到達目標
１．電気回路や論理回路、電子回路などで学んだ理論を、実際の回路部品によるパルス回路を用いて、その動作や特性を観測・確認できること。
２．スロースキャンコンピュータを用いて、計算機工学をはじめとするコンピュータアーキテクチャや周辺機器についての理解を深めること。
３．マイクロプロセッサやインターフェースを搭載したボードマイコンと各種の機器を用いて、マシン語レベルのプログラミングを行い機器の制御ができること。
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 | パルス回路の動作や特性を観測・確認でき、座学で学んだ理論を活かしてレポートが作成できる。 | パルス回路の動作や特性を観測・確認できる。 | パルス回路の動作や特性を観測・確認できない。 |
| 評価項目2 | スロースキャンコンピュータとコンピュータ
アーキテクチャの関係が理解でき、コンピュータの5 大装置や、現代のコンピュータの進歩について説明ができる。 | スロースキャンコンピュータとコンピュータアーキテクチャの関係が理解できる。 | スロースキャンコンピュータとコンピュータアーキテクチャの関係が理解できない。 |
| 評価項目3 | マシン語レベルのプログラミングができ、ボードマイコンを用いた各種外部インターフェースの制御ができる。 | マシン語レベルのプログラミングができ、ボードマイコンを用いた簡単な入出力の制御ができる。 | マシン語レベルのプログラミングができず、ボードマイコンを用いた簡単な入出力の制御ができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
４年次の電子工学実験では、主にパルス回路技術、マイクロプロセッサによる機器の制御技術について、実験・実習を行う。したがって、電気回路、電子回路、論理回路、計算機工学、プログラミング、情報処理基礎などの幅広い専門科目を理解しておく必要がある。また、逆に実験・実習を通じて、これらの科目の理解をより深めることになる。
授業の進め方・方法:
実際の電気回路、電子回路、論理回路、ボードマイコンなどを操作し、実験・実習を行う。
注意点:
得られた実験・実習の結果を含む、テーマ毎のレポートにより評価する。理論的な現象・動作の実験による検証と理解、実験の結果の分析・考察、ならびにそれらをまとめたレポートのわかりやすさの程度を評価する。基本的にレポート作成は授業時間外に行う。
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 |
実験の位置付けと解説 |
実際の実験に取り組む前に、この実験・実習の位置付けを理解する。また、実験の進め方やレポートの提出方法、評価方法などについて認識すること。
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| 2週 |
パルス回路の概要 |
パルス回路の実験の論理的な基盤となる、電気回路、電子回路、論理回路などの復習し、実験で用いる回路について理解すること。
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| 3週 |
各種計測機器類の概要 |
実験で用いる計測機器類や器具類について、その操作方法を含めて、役割等を理解する。同時に、実験中の安全確保のための注意事項についても理解すること。
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| 4週 |
パルス回路 |
微分・積分回路のパルス応答を理解できること。
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| 5週 |
パルス回路 |
クリップ・クランプ回路のパルス応答を理解できること。
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| 6週 |
パルス回路 |
AND、OR、NOT 回路のパルス応答を理解できること。
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| 7週 |
パルス回路 |
無安定・単安定マルチバイブレータを理解できること。
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| 8週 |
パルス回路 |
双安定マルチバイブレータ・シュミットトリガ回路を理解できること。
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| 2ndQ |
| 9週 |
パルス回路 |
各種パルス回路の種類と実験の意図を復習し理解を深めること。
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| 10週 |
伝送線路のパルス特性 |
同軸ケーブルを用いた伝送線路のパルス特性（反射・減衰・遅延）を理解できること。
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| 11週 |
パルス回路実験のまとめ |
パルス回路の各テーマで疑問に感じた点の復習や、再実験などを行い、実験の理解を深める。
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| 12週 |
トランスの特性・電力量と積算電力計 |
トランスの機能である電圧変換・インピーダンス変換・電気的分離（絶縁）を理解できること。および、積算電力計の原理を理解し、電力量の計測方法と力率改善について理解できること。
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| 13週 |
演算増幅器
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演算増幅器の諸特性を計測・検証できること。
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| 14週 |
電子回路Ⅰ・電子回路Ⅱとの関連解説 |
電子工学実験Ⅱで学んだ知識と座学の電子回路Ⅰとの関連を学び、電子回路Ⅱで学習する内容との連携について理解できること。
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| 15週 |
パルス・トランス・電力演算増幅器実験のまとめ |
全テーマを通した疑問点を復習するとともに、再実験などを行い実験の理解を深める。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
マイクロプロセッサの復習と概要 |
現在のコンピュータの基本となるマイクロプロセッサの仕組みについて、非常に簡単なコンピュータを例として理解できること。
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| 2週 |
スロースキャンコンピュータ |
通常は観測することの困難な、マイクロプロセッサのレジスタ類等の内容が観測可能なスロースキャンコンピュータを用いて、マイクロプロセッサの動作を理解すること。
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| 3週 |
スロースキャンコンピュータ |
マイクロプロセッサに応じたプログラムの作成と実行ができること。実行時に、各種レジスタ類 の状態を逐次観測し、作成したプログラムの動作の確認と、マイクロプロセッサ内部でのデータの動きを理解すること。
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| 4週 |
アセンブラとマシン語の復習と概要 |
Z80アセンブラとマシン語の関係や、Z80アセンブラによるプログラム作成とアセンブラプログラムからマシン語プログラムへの変換について理解できること。
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| 5週 |
ボードマイコンの概要 |
実験に用いるZ80 マイクロプロセッサを用いたボードマイコンについて、その概要と操作等について理解すること。
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| 6週 |
ボードマイコンの操作例題 |
ボードマイコンの上でZ80 のプログラムの記入及び実行ができること。
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| 7週 |
ボードマイコン：入出力 |
マイクロプロセッサのポートを用いて、周辺機器から入力した値を処理して他の周辺機器に出力するプログラムの作成と実行ができること。
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| 8週 |
ボードマイコン：入出力 |
マイクロプロセッサのポートを用いて周辺機器と入出力し、チャタリング防止機能を含むカウンタのプログラムの作成と実行ができること。
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| 4thQ |
| 9週 |
ボードマイコン：機械語のプログラムで時間の測定 |
マイクロプロセッサのポートを用いて周辺機器と入出力し、タイマー機能を含むカウンタのプログラムの作成と実行ができること。
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| 10週 |
ボードマイコン実験基礎のまとめ |
ボードマイコンのテーマを通した疑問点を復習するとともに、再実験などを行い実験の理解を深める。
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| 11週 |
ボードマイコン：アナログ入出力・ルックアップテーブを用いる処理 |
アナログ周辺機器から値を入力し、ルックアップテーブを用いたその値の処理結果をカラーLED に出力するプログラムの作成と実行ができること。
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| 12週 |
ボードマイコン：ステッピングモータの制御 |
出力周辺機器としたステッピングモータを制御するプログラムの作成と実行をできること。
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| 13週 |
ボードマイコン：順序プログラムで並列処理 |
二つの周辺機器から値を並列で入力し、処理するプログラムの設計、作成と実行ができること。
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| 14週 |
ボードマイコン：D/A コンバータでのこぎり波の生成 |
D/A コンバータを用いてのこぎり波の電圧を出力するプログラムの設計、作成と実行ができること。
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| 15週 |
ボードマイコンによる外部機器制御実験のまとめ |
全後期のテーマを通した疑問点を復習するとともに、再実験などを行い実験の理解を深める。
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| 16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 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 |
| 専門的能力 | 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】 | オシロスコープを用いて実際の波形観測が実施できる。 | 4 | |
| 電気・電子系の実験を安全に行うための基本知識を習得する。 | 4 | |
| 増幅回路等(トランジスタ、オペアンプ)の動作に関する実験結果を考察できる。 | 4 | |
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 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |