ここでは下図左のブレッドボードを使います。ボードの内部は下図右のように接続されています。
(概観) | (内部の接続) |
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電子工作の第一歩として、下図左の回路図を組み立ててみましょう。実際の配線は下図右のようになります。これを実体配線図と言います。なお、結線はジャンパーワイヤを使って行います。
(回路図) | (実体配線図) |
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LEDは点灯しましたか? 下の写真は実際の様子です。
ここで、ブレッドボード内部の接続を念頭に、下図のような電流の流れをイメージすることが重要です。LEDは電流が流れるから点灯するのです。
それでは、下図のように押しボタンスイッチを追加し、スイッチを押すとLEDが点灯するようにしてみましょう。スイッチを押すと電流が流れるわけですが、ここでも「電流が流れる経路」を(ブレッドボードの内部結線を含めて)イメージしてください。
(回路図) | (実体配線図) |
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それでは次のステップへの準備として、AVRマイコン(ATtiny2313/4313)を接続しましょう。電池のスイッチは切り、AVRマイコンの向きに気を付けて差し込んでください。
(回路図) | (実体配線図) |
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ここで、AVRマイコンにラベルを貼っておきます(テプラファイル: AVRピン, Arduinoピン)。
デモ用プログラム(demo.ino)が書き込んであるAVRマイコンを使い、コンピュータの内部の構成や基本的な動作を復習しておきましょう。
まず、以下の図を参考に、いくつかの部品をブレッドボードに追加します。
(回路図) | (実体配線図) |
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AVRマイコンの内部は以下のようになっていて、入出力装置を除いて、コンピュータの構成要素のすべてがこの小さなICの中に納められています。
主記憶装置には次のような動作を繰り返すデモプログラムが格納されています。
CPUは、主記憶装置のプログラム(命令の並び)を上から順にひとつずつ取り出しては命令の内容を解読し、それに応じて実行、つまりスイッチの状態を調べたり、LEDに信号を送ったりします。これを「フェッチ実行サイクル」といい、CPUはひたすらこれを繰り返しているのです。
上記の(1)~(7)は、実はそのどれもが「信号線(PB4, Arduinoではピン13)を1(高い電圧)にしたり0(低い電圧)にしたりプログラム」です。
(3)のように点滅が遅ければそれが目ではっきりわかり、また、音はカチカチと聞こえます。(4)のように少し点滅が速くなると、目では点滅がわからなくなり、一方カチカチ音がブーという音に聞こえてきます。その音は、(5)のように1秒間に523回点滅(1にしたり0にしたり)すると「ド」に聞こえ、1秒間に587回点滅させると「レ」に聞こえます。また、(6)(7)はLEDをある決められたパターンで点灯・消灯させます。赤外線LEDからは、(6)では各社のテレビのチャンネルUP信号が、(7)ではDOWN信号が出ます。
名称 | 概観 | 備考 |
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ブレッドボード EIC-301 | 秋月 190円 | |
電池ケース(単3×2本 スイッチ付) | 秋月 60円 | |
ブレッドボード ジャンパーワイヤ 15cm | 秋月 10本 300円 | |
ブレッドボード ジャンパーワイヤ EIC-J-S | 秋月 250円 | |
抵抗 1/4W 100Ω, 1kΩ | 秋月 100本 100円 | |
LED | 秋月 10個 120円 | |
赤外線LED | 秋月 10個 100円 | |
圧電スピーカー | 秋月 2個 100円 | |
プッシュスイッチ DS-660R-C | 千石 84円 | |
AVRマイコン(ATtiny2313/4313) |