情報処理 A/B プログラミング入門テキスト ~ PEN を使って基本を学んだ後で活用してみよう ~ バージョン吉田智子編集 1. はじめにプログラミングを体験することでハードウェアとソフトウェアから構成されるコンピューターの本質やそれが作り出すコンピューター社会に対する認

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さやひろき
5 years ago
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情報処理 A/B プログラミング入門テキスト ~ PEN を使って基本を学んだ後で活用してみよう ~ 2014.9.22 バージョン吉田智子編集 1.

それが作り出すコンピューター社会に対する認識を深めることができると言われているプログラミング体験のためにはさまざまな言語と環境を使うことができる

と呼ばれるプログラミング環境でプログラミングの基本を学ぶこととするそしてこの環境を使って絵を描いたり LilyPad Arduino

考えたことをプログラムに書き表すのは容易なことではない上に書いたプログラムから間違い ( バグ ) を見つけるのも大変な作業であるしかし

1 情報処理 A/B プログラミング入門テキスト ~ PEN を使って基本を学んだ後で活用してみよう ~ バージョン吉田智子編集 1. はじめにプログラミングを体験することでハードウェアとソフトウェアから構成されるコンピューターの本質やそれが作り出すコンピューター社会に対する認識を深めることができると言われているプログラミング体験のためにはさまざまな言語と環境を使うことができる今回は PEN(Programming Environment for Novices) と呼ばれるプログラミング環境でプログラミングの基本を学ぶこととするそしてこの環境を使って絵を描いたり LilyPad Arduino というハードウェア用のプログラム( ソフトウェアとかアプリケーションと呼ばれるもの ) を書いて計測と制御も学ぶ予定である考えたことをプログラムに書き表すのは容易なことではない上に書いたプログラムから間違い ( バグ ) を見つけるのも大変な作業であるしかしこの作業を通じてコンピューターはプログラムに書かれたことを忠実に実行するだけの機械であることを実感して欲しい図 1:PEN のプログラミング環境と LilyPad Arduino Development Board 図 2:LilyPad Arduino は導電線で布に縫いつけて使うこともできる 1

2 2. プログラミング入門 2.1 プログラミングの基本プログラムを書く際に必要となるアルゴリズムとは問題を解くための手順のことであるプログラミングとはまずアルゴリズムを考えそれをいずれかのプログラミング言語で記述する作業である授業で扱った言語でアルゴリズムが記述できるようになると別のプログラミング言語の文法を学びさえすればプログラムは書けるようになる以下にどのプログラミング言語でも共通する部分として変数と制御構造を説明する [1] 変数アルゴリズムを記述するときに計算の対象や途中結果などの値を記憶しておく場所が必要になるこの置き場所として用いるのが変数である変数に値を入れることを代入という変数は現実の箱とは少し違った次の性質を持っている値を参照した後も箱の中には値は残ったままであるすでに値が入っている箱に別の値を入れると元の値は消えてしまう箱の中に入れる値の種類( 整数実数文字列など ) によって違う箱を用意する必要がある [2] 制御構造アルゴリズムの記述には逐次処理条件分岐繰り返し処理の 3 つの基本制御のいずれかを利用する 1) 逐次処理アルゴリズムの記述の上から順に処理される 2) 条件分岐ある条件を満足する場合とそうでない場合で処理内容を変えたいときに利用する 3) 繰り返し処理ある条件が満たされている限りいくつかの処理を繰り返したいときに利用する 2

3 1) 逐次処理アルゴリズムの記述の上から順に処理される 2) 条件分岐ある条件を満足する場合とそうでない場合で処理内容を変えたいときに利用する 3) 繰り返し処理ある条件が満たされている限りいくつかの処理を繰り返したいときに利用する 3

2.2 プログラムの基本の制御構造以下では PEN(Programming Environment for Novices) と呼ばれるプログラミング言語を例にプログラミングの基本を学ぶちなみに PEN は大学入試センターの情報関係基礎で用いられる試験用手順記述言語 (DNCL) に準拠している (1) 逐次処理学習のポイント : 変数の宣言代入文出力文の使い方

4 2.2 プログラムの基本の制御構造以下では PEN(Programming Environment for Novices) と呼ばれるプログラミング言語を例にプログラミングの基本を学ぶちなみに PEN は大学入試センターの情報関係基礎で用いられる試験用手順記述言語 (DNCL) に準拠している (1) 逐次処理学習のポイント : 変数の宣言代入文出力文の使い方前から実行される逐次処理例題 2.1 キーボードから 1 つの整数を入力しそれを 3 倍した値を出力するプログラムを書いてみようプログラム例 :( 行頭の 1: 2: などは説明のためのものであり入力は不必要 ) 1: 整数 a 2: 整数 b 3: 整数を入力してください: を表示する 4: a input( ) 5: b a * 3 6: b を表示する画面 :PEN でのプログラミング環境の実行例 4

5 練習問題 2.1 キーボードから長方形の二辺の長さを入力し面積を表示するプログラムを書きなさい練習問題 2.2 キーボードから 2 つの整数を入力しその積および商を出力するプログラムを書きなさい ( 商の余りは切り捨てる ) 練習問題 2.3 ある鉄道の運賃は乗車距離を a(km) にしたとき ( a) 円である乗車距離を入力して運賃を求めるプログラムを書きなさい練習問題 2.4 鉛筆をみんなで分けたい鉛筆の数と人数を入力し一人あたり何本もらえるかまた何本残るかのプログラムを書きなさい復習問題 (1) 下線の部分を埋めなさいプログラムを記述するとき計算の対象や途中結果などの値を記憶しておくための場所として用いるのがですこれに値を入れることをといい PEN での記号はですまた PEN においてキーボードから文字列 ( 数字の場合もある ) を読み込む命令は input() と記述しますたとえばキードードから入力された数字を変数 a に代入する式はと記述します (2) 次のプログラムを作成しなさいスーパーで商品を2つ買いました一つ目の買い物の金額二つ目の買い物の金額を画面から入力すると合計金額が表示されるプログラムを書きなさい (3) 次のプログラムを作成しなさい ( アドバンスト問題 ) スーパーでそれぞれ 100 円以上のものを2つ買いましたその日はお客様感謝デーだったので 100 円以上のものを買った場合はそれぞれの商品につき 20 円ずつ値引きしてもらえました消費税は考えないものとして一つ目の買い物の金額 (100 円以上 ) 二つ目の買い物の金額 (100 円以上 ) を画面から入力すると値引き後の合計金額が表示されるプログラムを書きなさい 5

6 (2) 条件分岐学習のポイント : プログラムの実行順序を変える制御構造の一つ条件分岐を学ぶ例題 2.2 キーボードから入力した数が 3 で割り切れるかどうか調べ割り切れるなら 3 の倍数であると出力するプログラムを書いてみよう ( ヒント :a が b で割り切れるなら a % b = 0 と書くたとえば 7 % 3 = 1 ) プログラム例 : 1: 整数 num 2: 整数を入力: を表示する 3: num input( ) 4: もし num % 3 = 0 ならば 5: 3 の倍数であるを表示する 6: を実行する例題 2.3 キーボードから入力した数が 3 で割り切れるかどうか調べ割り切れるなら 3 の倍数であると出力しそうでないなら 3 の倍数ではないと出力するプログラムを書いてみようプログラム例 : 1: 整数 num 2: 整数を入力: を表示する 3: num input( ) 4: もし num % 3 = 0 ならば 5: 3 の倍数であるを表示する 6: を実行し, そうでなければ 7: 3 の倍数ではないを表示する 8: を実行する 6

7 例題 2.4 入力された数 ( 点数 ) が 90 以上なら秀 80 以上 90 未満なら優 70 以上 80 未満なら良 60 以上 70 未満なら可 60 未満なら不合格と出力するプログラムを書きなさいプログラム例 : 1: 整数 score 2: 点数は?: を表示する 3: score input( ) 4: もし score >= 90 ならば 5: 秀を表示する 6: を実行し, そうでなくもし score >= 80 ならば 7: 優を表示する 8: を実行し, そうでなくもし score >= 70 ならば 9: 良を表示する 10: を実行し, そうでなくもし score >= 60 ならば 11: 可を表示する 12: を実行し, そうでなければ 13: 不合格を表示する 14: を実行する練習問題 2.5 キーボードから点数 (x) を入力し x が 60 以上なら合格と表示し x が 60 未満なら不合格と表示するプログラムを書きなさい練習問題 2.6 体格指数 (BMI:Body Mass Index) とは現在の体重と身長を基礎として一定の計算式から導かれます BMI= 体重 (kg) 身長 (m) ² bmi taiju / ( (shincho/100) * (shincho/100) ) まず bmi の結果を表示しその値が 26 以上なら太っている 24 以上 26 未満なら過体重 22 以上 24 未満なら理想体重 20 以上 22 未満ならやせ気味 20 未満ならやせすぎと出力するプログラムを書きなさいなお利用する3つの変数 (bmi, taiju, shincho) はすべて整数ではなく実数とすること ( 小数点以下の部分も保存する必要があるため ) 7

8 ここまでの復習問題と繰り返し処理の準備問題 (1) 次のプログラムを作成しなさい ( 復習問題 ) スーパーで一つだけ買い物をしましたその日はお客様感謝デーだったので 100 円以上のものを買った場合は 20 円値引きしてもらえました消費税は考えないものとして買い物の金額を画面から入力すると 100 円以上なら 20 円引き 100 円未満ならそのままの金額を出力するプログラムを書きなさい (2) 次のプログラムを作成しなさい ( 準備問題 ) スーパーで 4 つ買い物をしましたその日はお客様感謝デーだったので 100 円以上のものを買った場合はそれぞれの商品につき 20 円ずつ値引きしてもらえました消費税は考えないものとして一つ目の買い物の金額 (100 円以上 ) 二つ目の買い物の金額 (100 円以上 ) 三つ目の買い物の金額(100 円以上 ) 四つ目の買い物の金額(100 円以上 ) をそれぞれ画面から入力すると合計金額が表示されるプログラムを書きなさいヒント : このプログラムを考える前に購入した品物 2 個の合計金額を求めるプログラムを思い出してみると次の通りである 1: 整数 a, b 2: 整数 gokei 3: 一つ目の買い物の金額を入力してね: を表示する 4: a input() 5: 二つ目の買い物の金額を入力してね: を表示する 6: b input() 7: gokei (a - 20) + (b - 20) 8: それぞれ 20 円割引した合計金額はを改行なしで表示する 9: gokei を改行なしで表示する 10: 円ですを表示する購入した品物が 4 個の場合は上のプログラムの 3 4 行目の命令を 4 回繰り返して書けばよいしかし購入した品物が多い場合その方法を使うと行数が増えすぎてしまうそのような場合に繰り返し処理を利用すると便利なのである 8

9 (3) 繰り返し処理学習のポイント : プログラムの制御構造の一つ繰り返し処理を学ぶ例題 2.5 いちご ( 単数形 ) の正しいスペルを入力させるプログラムを書いてみようプログラム例 : 1: 整数 a 2: 文字列 word 3: a 1 4: いちご( 単数形 ) のスペルを入力してね : を改行なしで表示する 5: word input() 6: word strawberry の間, 7: a a + 1 8: スペルが間違っていますもう一度入力してね: を表示する 9: word input() 10: を繰り返す 11: 正解ですいちごのスペルはと word とですを表示する 12: あなたはと a と回目の挑戦で正解しましたねを表示するこのプログラムはスペルを入力させ合っていれば正解のスペルと何度入力したかを表示してプログラムが終了する間違っていれば再度スペルを入力させ正しいスペルが入力できるまで終了できないというものである変数として次の二つを利用している整数 a 今が何度目の挑戦かを表す変数文字列 word 入力されたスペルが入る変数繰り返しが終わるのは strawberry というスペルが正しく入力された時なので繰り返しの条件は変数 word strawberry となるつまり strawberry というスペルが正しく入力されるまで繰り返し続ける 9 START 変数準備 a に 1 を入れる入力指示文表示画面入力スペルは間違っているか YES a を 1 増やす再度画面入力何度目の挑戦で正解したかを表示 NO END

10 例題 2.6: スーパーで 20 個買い物をしましたその日は特別に 100 円以上の商品を買った場合はそれぞれ20 円ずつ値引きしてもらえました消費税は考えないものとして買ったもの (100 円以上 ) の金額を一つずつ入れていくと値引き後の合計金額が表示されるプログラムを書きなさいこのプログラムを考える前に購入した品物 2 個の合計金額を求めるプログラムを思い出してみよう 1: 整数 a, b 2: 整数 gokei 3: 一つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する 4: a input() 5: 二つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する 6: b input() 7: gokei (a - 20) + (b - 20) 8: それぞれ 20 円割引した合計金額はを改行なしで表示する 9: gokei を改行なしで表示する 10: 円ですを表示する購入した品物が 5 個の場合は上のプログラムの 3 4 行目の命令を 5 回繰り返して書けばよいしかし購入した品物が多い場合その方法を使うと行数が増えすぎてしまうそこで 3 4 行目を 20 回処理させるために繰り返しを利用するプログラム例 : 1: 整数 a 2: 整数 gokei, counter 3: counter 1 4: counter 20 の間, 5: 買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する 6: a input() 7: gokei gokei + (a - 20) 8: counter counter + 1 9: を繰り返す 10: それぞれ 20 円引きした合計金額はを改行なしで表示する 11: gokei を改行なしで表示する 12: 円ですを表示する 10

11 練習問題 2.7: 購入した品物の数を最初に入力しその数の商品の合計金額を求めるプログラムを書いてみましょう ( 今回は 100 円以上でも 20 円引きにはなりません ) 練習問題 2.8: このプログラムに機能追加し 100 円以上の品物を買った場合だけ 20 円引きして合計金額を求めるプログラムを書いてみましょう最後に補足 : 繰り返し処理が使えないならどんなに困るかを考えてみる (1) 繰り返し処理が使えないなら 3-4 行目を 20 回書く必要がでてきます ( 大変!) 整数 a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t 整数 gokei 一つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する a input() 二つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する b input() 三つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する c input() 四つ目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する : (28 行分略 ) : r input() 十九個目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する s input() 二十個目の買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する t input() gokei (a-20)+(b-20)+(c-20)+(d-20)+(e-20)+(f-20)+(g-20)+(h-20)+(i-20)+(j-20)+ (k-20)+(l-20)+(m-20)+(n-20)+(o-20)+(p-20)+(q-20)+(r-20)+(s-20)+(t-20) それぞれ 20 円引きした合計金額はを改行なしで表示する gokei を改行なしで表示する円ですを表示する 11

12 (2) 変数 a を何度も利用して gokei 変数に合計金額に足しこんでいくと変数を多く使う必要はなくなるが整数 a 整数 gokei 買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する a input() gokei (a-20) 買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する a input() gokei gokei+(a-20) :( 51 行分略 ) : 買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する a input() gokei gokei+(a-20) それぞれ 20 円引きした合計金額はを改行なしで表示する gokei を改行なしで表示する円ですを表示する (3) 何度も処理を記述する部分に繰り返し処理を使うとすっきり解決! 整数 a 整数 gokei, counter counter 1 counter 20 の間, 買い物の金額を入力してね(100 円以上 ): を表示する a input() gokei gokei + (a - 20) counter counter + 1 を繰り返すそれぞれ 20 円引きした合計金額はを改行なしで表示する gokei を改行なしで表示する円ですを表示する 12

PEN による図形描画の準備問題 (1) 図形描画のために必要な( 通常の PEN のプログラム記述に追加する ) ステップは次の通りである (a) 描画ウィンドゥを開く gopenwindow( 横ピクセル, 縦ピクセル ) という関数を使う (b) 色を決める gset なんとか color( 赤値, 緑値, 青値 ) という関数を使う (c) 描く図形の種類を選びどの場所に

13 PEN による図形描画の準備問題 (1) 図形描画のために必要な( 通常の PEN のプログラム記述に追加する ) ステップは次の通りである (a) 描画ウィンドゥを開く gopenwindow( 横ピクセル, 縦ピクセル ) という関数を使う (b) 色を決める gset なんとか color( 赤値, 緑値, 青値 ) という関数を使う (c) 描く図形の種類を選びどの場所にどのサイズで描くかを指示する gfill なんとか () あるいは gdraw なんとか () という関数を使う (2) これらの関数の基本的な説明は次の通りである (a) 描画ウィンドゥを開く gopenwindow( 横ピクセル, 縦ピクセル ) という関数を使うたとえば gopenwindow(400,400) と書くと横方向に 400 ピクセル縦方向に 400 ピクセルのウィンドゥが開く (b) 色を決める gset なんとか color( 赤値, 緑値, 青値 ) という関数を使う色を決める ( 赤値, 緑値, 青値 ) は光の 3 原色の加法混合で表現するためそれぞれの強さを 0~255 の範囲で指定する (0,255,0) は緑 (0,0,0) は黒 (255,255,255) は白となるたとえば gsetfillcolor(255,0,0) と書くと塗りつぶしの色が赤にセットされる 13

14 (c) 描く図形の種類を選びどの場所にどのサイズで描くかを指示する gfill なんとか () あるいは gdraw なんとか () という関数を使う描く図形の種類の位置を指定するための座標軸 (x 座標 y 座標 ) は描画ウィンドゥの左上の地点から右へが x 座標下へが y 座標であるたとえば gopenwindow(400,400) gsetfillcolor(255,0,0) の後の FillBox (230,300,80,30) なら次のような場所に次のサイズの長方形が描かれる (3) この赤い箱をちょうど真ん中に描画するには x 座標 y 座標をどう書けばよいだろうか 14

15 3. 図形描画学習のポイント : 図形の描画モデルを理解する図形描画の関数の使い方を学ぶ 3.1 描画関数の使い方例題の描画ウィンドウを開き丸と四角と文字列を描いてみようプログラム例 : 1: gopenwindow(400,400) 2: gsetfillcolor(255,0,0) 3: gfillcircle(200,200,50) 4: 5: gsetlinewidth(3) 6: gfillbox(230,300,80,30) 7: 8: gsettextcolor(0,255,255) 9: gsetfontsize(24) 10: gdrawtext( ようこそ, 70,100) 練習問題 3.1: の描画ウィンドウを開きキーボードから縦と横を入力し描画ウィンドウの中央に長方形を表示してみよう 3.2 条件分岐を利用した描画例題 3.2 キーボードから点数を入力し 60 以上なら描画ウィンドウの中央に半径 50 の緑の円を描き 60 未満の場合は半径 50 の赤い円を描いてみようプログラム例 : 1: 整数 ten 2: gopenwindow(200,200) 3: 点数?: を改行なしで表示する 4: ten input() 5: もし ten 60 ならば 6: gsetfillcolor(0,255,0) 7: を実行し, そうでなければ 8: gsetfillcolor(255,0,0) 9: を実行する 10: gfillcircle(100,100,50) 15

16 練習問題 3.2: キーボードから点数を入力し 80 点以上なら描画ウィンドウの中央に半径 50 の緑の円を表示し 60 点以上 80 点未満なら黄色の円を表示し 60 点未満なら赤い正方形を表示するプログラムを作れ 3.3 繰り返しを利用した描画例題の描画ウィンドウに半径 25 の赤い円を互いに接するように水平に配置せよプログラム例 : 1: 整数 x 2: gopenwindow(400,400) 3: gsetlinecolor(255,0,0) 4: 5: x 25 6: x < 400 の間, 7: gdrawcircle(x,200,25) 8: x x : を繰り返す半径 25 の赤い円を互いに接するように水平に配置するのに必要な描画命令は次の通りである gdrawcircle( 25,200,25) gdrawcircle( 75,200,25) gdrawcircle(125,200,25) gdrawcircle(175,200,25) gdrawcircle(225,200,25) gdrawcircle(275,200,25) gdrawcircle(325,200,25) gdrawcircle(375,200,25) 練習問題の描画ウィンドウに半径 25 の赤い円を 15 個互いに重なり合うように水平に配置せよ練習問題の描画ウィンドウの真ん中に半径がそれぞれ 20,40,60,...,200 の同心円を描け円の色は好きな色でよい 16

17 PEN のプログラムを LilyPad Arduino にロードして使うための準備 *Arudino の入出力装置を制御する命令アナログ入出力関数 analogread(pin) pin 値を読み込むピン番号戻り値 0 から 1023 までの整数値ピンに接続されたアナログ機器から値を読み込む命令読み込まれる値は 0 から 5 ボルトの入力電圧を 0 から 1023 の数値に変換したもの analogwrite(pin, value) pin 値を書き込むピン番号 value ピンに接続されたアナログ機器に value を書き込む命令デジタル入出力関数 pinmode(pin, mode) pin 設定したいピン番号 mode INPUT( 入力 )/ OUTPUT( 出力 ) ピンに接続されたデジタル機器が入力用か出力用なのかを設定する命令 digitalread(pin) pin 値を読み込むピン番号戻り値 HIGH ( 1 ) / LOW ( 0 ) ピンに接続されたデジタル機器から値を読み込む命令 digitalwrite(pin, value) pin 値を書き込むピン番号 value HIGH ( 1 ) / LOW ( 0 ) ピンに接続されたデジタル機器に value を書き込む命令 17

18 *LilyPad Development Board とは? 18

19 4. PEN と LilyPad Arduino でプログラムによる計測と制御を学ぶ次に LilyPad Development Board の押しボタンスイッチスライドスイッチ白色 LED RGB フルカラ LED 明るさセンサー温度センサーブザーバイブレータなどの周辺モジュールを制御するためのプログラムを PEN で書いてみる実際に手元でハードウェアを動かすことのできるプログラムを書くことでコンピューターの簡単な入出力の仕組みつまりプログラムによる計測と制御を理解することを目標とする 4.1 逐次処理とデジタル出力目的 : PEN の環境に慣れることおよび逐次処理について理解する LED の点灯消灯を行うプログラムを作成することにより逐次処理とデジタル出力について理解する例題 1-1: 白色 LED を 5 秒間点灯させよプログラム例 : 1: pinmode(5, "OUTPUT") 2: digitalwrite(5, 1) /* 白の LED を点灯 */ 3: delay(5000) /* 5 秒間待つ */ 4: digitalwrite(5, 0) /* 白の LED を消灯 */ 解説 : pinmode() は指定したピンを出力 (OUTPUT) として扱うのかあるいは入力 (INPUT) として扱うかを設定するものであるここでは白色 LED が接続されている 5 番ピンを出力 (OUTPUT) に設定している digitalwrite() は指定したピンにデジタル出力を行う命令である出力する値は 0 または 1 であり 1 を出力すると LED は点灯し 0 を出力すると LED は消灯する delay() は指定した時間 ( ミリ秒単位 ) プログラムの実行を休止させるここでは 5 秒間休止させている 19

20 例題 1-2: フルカラー LED で様々な色を光らせよプログラム例 : 1: pinmode(9, "OUTPUT") 2: pinmode(10, "OUTPUT") 3: pinmode(11, "OUTPUT") 4: digitalwrite(9, 0) /* 赤色 LED を点灯させる */ 5: delay(1000) /* 1 秒待つ */ 6: digitalwrite(9, 1) /* 赤色 LED を消灯させる */ 7: digitalwrite(10, 0) /* 青色 LED を点灯させる */ 8: delay(1000) /* 1 秒待つ */ 9: digitalwrite(10, 1) /* 青色 LED を消灯させる */ 10: digitalwrite(11, 0) /* 緑色 LED を点灯させる */ 11: delay(1000) /* 1 秒待つ */ 12: digitalwrite(11, 1) /* 青色 LED を消灯させる */ 解説 : 赤色, 青色緑色の LED がそれぞれ番ピンに設定されているまず pinmode() で番ピンを出力 (OUTPUT) に設定しているその後番ピンに digitalwrite() で 0 の値を与えて LED を点灯し 1 の値を与えて LED を消灯させている LED はそれぞれ一秒間点滅する 4.2 アナログ出力目的 : LED の明るさを制御することでアナログ出力の仕組みについて理解する例題 2-1: 白色 LED を暗めに点灯 ( 明るさ 100) させた後明るく点灯 ( 明るさ 255) させ最後に消灯 ( 明るさ 0) させるプログラムを作成せよプログラム例 : 1: pinmode(2, "OUTPUT") 2: analogwrite(2, 100) /* 暗めに点灯させる */ 3: delay(2000) 4: analogwrite(2, 255) /* 明るく点灯させる */ 5: delay(2000) 6: analogwrite(2, 0) /* 消灯させる解説 : analogwrite(pin, value) は LED の明るさを変える関数であるこのプログラムでは 2 番のアナログピンに出力している value の値 ( 0~255) で LED の明るさを決める 20

21 4.3 繰り返し条件分岐デジタル入力目的 :LilyPad Development Board 上のスイッチを読み取ることによってデジタル入力の仕組みおよび繰り返し文についての理解をする例題 3-1: 白色 LED の 1 秒間ずつの点灯消灯を 50 回繰り返せプログラム例 : 1: 整数 i 2: pinmode(5, "OUTPUT") 3: i 0 4: i < 50 の間, /* 繰り返し文 */ 5: digitalwrite(5, 1) 6: delay(1000) 7: digitalwrite(5, 0) 8: delay(1000) 9: i i+1 10: を繰り返す解説 : 4~10 行目は繰り返し文である 4 行目の条件で 5~9 行目の処理を繰り返している一回ごとに 5 番ピンの LED を 1 秒間ずつ点灯と消灯させている例題 3-2: スイッチと白色 LED を連動させよプログラム例 : 1: 整数 i 2: pinmode(5, "OUTPUT") 3: pinmode(2, "INPUT") /* スイッチのあるピンを入力設定 */ 4: 1 = 1 の間, 5: もし digitalread(2) = 0 ならば /* スイッチを切る */ 6: digitalwrite(5, 0) /* LED の消灯 */ 7: を実行し, そうでなければ /* スイッチを入れる */ 8: digitalwrite(5, 1) /* LED の点灯 */ 9: を実行する 10: を繰り返す 21

22 解説 : 3 行目でスイッチがある 2 番ピンを入力用に設定する 5 行目の digitalread() は引数で指定したピン ( このプログラムでは 2 番 ) に電圧がかかっているかをチェックし 0~1023 で返す 4~10 行目は条件文であるもしの後に書かれた条件式の値が真なら 6 行目を実行する偽なら 8 行目を実行する 4.4 アナログ入力目的 : 明るさセンサーによるアナログ入力の仕組みを理解する例題 4-1: 明るさセンサーと LED を連動させよ暗ければ点滅速度を速く明るければ遅く光らせよプログラム例 : 1: 整数 light 2: pinmode(5, "OUTPUT") 3: pinmode(6, "INPUT") 4: 1=1 の間, 5: light analogread(6) /* light に 6 番ピンの値を代入 */ 6: digitalwrite(5, 1) 7: delay(light*3+1) /* light の値に応じて待機時間を変化させる */ 8: digitalwrite(5, 0) 9: delay(light*3+1) 10: を繰り返す解説 : 2 行目で LED の出力を 5 番ピンに 3 行目で明るさセンサーが接続されている 6 番ピンを入力に設定している 4~10 行目の繰り返しの処理で delay() の引数に analogread() で読み込んだ 6 番ピンの値を 3 倍して 1 を加えた値を与えることで点灯と消灯の間隔を変化させている 4.5 総合演習目的 : アナログ入力の値に応じてデジタル出力結果を変化させるなどの総合演習によってデジタル入出力とアナログ入出力の仕組みを復習する例題 4-2: 明るさセンサーの値が 200 以下ならフルカラー LED を赤く点灯させて 200 より大きければ白色 LED を点灯させよ 22

23 プログラム例 : 1: 整数 light 2: pinmode(5, "OUTPUT") 3: pinmode(9, "OUTPUT") 4: pinmode(6, "INPUT") 5: 1 = 1 の間, 6: light analogread(6) /*light に 6 番ピンの値を代入 */ 7: もし light <= 200 ならば 8: digitalwrite(9, 0) /* 赤色 LED の点灯 */ 9: delay(1000) 10: digitalwrite(9, 1) /* 赤色 LED の消灯 */ 11: を実行し, そうでなければ 12: digitalwrite(5, 1) /* 白色 LED の点灯 */ 13: delay(1000) 14: digitalwrite(5, 0) /* 白色 LED の消灯 */ 15: を実行する 16: を繰り返す解説 : 6 行目で明るさセンサーの値を light という変数に取り込みその値に応じて赤色 LED を点灯させるか白色 LED を点灯させるかを決めている参考文献 : 山口直希, 中村亮太, 松浦敏雄, 吉田智子 : プログラムによる計測制御を学ぶための学習環境の開発, 大阪市立大学大学院創造都市研究科都市情報学専攻電子紀要情報学, 11 巻, 1 号, pp (2014). LilyPad 研究会のページ ( このテキストで紹介した例題や練習問題には一部 PEN の開発元である大阪市立大学松浦研究室で作成されたテキストや上記の論文や LilyPad 研究会のページに含まれるものを使っています 23

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arduino プログラミング課題集 ( Ver /06/01 ) arduino と各種ボードを組み合わせ制御するためのプログラミングを学ぼう! 1 入出力ポートの設定と利用方法 (1) 制御( コントロール ) するとは外部装置( ペリフェラル ) が必要とする信号をマイ arduino プログラミング課題集 ( Ver.5.0 2017/06/01 ) arduino と各種ボードを組み合わせ制御するためのプログラミングを学ぼう! 1 入出力ポートの設定と利用方法 (1) 制御( コントロール ) するとは外部装置( ペリフェラル ) が必要とする信号をマイコンから伝える外部装置の状態をマイコンで確認する信号の授受は入出力ポート経由で行う (2) 入出力ポートとは?