<4D F736F F F696E74202D F4B87555F A838B B F5F91E63189F12E >

Size: px

Start display at page:

Download "<4D F736F F F696E74202D F4B87555F A838B B F5F91E63189F12E >"

ちとらわしあし
4 years ago
Views:

1 プログラミング演習 Ⅱ フィジカルコンピューティング第 1 回 Arduino をはじめよう担当 : 橋本

2 フィジカルコンピューティングとはコンピュータにさまざまな入出力デバイスをつないで実世界との物理的なやりとりを実現する方法プログラミングと電子工作の融合電気的な装置をプログラムから操れる! 入力プログラム出力人の活動や物理現象 2

3 センサとアクチュエータセンサ ( 入力 ) 光センサ赤外線センサ距離センサ温度センサ曲げセンサマイク振動センサなどなどアクチュエータ ( 出力 ) モータやソレノイド ( 電磁石で動く機構 ) などなど 3

4 配布キット 1 人 1 個! 自由に使って OK! 自分で管理すること 4

5 パーツ役割 Ad Arduino Uno マイコンボード電気的な挙動をプログラミングできる USB ケーブルプログラムの書き込み PC との通信電源供給に使うブレッドボードドパーツを挿してはんだ付けすることなく電子回路を作るジャンパワイヤ (3 種 ) 電池電池スナップ赤外線測距センサ圧電スピーカー曲げセンサフォトリフレクタブレッドボード上の配線に使う Arduinoを電池駆動するのに使う赤外線の反射を見て距離を計測するセンサピピピという電子音を出したり音を感知したりできる曲げの量で抵抗値が変化する素子赤外線を発光してその反射量を計測するセンサ LED 発光ダイオード光を出す素子タクトスイッチ CdS セルボリューム抵抗ツェナーダイオード小さな押しボタンスイッチ光の量で抵抗値が変化する素子 CdS とは硫化カドミウムまわすと抵抗値が変化する素子過電流が流れるのを防いだり電圧を分圧するのに使う電圧を分圧するのに使う定電圧ダイオード電圧の安定化に使う 5

6 Ad Arduino ( アルドゥイーノ ) Arduino はマイコンボード (micro controller board) 電気を制御するプログラムを書き込める PC との通信もできる電池をつなげば単体で動作する 6

7 プログラミングと電子回路プログラムで電子回路を操るとはどういうことか? 電圧を読み取るセンサで計測される物理量は電圧で表現される電圧を変える LEDやモータを駆動するときの指令値も電圧で表現されるこれら2 つの実行手順をプログラムによって記述するデジタル情報の表現コンピュータの世界では 0 と 1 で表現される電子回路の世界では LOW(0V) と HIGH(5V) で表現される 7

8 Ad Arduino をインストールしよう Arduino IDE: プログラミングをするツール IDEとは統合開発環境のこと (Integrated g Development Environment) ) Arduinoの公式サイトからダウンロード arduino windows.exe を実行してインストール 8

9 Ad Arduino と Processing は似てる!(1) インタフェースがそっくり! Processing Ad Arduino 9

10 Ad Arduino と Processing は似てる!(2) プログラムの構造もそっくり! Processing Arduino void setup() { void setup() { // 最初の 1 回だけ実行される // 最初の 1 回だけ実行される } } 違うのはココ! void draw() { void loop() { // なんども繰り返し実行される // なんども繰り返し実行される } } 10

11 Ad Arduino のプログラミング ArduinoはC/C++ 言語ベース Processing とは違う言語だが演算の記法や基礎的な構文 (if, for, while, switch) コメントアウトなどの作法は同じ配列の書き方がちょっと違うくらい Processing Arduino int[] data; int data[10]; data = new int [10]; data[0] = 1; data[0] = 1; data[1] = 2; data[1] = 2; 11

12 Ad Arduino 日本語リファレンスわからない命令については上記参照新しく覚える命令はそんなに多くない 12

13 はじめてのAd Arduino 電気的な入力と出力のプログラミングをやってみよう 1 LED を点滅させる回路とプログラムを作る 2スイッチを押したら LED が点滅する回路とプログラムを作る 13

14 ① LEDを点滅させる回路入門では定番の回路 LEDチカチカ略してLチカ入門では定番の回路 LEDチカチカ略してLチカ抵抗の色端子の番号 LEDの脚の向きに注意 GND 短い脚長い脚 7 抵抗 1kΩ (茶黒赤金) 14

15 ブレッドボドブレッドボードパーツやワイヤを挿して電子回路を作れる道具内部に金具が入っていて列単位でつながっている内部に金具が入っていて列単位でつながっている中でこういう風につながっている 15

16 Ad Arduino の端子 2 ~ 13 デジタル入出力端子プログラムで入力電圧を読みとったり出力電圧を変えることができる A0 ~ A5 アナログ入力端子入力電圧を 1024 段階で読み取れる 5V 5Vの電圧が常時出力されている電源のプラス端子に相当 GND グラウンドと読む (groundの略) 電源のマイナス端子 (0V) に相当 3つあるがどれにつないでも同じ 16

17 プログラミング手順 1.USB ケーブルで Arduino を PC に接続する 2.Arduino Ad i IDE を起動 3. ツールマイコンボード Arduino Uno を選択 4. ツールシリアルポート COM?? を選択 5. プログラムを入力する 6. マイコンボードに書き込むボタンを押す 7.Arduino 上でプログラムが自動実行される 17

18 LED 点滅のプログラム void setup() { pinmode( 7, OUTPUT ); } 7 番ピンを出力に設定 void loop() { } digitalwrite( 7, HIGH ); delay(500); digitalwrite( 7, LOW ); delay(500); LEDをONにする 500ms 待つ LED を OFF にする 500ms 待つ 18

19 命令の意味 pinmode( ピン番号, 入出力設定 ) 指定したピンの入出力モードを決める入力にしたければ INPUT 出力にしたければOUTPUT digitalwrite( ピン番号, 出力状態 ) 指定したピンの出力電圧 (5V or 0V) ) を決める 5VにしたければHIGH 0VにしたければLOW delay( 時間 ) 指定された時間だけ待つ時間はミリ秒単位で指定 19

20 プログラムの保存ファイル名前を付けて保存 Processing と同様ここで指定した名前と同名の名フォルダが自動的に作られるファイル形式は.ino Processing と同様プログラムのことをスケッチととをと呼んでいる 20

21 電池駆動にしてみよう USB ケーブルを取り外す電池スナップを使って 9V 電池をArduinoに接続する電池を接続すると同時に動きだす 21

22 2 ボタン入力で LED が点滅する回路抵抗 1kΩ ( 茶黒赤金 ) 5V GND GND 9 2 タクトスイッチ抵抗 10kΩ ( 茶黒橙金 ) 22

23 ボタンを押すと LED が点滅するプログラム void setup() (){ pinmode( 2, INPUT ); pinmode( 9, OUTPUT ); } void loop() { int sw = digitalread( 2 ); if ( sw == HIGH ) { digitalwrite( 9, HIGH ); delay(100); digitalwrite( 9, LOW ); delay(100); } } 2 番ピンを入力に設定 9 番ピンを出力に設定 2 番ピンの電圧の状態を読み取るスイッチが押されていればHIGHが入力されている LED を ON にする 100ms 待つ LED を OFF にする 100ms 待つ 23

24 命令の意味 digitalread( ピン番号 ) 指定したピンの入力電圧を読む int 値 (LOW または HIGH) を返す端子に 3V 以上の電圧がかかっていれば HIGH と見なされる 24

25 練習問題 1 スイッチを押すたびに LEDのON/OFF が交互に切り替わるプログラムを作りなさいスイッチを 3 回押したら LED が光りっぱなしになるプログラムを作りなさいヒント状態を保持するフラグ用の変数を作ろう Arduino でも論理型 (boolean 型 ) が使える使い方はProcessingと同じで true/falseで判定できる 25

26 練習問題 2 2 個のLEDを使った回路を作ってプログラムで交互に点灯させなさい ( 以下は回路例 ) GND GND

27 おすすめ教科書 & 参考書 Arduinoをはじめよう (Massimo Banzi 船田巧オライリージャパン ) Prototyping Lab 作りながら考えるためのArduino 実践レシピ ( 小林茂オライリージャパン ) 27

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 /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?