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2011.7.24   WIZDOM レクチャーシリーズ vol.2知識ゼロからのArduino(1)  東京理科大学 理工学部 建築学科    遠田 敦          @entasan
本日のレクチャー1.Arduinoの基礎の基礎2.環境センシングの基礎の基礎3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎  *みんなで バケツリレー を実装しよう!以降は次回予定4.電子回路設計の基礎の基礎5.基板発注の基礎の基礎
1.Arduinoの基礎の基礎*本節の構成・Arduinoの概要   ・生い立ち、普及、利用状況・Arduinoのハードウェア構成・ATmega328の特徴   ・入出力ピンの配置・Arduino IDE   ・プログラムの構成★演習1:Ard...
1.Arduinoの基礎の基礎   出展:http://www.arduino.cc/
1.Arduinoの基礎の基礎(後列)Dave Mellis, Tom Igoe   (前列)Gianluca Martino, David Cuartielles, Massimo Banzi
1.Arduinoの基礎の基礎Apr. 2010                                         Jul. 2011            出展: Google Insights for Search より作成
1.Arduinoの基礎の基礎         デジタル入出力(PWM)端子(0∼13)USBポート                ATmega328P-PUDCジャック          電源・GND端子 アナログ入力端子(0∼5)
1.Arduinoの基礎の基礎リセット                         アナログ                             (0∼5)デジタル(0∼4)                              G...
1.Arduinoの基礎の基礎           ・Processingに基づいたプログ            ラミング言語           ・Javaベース           ・フリーでマルチプラット            フォームの...
1.Arduinoの基礎の基礎                     *設定項目                     ・ピン番号の指定                     ・グローバル変数の設定 など 設定項目            ...
1.Arduinoの基礎の基礎       *本日の配布物       ・Arduino UNO       ・LED(黄緑, 3mm)       ・ユニバーサル基板       ・抵抗        1/4W:330, 1K, 1/6W:1...
1.Arduinoの基礎の基礎       ★Arduinoで「Lチカ」しよう!       *演習1ー1       ・LEDをDigital13とGNDに接続       ・スケッチを作成       *演習1ー2       ・LEDをD...
1.Arduinoの基礎の基礎*演習1-1のポイント・設定項目:LEDピン番号を設定・Setup:デジタル出力設定(pinMode())を行う・Loop:digitalWrite(LED, HIGH)とdigitalWrite(LED, LOW...
2.環境センシングの基礎の基礎*本節の構成★演習2:Arduinoで環境計測しよう!・温度センサについて  ・LM-61BIZ(National Semiconductor)・照度センサについて  ・S9648-100(浜松ホトニクス)・温度と...
2.環境センシングの基礎の基礎       ★Arduinoで環境計測しよう       *演習2       ・温度と照度センサの特徴を調        べる       ・各種センサをユニバーサル基        板に実装する       ...
2.環境センシングの基礎の基礎       *温度センサ(LM61-CIZ)       ・4個セット200円@秋月電子       ・精度±4℃       ・0℃で600mV       ・100℃で1600mV       →10mV/℃...
2.環境センシングの基礎の基礎       *照度センサ(S9648-100)       ・1個120円@秋月電子       ・受光すると抵抗が小さくなる       ・最低抵抗:330Ohm       ・最大順電流:5mA       ...
2.環境センシングの基礎の基礎   (上段)はんだごて・こて台、はんだ、ツールクリッパー(下段)スズメッキ線、ニッパー・ラジオペンチ、はんだ吸い取り線
2.環境センシングの基礎の基礎・照度センサは1kOhm、330Ohmの抵抗の間に配置する・カソードを正極側に・温度センサは下から見て左側(1ピン)が正極に接続される
2.環境センシングの基礎の基礎*演習2のポイント・配線については、最小限かつ美しく、をめざそう!・温度センサ:2番ピンをアナログ入力へ・照度センサ:アノード部分をアナログ入力へ・Setup:シリアル通信を開始する(Serial.begin(96...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*本節の構成・ワイヤレスセンサネットワークとは・ネットワークトポロジについて   ・スター型、メッシュ型、クラスタツリー型・ArduinoでのWSN実装方法   ・透過モード   ・APIモード★演...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎スター型   メッシュ型                              クラスタツリー型       出典: http://www.computerworld.jp/   より
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎           *XBee           ・無線シリアル通信           ・ZigBeeとほぼ同じ規格           ・Digi社(2,400円@千石電商)        ...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎           *X-CTU           ・XBeeチップの設定ソフト           ・http://ow.ly/5LNSZ           ・Modem Configura...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎    表            裏
3.3VDoutDinGND       Xbee ピッチ変換基板(500円@千石電商)
D0       D1GND  5V3.3V
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*演習3-1のポイント・XBeeピッチ変換基板の作成(LED、抵抗、コンデンサ)・XBeeの DOUT ピンとデジタル0ピンとを接続・XBeeの DIN とデジタル1ピンとを接続※これはハードウェア...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎           ★メッシュ型WSNを構築する!           *演習3-2           ・Modem Configuration           ・Readボタンを押下して読...
3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*演習3-2のポイント・XBeeの設定変更(前述)・スケッチの作成  ・XBeeライブラリの導入  ・http://code.google.com/p/xbee-arduino/  ・PString...
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20110724 WIZDOM:知識ゼロからのArduino(1)

  1. 1. 2011.7.24 WIZDOM レクチャーシリーズ vol.2知識ゼロからのArduino(1) 東京理科大学 理工学部 建築学科 遠田 敦 @entasan
  2. 2. 本日のレクチャー1.Arduinoの基礎の基礎2.環境センシングの基礎の基礎3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 *みんなで バケツリレー を実装しよう!以降は次回予定4.電子回路設計の基礎の基礎5.基板発注の基礎の基礎
  3. 3. 1.Arduinoの基礎の基礎*本節の構成・Arduinoの概要 ・生い立ち、普及、利用状況・Arduinoのハードウェア構成・ATmega328の特徴 ・入出力ピンの配置・Arduino IDE ・プログラムの構成★演習1:Arduinoで「Lチカ」しよう
  4. 4. 1.Arduinoの基礎の基礎 出展:http://www.arduino.cc/
  5. 5. 1.Arduinoの基礎の基礎(後列)Dave Mellis, Tom Igoe (前列)Gianluca Martino, David Cuartielles, Massimo Banzi
  6. 6. 1.Arduinoの基礎の基礎Apr. 2010 Jul. 2011 出展: Google Insights for Search より作成
  7. 7. 1.Arduinoの基礎の基礎 デジタル入出力(PWM)端子(0∼13)USBポート ATmega328P-PUDCジャック 電源・GND端子 アナログ入力端子(0∼5)
  8. 8. 1.Arduinoの基礎の基礎リセット アナログ (0∼5)デジタル(0∼4) GND 5V AREF GND AVCCクロックデジタル デジタル(5∼8) (9∼13) ATmega328P-PU
  9. 9. 1.Arduinoの基礎の基礎 ・Processingに基づいたプログ ラミング言語 ・Javaベース ・フリーでマルチプラット フォームの開発環境 ・単純な処理に向いている Arduino IDE
  10. 10. 1.Arduinoの基礎の基礎 *設定項目 ・ピン番号の指定 ・グローバル変数の設定 など 設定項目 *Setup ・プログラム開始時に一度だけvoid setup() 実行する処理void loop() ・シリアル通信の開始 など *Loop ・延々と実行したい処理 ・計測と通信処理 など Arduinoの処理の流れ
  11. 11. 1.Arduinoの基礎の基礎 *本日の配布物 ・Arduino UNO ・LED(黄緑, 3mm) ・ユニバーサル基板 ・抵抗 1/4W:330, 1K, 1/6W:1k ・積層セラミックコンデンサ ・Xbeeピッチ変換基板 ・ピンヘッダ ・温度、照度センサ など
  12. 12. 1.Arduinoの基礎の基礎 ★Arduinoで「Lチカ」しよう! *演習1ー1 ・LEDをDigital13とGNDに接続 ・スケッチを作成 *演習1ー2 ・LEDをDigital11とGNDに接続 ・PWM制御によりLEDの明るさ を変化させるスケッチを作成
  13. 13. 1.Arduinoの基礎の基礎*演習1-1のポイント・設定項目:LEDピン番号を設定・Setup:デジタル出力設定(pinMode())を行う・Loop:digitalWrite(LED, HIGH)とdigitalWrite(LED, LOW);*演習1-2のポイント・Setup:デジタル出力ではないので、PWMではpinMode()は 使わない・Loop:PWMではanalogWrite();を使う
  14. 14. 2.環境センシングの基礎の基礎*本節の構成★演習2:Arduinoで環境計測しよう!・温度センサについて ・LM-61BIZ(National Semiconductor)・照度センサについて ・S9648-100(浜松ホトニクス)・温度と照度センサを実装してみよう ・道具の準備 ・注意事項
  15. 15. 2.環境センシングの基礎の基礎 ★Arduinoで環境計測しよう *演習2 ・温度と照度センサの特徴を調 べる ・各種センサをユニバーサル基 板に実装する ・スケッチを作成 ・シリアル出力で値を確認
  16. 16. 2.環境センシングの基礎の基礎 *温度センサ(LM61-CIZ) ・4個セット200円@秋月電子 ・精度±4℃ ・0℃で600mV ・100℃で1600mV →10mV/℃ ・アナログ入力で Vout の値を取 得して換算する
  17. 17. 2.環境センシングの基礎の基礎 *照度センサ(S9648-100) ・1個120円@秋月電子 ・受光すると抵抗が小さくなる ・最低抵抗:330Ohm ・最大順電流:5mA ・アナログ入力で Vout の値を取 得して換算する
  18. 18. 2.環境センシングの基礎の基礎 (上段)はんだごて・こて台、はんだ、ツールクリッパー(下段)スズメッキ線、ニッパー・ラジオペンチ、はんだ吸い取り線
  19. 19. 2.環境センシングの基礎の基礎・照度センサは1kOhm、330Ohmの抵抗の間に配置する・カソードを正極側に・温度センサは下から見て左側(1ピン)が正極に接続される
  20. 20. 2.環境センシングの基礎の基礎*演習2のポイント・配線については、最小限かつ美しく、をめざそう!・温度センサ:2番ピンをアナログ入力へ・照度センサ:アノード部分をアナログ入力へ・Setup:シリアル通信を開始する(Serial.begin(9600);)・Loop:各種データをシリアル通信で出力(Serial.print();) する※出力書式:ID, Brightness, Temperature¥n(カンマ区切り)
  21. 21. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*本節の構成・ワイヤレスセンサネットワークとは・ネットワークトポロジについて ・スター型、メッシュ型、クラスタツリー型・ArduinoでのWSN実装方法 ・透過モード ・APIモード★演習3-1:Arduinoでスター型WSNを構築!★演習3-2:Arduinoでメッシュ型WSNを構築!
  22. 22. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎スター型 メッシュ型 クラスタツリー型 出典: http://www.computerworld.jp/ より
  23. 23. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 *XBee ・無線シリアル通信 ・ZigBeeとほぼ同じ規格 ・Digi社(2,400円@千石電商) ※ネットだと1,700円くらい ・透過モード:スター型 ・APIモード:メッシュ型
  24. 24. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 *X-CTU ・XBeeチップの設定ソフト ・http://ow.ly/5LNSZ ・Modem Configuration ・Readボタンを押下して読込 ・透過モードの設定項目は ・PAN ID → 3210 ・DH/DL → 0/0 ・MY → 0以外 ・Writeボタンを押下して書込
  25. 25. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 表 裏
  26. 26. 3.3VDoutDinGND Xbee ピッチ変換基板(500円@千石電商)
  27. 27. D0 D1GND 5V3.3V
  28. 28. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*演習3-1のポイント・XBeeピッチ変換基板の作成(LED、抵抗、コンデンサ)・XBeeの DOUT ピンとデジタル0ピンとを接続・XBeeの DIN とデジタル1ピンとを接続※これはハードウェアシリアル通信を実装する場合・3.3V、GNDピンをArduinoと接続・ハブノードでの受信を確認
  29. 29. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 ★メッシュ型WSNを構築する! *演習3-2 ・Modem Configuration ・Readボタンを押下して読込 ・APIモードの設定項目は ・ID → 7FFF ・NI → 0000 ・AP → 2(API WITH ESCAPES) ・Writeボタンを押下して書込
  30. 30. 3.ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎*演習3-2のポイント・XBeeの設定変更(前述)・スケッチの作成 ・XBeeライブラリの導入 ・http://code.google.com/p/xbee-arduino/ ・PStringライブラリの導入 ・http://arduiniana.org/libraries/PString/ ・ライブラリは/Arduino/libraries/以下などに配置する・スケッチ中でハブの64bitノードアドレスを設定する

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