ブレッドボードの使い方[pdf]

1. ブレッドボード

　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)

2. ブレッドボードの練習 1(LEDの点灯)

　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)

LEDは点灯しましたか? 下の写真は実際の様子です。

(12cm×5cm 程の板を用意し、ブレッドボードと電池ケースを貼りつけています。)

　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。

3. ブレッドボードの練習 2(スイッチ操作によるLEDの点灯)

　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)

4. AVRマイコンの接続

　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)

　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)。

5. プログラムのデモ

　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)

　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。

(1) スイッチが押されたらLEDを点灯させなさい。
(2) スイッチが押されたらLEDを消灯させなさい。
(3) スイッチが押されたら500ms点灯 500ms消灯を5回繰返しなさい。(1Hz 5秒)
(4) スイッチが押されたら5ms点灯 5ms消灯を200回繰り返しなさい。(100Hz 2秒)
(5) スイッチが押されたら「ドレミファミレド」の音を出しなさい。
(6) スイッチが押されたらTVリモコンのチャンネルUP信号のタイミングでLEDを点滅させなさい。
(7) スイッチが押されたらTVリモコンのチャンネルDOWN信号のタイミングでLEDを点滅させなさい。

　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。

(付録) 部品表

名称	概観	備考
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)