到達目標
多くの機械には，組込みマイコン（マイクロプロセッサもくしはマイクロコントローラ）やセンサーをはじめとする電子部品が組み込まれ，アクチュエータを制御して高度な機能と柔軟性を実現している．本授業では「計測工学」等の科目で学習したセンサーの知識を活用し，実際に組込みマイコンのプログラミング実習を行う．具体的には以下の各項目の内容を理解し，到達することを目標とする．
・ Arduino言語を用いたプログラミングが理解できる．
・ 液晶ディスプレイや圧電ブサーの仕組みを理解し，実際に活用できる．
・ アナログ入力を理解し，温度センサーを実際に活用できる．
・ 無線通信の方法を理解し，制御に活用できる．
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 |
| 評価項目1 | Arduino言語を十分理解し，優れたスケッチを作成することができる． | Arduino言語を理解し，スケッチを作成することができる． | Arduino言語を理解できていない． |
| 評価項目2 | 液晶ディスプレイや圧電ブサーの仕組みを十分理解し，実際によく活用できる． | 液晶ディスプレイや圧電ブサーの仕組みを理解し，使用できる． | 液晶ディスプレイや圧電ブサーの仕組みが理解できていない． |
| 評価項目3 | アナログ入力を十分理解し，温度センサーを実際に活用できる． | アナログ入力を理解し，温度センサーを使用できる． | アナログ入力が理解できていない． |
| 評価項目4 | 無線通信の方法を十分理解し，ラジコンカーの制御に有効に活用できる． | 無線通信の方法を理解し，ラジコンカーの制御に活用できる． | 無線通信の方法を理解できていない． |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
組込みマイコンのArduino(互換機)を一人一台使用して授業を進める．このマイコンのプログラムにはＣ言語に非常によく似たArduino言語を使用する．基本的な文法の理解から，条件判断や繰返し処理のための記述方法等を学習する．その後，液晶ディスプレイ，圧電ブザー，温度センサーなどの使用方法を実習する．さらに，アナログ入力の方法や温度センサーの仕組みなどを学ぶとともに実際にプログラムを作成し，動作を確認する．最後にはラジコンカーの制御を通して無線通信の方法について学習する．
授業の進め方・方法:
機械工学科３階 設計演習室で行う．
教科書はないが，書画カメラやPCも使用し中間モニタに資料を表示して説明を行う．また，プログラミング実習ではPCと組込みマイコンを接続して使用する．
注意点:
課題の数は変更になる可能性がある．
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
Aruduinoとプログラミング環境 |
Arduinoとは，プログラム開発環境の構築，USBドライバーの認証方法とPCへの接続方法について理解している．
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| 2週 |
Arduinoプログラム入門(1) |
変数と定数，型と使用可能な範囲，setup()関数とloop()関数について理解している．
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| 3週 |
Arduinoプログラム入門(2) |
基本的な演算子や算術演算子，シリアルモニターの利用方法について理解している．
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| 4週 |
Arduinoプログラム入門(3) |
条件判断，比較演算子，論理演算子，if-else文について理解している．
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| 5週 |
Arduinoプログラム入門(4) |
繰返し処理，for文，while文，do-while文，2進数，10進数，16進数の相互変換について理解している．
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| 6週 |
液晶ディスプレイの利用 |
液晶ディスプレイの接続，LiquidCrystalライブラリの利用方法について理解している．また，sprintfを利用し書式を指定したた出力方法について理解している．
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| 7週 |
圧電ブザーの利用 |
圧電ブザーの仕組み，音階の出力方法について理解している．
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| 8週 |
後期中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
温度センサーの利用(1) |
アナログ入力とその分解能，デジタル入力との違い，map関数による数値の変換について理解している
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| 10週 |
温度センサーの利用(2) |
温度センサーLM35の動作と測定した温度のグラフ表示方法について理解している．
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| 11週 |
超音波距離センサーの利用(1) |
超音波距離センサーUS-015の動作原理を理解し，実際に距離を測定するスケッチを作成できる．
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| 12週 |
超音波距離センサーの利用(2) |
温度センサーから室温を測定し，計算した音速を用いて距離を測定するスケッチを作成できる．
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| 13週 |
DataDisplayを利用した測定データのグラフ化 |
データをグラフ化する仕組みについて理解している．
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| 14週 |
XBeeによる無線シリアル通信 |
XBeeを用いた無線通信について理解している．
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| 15週 |
テスト返却 |
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| 16週 |
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評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 30 |
| 専門的能力 | 60 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 60 |
| 分野横断的能力 | 10 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 10 |