概要:
これまで学んだ論理回路の回路設計理論を実際のものづくりに活用して,技術者として必要な全般的な知識や技術を実践的に学ぶ。
さらに,設計を通して社会における技術の必要性を理解し,技術者としての心構えを形成する。
また,設計及び製作の中で,意見交換,討議を重ねることにより,コミュニケーション能力やチームマネジメント能力を高める。
汎用ロジックICやFPGA等,実際の電子デバイスに利用されている機構を理解し,これらを用いた設計製作能力を養う。
授業の進め方・方法:
3~5人のチームに分かれて,個人またはチーム単位で設計仕様の決定,回路の設計,製作,及び改良を行う。
初期段階においては,設計開発における安全上の注意事項や各素子のデータシートの読み方等基礎的な知識について解説を行い,その後はチーム単位での活動とする。
前期は与えられた仕様を満たす論理回路を,汎用ロジックICを用いてチームで設計・製作する。
後期はチーム単位で自ら考えた仕様を満たす論理回路を,汎用ロジックICまたはFPGAを用いてチームで設計・製作する。
注意点:
・2年次の必修科目「情報基礎数学」,3年次の必修科目「論理回路」,4年次の必修科目「計算機ハードウェア」で学習した知識が必要となる。
・教材については,適宜プリントを配布する。また,実験で用いる部品も支給・貸与する。
・事前連絡無く遅刻・欠席した場合,チームメイトが迷惑を被る。そのような無責任な行動は一般的に許されないことを理解してもらうために,個人成績(チームワーク)から減点する可能性がある。
・定期試験は実施せず,小テストで代替する
・前期の12~15週に実施するFPGA設計演習については,可能な限り後期の自由設計製作と時期を近づけるために,夏休み中の補講期間及び後期に授業時間変更する可能性がある。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
ガイダンスと授業計画の説明,基本ICの種類と動作 |
論理回路における基本的な汎用ロジックICの種類や動作について説明できる。
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2週 |
開発における安全上の注意,データシートの読み方,スイッチやLED等の取り扱い |
論理回路における基本的な汎用ロジックICのデータシートの各項目の意味を説明できる。スイッチやLEDを適切に接続できる。
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3週 |
チーム決め,マルチバイブレータ回路 |
抵抗,コンデンサ,論理反転を用いたマルチバイブレータ回路の動作原理を説明でき,設計できる。
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4週 |
337拍子回路の要求仕様提示,回路図面製作,マルチバイブレータ回路設計製作 |
与えられた仕様に従って適切な要求仕様書,機能ブロック図,回路結線図,製造図面を作成できる。
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5週 |
マルチバイブレータ回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる。
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6週 |
マルチバイブレータ回路設計製作,337拍子回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる。
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7週 |
マルチバイブレータ回路設計製作,337拍子回路設計製作 |
作成した仕様書及び設計図を基に論理回路を製作できる。
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8週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる。
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2ndQ |
9週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる。
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10週 |
337拍子回路設計製作,追加仕様設計製作 |
追加・変更された仕様に対して適切に仕様書及び設計図を修正でき,それに基づいて論理回路を製作できる。
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11週 |
制作物発表会 |
各チームで製作した回路を他者に魅力的かつ分かりやすくプレゼンテーションすることができる。
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12週 |
FPGA設計演習1 |
汎用ロジックICとFPGAの用途の違いやFPGAによる開発工程を具体的に説明できる。FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる。
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13週 |
FPGA設計演習2 |
汎用ロジックICとFPGAの用途の違いやFPGAによる開発工程を具体的に説明できる。FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる。
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14週 |
FPGA設計演習3 |
汎用ロジックICとFPGAの用途の違いやFPGAによる開発工程を具体的に説明できる。FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる。
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15週 |
FPGA設計演習4 |
汎用ロジックICとFPGAの用途の違いやFPGAによる開発工程を具体的に説明できる。FPGAとVerilog HDLを用いて実際に論理回路を設計し,仕様通りに駆動させることができる。
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16週 |
期末試験 |
出題された問題に対して適切に解答できる。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
デバイスの自由設計製作(アクティブラーニングによるアイデアソン) |
設計製作において,開発するデバイスについてチームでアイデアを出し合うことができる。
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2週 |
デバイスの自由設計製作(アイデアの詳細な議論と要求仕様書の作成) |
設計製作において,開発するデバイスについてチームで議論し適切な要求仕様書を作成できる。
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3週 |
デバイスの自由設計製作(機能ブロック図とプレゼンテーション資料の作成) |
設計製作において,適切な機能ブロック図と事前報告会のための分かりやすいプレゼンテーション資料を作成できる。
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4週 |
デバイスの自由設計製作(事前報告会と仕様の再検討) |
設計製作において,開発予定のデバイスをチーム外の人に明確に説明でき,指摘された事項について再検討できる。
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5週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書及び機能ブロック図の修正と報告書作成) |
設計製作において,指摘された事項に関して要求仕様書と機能ブロック図を修正し,報告書を作成できる。
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6週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗12.5%)。
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7週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗25.0%)。
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8週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗37.5%)。
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4thQ |
9週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗50.0%)。
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10週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗62.5%)。
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11週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗75.0%)。
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12週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗87.5%)。
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13週 |
デバイスの自由設計製作(要求仕様書と設計図に基づく開発) |
設計製作において,チームでの開発を適切にマネジメントしながら各人が責任を持って作業できる(進捗100%)。
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14週 |
デバイスの自由設計製作(プレゼンテーション資料の作成) |
各チームで製作した電子デバイスの魅力的かつ分かりやすいプレゼンテーション資料を作成できる。
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15週 |
制作物発表会 |
各チームで製作した電子デバイスを他者に魅力的かつ分かりやすくプレゼンテーションすることができる。
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16週 |
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