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20110724 WIZDOM：知識ゼロからのArduino（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. 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. 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. １．Arduinoの基礎の基礎 出展：http://www.arduino.cc/
- 5. １．Arduinoの基礎の基礎 （後列）Dave Mellis, Tom Igoe （前列）Gianluca Martino, David Cuartielles, Massimo Banzi
- 6. １．Arduinoの基礎の基礎 Apr. 2010 Jul. 2011 出展： Google Insights for Search より作成
- 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-PU DCジャック 電源・GND端子 アナログ入力端子（0∼5）
- 9. 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
- 10. 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
- 11. 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
- 12. 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
- 13. 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
- 14. 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
- 15. 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
- 16. 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
- 17. 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
- 18. 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
- 19. 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
- 21. 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）
- 22. 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！
- 23. 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
- 24. 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
- 25. 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
- 26. ３．ワイヤレスセンサーネットワークの基礎の基礎 表 裏
- 28. 3.3V Dout Din GND Xbee ピッチ変換基板（500円＠千石電商）
- 29. D0 D1 GND 5V 3.3V
- 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３-１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
- 31. 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
- 32. 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