んだ内容を理解する。

評価割合

	試験（筆記）	課題（実技試験含む）	合計
総合評価割合	45	55	100
基礎的能力	15	20	35
専門的能力	20	20	40
分野横断的能力	10	15	25