仕様から得た真理値表にもとづいて論理回路を設計・製作することができる.
論理回路からCPLDプログラム(VHDL)を作成することができる.
仕様から得た動作を制御できるArduinoプログラムを作成することができる.
概要:
デジタル制御技術はメカトロ機器の基礎となる制御手法である。本演習では、コンピュータを応用した複合機器システムを設計・製作し運用できる情報処理技術に精通した実践的技術者としての基礎能力養成を目的とした演習を行う。
授業の進め方・方法:
授業では、まずデジタル回路の基本事項を演習によって確かめる。次に、音センサーに反応して動作を変化させる自律ロボット(EVOROBOII号)の設計を行う。設計したロボットの制御頭脳部をCPLDおよびマイコンで実現させることで、デジタル回路とソフトウェアの理解を図る。これらの課程を通して製作の計画からデータの整理、評価、修正を行い、論理的な考察ができるようにする。また論理回路や順序回路などコンピュータの基礎的原理について理解を深める。
注意点:
1.試験や課題レポート等は、JABEE 、大学評価・学位授与機構、文部科学省の教育実施検査に使用することがあります。
2.授業参観される教員は当該授業が行われる少なくとも1週間前に教科目担当教員へ連絡してください。
3.時間外の演習室や機材の使用には担当教員の許可が必要です。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
全体ガイダンス・ディジタル回路I |
数の体系を理解し、ブール代数（論理関数）の演算ができる。組み合わせ回路の動作を説明し、作成できる。
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| 2週 |
ディジタル回路II |
フリップフロップの動作、順序回路とは何かを説明できる。
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| 3週 |
EVOROBOII号の設計 |
仕様を決定し、頭脳部の論理回路が導出できる。
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| 4週 |
EVOROBOII号の設計 |
モータ制御回路の設計ができる。
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| 5週 |
EVOROBOII号の設計 |
仕様に合わせた論理回路を設計し、製作することができる。
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| 6週 |
EVOROBOII号の製作 |
センサ部を製作することができる。
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| 7週 |
EVOROBOII号の製作 |
センサ部の試験を行い、ディジタルＩＣや論理回路の動作を確認することができる。
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| 8週 |
EVOROBOII号の製作 |
付属回路の製作・組み立てができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
EVOROBOII号の製作 |
本体の組み立てとノイズ対策ができる。
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| 10週 |
Arduinoによる制御プログラム開発 |
Arduinoを用いてロボットを仕様通りに動かすためのプログラムを作成することができる。
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| 11週 |
Arduinoによる走行会 |
Arduinoを用いてロボットを仕様通りに動かすことができる。
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| 12週 |
CPLDによる制御プログラム開発 |
CPLDを用いてロボットを仕様通りに動かすためのプログラムを作成することができる。
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| 13週 |
CPLDによる走行会 |
CPLDを用いてロボットを仕様通りに動かすことができる。
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| 14週 |
総合演習 |
進捗に合わせてロボット製作およびレポート作成を行い、全班がロボットの動作を完了することができる。
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| 15週 |
小テストと解説(アンケート) |
演習内容に基づいた小テストを実施し各自の理解度を確認することができる。
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| 16週 |
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| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
| 基礎的能力 | 工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 3 | |
| 実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 3 | |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | |
| 実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 3 | |
| 実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 3 | |
| 実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 3 | |
| 個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 3 | |
| 共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | |
| レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 3 | |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 情報系分野 | 計算機工学 | 整数・小数をコンピュータのメモリ上でディジタル表現する方法を説明できる。 | 4 | |
| 基数が異なる数の間で相互に変換できる。 | 4 | |
| 基本的な論理演算を行うことができる。 | 4 | |
| 基本的な論理演算を組合わせて、論理関数を論理式として表現できる。 | 3 | |
| 論理式の簡単化の概念を説明できる。 | 4 | |
| 簡単化の手法を用いて、与えられた論理関数を簡単化することができる。 | 3 | |
| 論理ゲートを用いて論理式を組合せ論理回路として表現することができる。 | 4 | |
| 与えられた組合せ論理回路の機能を説明することができる。 | 4 | |
| 組合せ論理回路を設計することができる。 | 3 | |
| フリップフロップなどの順序回路の基本素子について、その動作と特性を説明することができる。 | 3 | |
| レジスタやカウンタなどの基本的な順序回路の動作について説明できる。 | 3 | |
| 与えられた順序回路の機能を説明することができる。 | 4 | |
| 順序回路を設計することができる。 | 4 | |
| 分野別の工学実験・実習能力 | 電気・電子系分野【実験・実習能力】 | 電気・電子系【実験実習】 | 論理回路の動作について実験結果を考察できる。 | 4 | |
| ディジタルICの使用方法を習得する。 | 4 | |
| 情報系分野【実験・実習能力】 | 情報系【実験・実習】 | 与えられた仕様に合致した組合せ論理回路や順序回路を設計できる。 | 4 | |
| 基礎的な論理回路を構築し、指定された基本的な動作を実現できる。 | 3 | |
| 論理回路などハードウェアを制御するのに最低限必要な電気電子測定ができる。 | 3 | |