今回の内容 マイクロコンピュータにおけるプログラミング 機器の中に組み込まれる ロボット 自動車 家電 などいろいろな分野で利用 プログラムを用いて外部の装置を動作させる マイコンから の出力 発光ダイオード Light Emitting Diode 液晶ディスプレイ Liquid Crystal

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1 ものづくり基礎工学 情報工学分野

2 今回の内容 マイクロコンピュータにおけるプログラミング 機器の中に組み込まれる ロボット 自動車 家電 などいろいろな分野で利用 プログラムを用いて外部の装置を動作させる マイコンから の出力 発光ダイオード Light Emitting Diode 液晶ディスプレイ Liquid Crystal Display プログラムを用いて外部の装置の状態を読み取る プッシュスイッチ マイコンへの 入力 ディップスイッチ コンピュータを用いた機器の制御の基礎 今の状態を知る 2 望ましい動作 をさせる

3 実験に用いる機器 マザーボード H8/3048F-ONEマイコン 表示装置 制御用スイッチ シリアルコネクタ H8/3069ではない シリアルケーブル ストレートケーブル PCとマイコン間の通信 ACアダプタ 5 Vのものか 確認する 3

4 プログラムの作成から実行までの手順 PC上でプログラムを作成 PC上でコンパイル マイコンに転送 マイコン上で実行 4

5 ケーブルの接続 ACアダプタ シリアルケーブル ストレートケーブル の SCI-1 を接続する 5

6 各部の名称(1) マイコンボード CPU Central Processing Unit コンピュータ の頭脳 6

7 各部の名称(2) 動作用スイッチ 電源スイッチ モード切替スイッチ プログラムの 転送 実行 で切り替える 7

8 各部の名称(3) プログラムで用いるスイッチ ディップスイッチ 8個のスイッチの 集合体 プッシュ スイッチ 8

9 各部の名称(4) 表示装置 パイロット ランプ (LED) 発光ダイオード 液晶ディスプレイ (LCD) (LED) 9

10 WEBサイトの表示 クラス 1年生の皆さんへ ものづくり基礎工学 情報工学分野 WEBサイト と進む Internet Explorerを 起動する 10

11 必要なファイルのダウンロード(1) ものづくり基礎工学 情報工学分野 の WEBサイト マイクロコンピュータで いろいろなものを制御しよう の サンプルプログラムなど ZIP を 右クリックする 対象をファイルに保存(A) を 選択すると 保存先を尋ねるウィンドウが開く 11

12 必要なファイルのダウンロード(2) デスクトップ を 選択し... Jmonozukuri2011.zip 保存(S) を 選択する 12

13 ダウンロードが完了したデスクトップ Jmonozukuri2011.zipの アイコンが現れる 13

14 必要なファイルの展開 ものづくり基礎工学 Webサイトからダウンロードする このフォルダで 作業する Jmonozukuri 2011.zip Jmonozukuri2011 ダブルクリック 閉じてしまった場合は デスクトップ上の Jmonozukuri2011 をダブルクリックして開く 14 Jもの造り2011 Drag&Dropそれ行け 3048fone.cmd へのショートカット コンパイルと 転送に用いる

15 作業用フォルダを開く Jmonozukuri2011 Jもの造り2011 を右クリックし 新しいウィンドウで開く(E) を 選択する Jmonozukuri2011にある フォルダ 15

16 作業時のデスクトップの例 表示 をクリックし 大アイコン を選択 するとよい Jmonozukuri2011 Jもの造り2011 が 隠れない ようにする 2つのフォルダを 開いたままにする 16

17 作業用フォルダの内容 Jもの造り2011 種類は C ファイル サンプル ソースファイル C言語の ソースプログラム 17

18 プログラムの転送から実行まで(1) ファイル名のつけ方 ファイル名の末尾は.c 今回はC言語のソースファイル 使用できない文字 コピー.c 2バイト 全角 文字 スペース ハイフン LED 3.c LED-3.c 末尾以外の. prog3.5.1.c その他 どのプログラムなのかわかりやすい名前に 好ましくない例 a.c b.c c.c? 一目でわからない fdsaf.c fjdos.c? でたらめ 18

19 プログラムの転送から実行まで(2) Progモードへの切り替え (1)電源をOFFにする (2) Prog 側に倒す (3)電源をONにする 19

20 プログラムの転送から実行まで(3) コンパイルと転送 ー Jmonozukuri2011 Jもの造り2011 (4)ソースファイルを コンパイル用の コマンドファイルに ドラッグ&ドロップ このようなウィンドウが表示 され エラーがなければ転送 終了後に閉じる 20

21 プログラムの転送から実行まで(4) 失敗例(1) ー 書き込みに失敗した場合 シリアルケーブルの接続先は 正しいか マザーボードの電源が入って いるか モード切り替えスイッチは Prog 側になっているか 以上のことを確認して電源を 入れ直す 21

22 プログラムの転送から実行まで(5) 失敗例(2) ー プログラムに誤りがある場合 コンパイルエラー プログラムを修正する エラーの内容 ファイル名が不正な場合も このウィンドウが消えない ファイル名を修正する 22

23 プログラムの転送から実行まで(6) Runモードへの切り替え (5)電源をOFFにする (6) Run 側に倒す (7)電源をONにする 23

24 LEDの点滅 リスト led1.c /* LED点滅 */ #include <3048f.h> #include "lib\lcdlib.h" #include "lib\monozukuri.h" void main(void) { initmicon(); while(1) { おまじない 無限に繰り返し 組み込まれた機器が 動作している間は繰 り返し 両方のLEDを点灯 turnonled(all); waitms(250); turnoffled(all); waitms(250); } 点灯した状態で待つ 両方のLEDを消灯 消灯した状態で待つ } 24

25 周期と周波数 周期 T 繰り返される現象において 1回の繰り返しに要する時間 周波数 f 繰り返される現象において 1秒間に繰り返される回数 単位は Hz 1 f [Hz]= T [s] リスト3.5.1では 点灯 消灯 点灯 消灯 点灯 T = =500 ms f 25 1 = = = 2.00 Hz 接頭辞mは 10-3倍の意味 TON = 250 ms 1秒間に 2回点滅 TOFF = 250 ms 周期 T = 500 ms

26 LEDの明るさを調節する例 課題3.1(2) 例 10 msの点灯と5 msの消灯を繰り返す while(1) { 点灯 消灯 点灯 消灯 点灯 turnonled(all); waitms(10); turnoffled(all); waitms(5); } TON = 10 ms TOFF = 5 ms = 67 % デューティ比 = 26 周期 T = 15 ms

27 LEDの交互点滅 リスト led2.c /* LED交互点滅 */ #include <3048f.h> #include "lib\lcdlib.h" #include "lib\monozukuri.h" void main(void) { initmicon(); while(1) { turnonled(right); turnoffled(left); waitms(250); turnonled(left); turnoffled(right); waitms(250); 右のLEDのみ点灯 左のLEDのみ消灯 右のLEDのみ点灯した 状態が250 ms続く 左のLEDのみ点灯した 状態が250 ms続く } } 27

28 課題3.2におけるLEDの点滅 点灯するLEDが切り替わる間に すべて消灯する区間がある 左 右 右のみ点灯 両方消灯 28 右のみ点灯 左のみ点灯 両方消灯 左のみ点灯 両方消灯

29 LCDへの文字表示 リスト printf.c void main(void) { initmicon(); clearscreen(); LCDの表示をすべて消す カーソル位置 次のprintfで文字を表示する位置 の指定 gotoxy(2,0); printf("hello!"); } LCDに文字を表示 2桁目 H e l l o! 0行目 29

30 プッシュスイッチの状態の読み込み リスト pushSW.c /* プッシュスイッチの状態を知る */ #include <3048f.h> #include "lib\lcdlib.h" #include "lib\monozukuri.h" 組み合わせは 24=16通り スイッチの状態を void main(void) 記憶するための変数 { int sw; initmicon(); 押されたスイッチの組み 合わせによって異なる整 while(1) { 数がswに代入される sw=getpushsw(); gotoxy(0,0); printf("%04b, %2d",sw,sw); } } swの値を 4桁の幅の2進数で表示 上位0詰め 30 swの値を 2桁の幅の10進数で表示

31 プッシュスイッチの番号 S3 S2 S1 S0 スイッチの番号 31

32 数の表現 10進数 10nを単位として表わした数 を用いる 2015= 進数 2nを単位として表わした数 0 1を用いる ( )2= 進数 nを単位として表わした数 A B C D E Fを用いる (7DF)16= D F 32

33 条件によって実行内容を変える if文の利用 リスト3.5.7 #include <3048f.h> #include "lib\lcdlib.h" #include "lib\monozukuri.h" S1だけが押されたとき swの値は1になる 押された void main(void) swが1に等しい スイッチの { 組み合わせに int sw; 応じた値が かっこ内の 条件 が満た 代入される initmicon(); されるときのみ while(1) { sw=getpushsw(); の内容を実行する if(sw==1) { turnonled(right); } 右のLEDを } 点灯させる } 33

34 if文のひな形と条件式 if文のひな型 if( 条件式 ) { 条件が成り立ったときに実行する処理 } いろいろな条件式 sw==0 swが0に等しい sw>=1 swが1以上である 1を含む sw>-2 swが-2より大きい -2は含まない sw<=3 swが3以下である 3を含む sw<-4 swが-4より小さい -4は含まない sw!=5 swが5と等しくない 34

35 課題3.4(2) 実現したい内容を表にまとめると 押すスイッチ swの値 S0 1 動 作 右のLEDを点灯 S1 右のLEDを消灯 S2 左のLEDを点灯 S3 左のLEDを消灯 (1)で調べた 結果から 考える 実行させる文 turnonled(right); プログラムにすると リスト

36 ディップスイッチの状態の読み込み リスト dipSW.c /* ディップスイッチの状態を知る */ #include <3048f.h> #include "lib\lcdlib.h" #include "lib\monozukuri.h" 組み合わせは 28=256通り スイッチの状態を void main(void) 記憶するための変数 { int dip; initmicon(); スイッチのON/OFFの組み合 わせによって 異なる整数が while(1) { dipに代入される dip=getdipsw(); gotoxy(0,0); printf("%08b, %2d",dip,dip); } } 36

37 ディップスイッチの番号 この番号ではない スイッチの番号 37

38 報告上の注意 課題3.1における数値 周期 1 msの位まで書く 10~99 msであれば有効数字2桁になる 周波数 周期の逆数なので 有効数字の桁数は周期と同じになる 1桁多く値を求め 最後の桁を四捨五入する デューティ比 計算に用いた値のうち 有効数字の桁数が最も少ない値と 同じ桁数で求める 点灯時間と周期のうち桁数の少ない方に合わせる 百分率を求めるための100倍は無限大の桁数と考える 38

39 報告上の注意 課題3.3(2) 起きた現象が誰にでも完全に伝わるように書く この実験をしたことがない人でもわかるように 文章から現象を再現するプログラムが組めるように 盛り込まれるべき内容 表示された文字列は何か どのような動きをしたのか 最初はどのような状態なのか 最後はどのような状態なのか 1回だけ起きるのか 繰り返し起きるのか 39 完全に伝わらないこと を利用した遊びが 伝言ゲーム