下関中等教育学校 出前講義の資料（2023/8/18）
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下関中等教育学校 出前講義の資料（2023/8/18）
- 1. IoTプログラミングを 体験してみよう 九州工業大学 情報工学部 下関中等教育学校 出前講義 2023年8月18日
- 2. 本日の内容 • 自己紹介 • IoT とは？ • 演習の内容 • 演習 • まとめ
- 3. 自己紹介
- 4. 自己紹介 • 田中 和明（たなか かずあき） • 九州工業大学 情報工学部 （飯塚キャンパス） • プログラミングなど情報科目 • IoT、組込みシステム、通信、AI • Rubyというプログラム言語に関する活動
- 7. IoTとは？
- 8. IoT • 「Internet of Things」 – いろいろな「モノ」をネットにつないで、 利用・活用すること – 状態をセンサで取得 – 通信 – データを分析して活用する
- 12. IoTプログラミングの基礎
- 13. IoTプログラミング • ソフトウェア ＋ ハードウェア • ソフトウェアでハードウェアを操作する • ソフトウェア＝ プログラム • ハードウェア＝ 電気回路
- 14. 使う機材について • マイコンボード （マイクロコントローラ） • 電子部品 – LED、センサなど – ブレッドボード
- 15. まずは動かしてみましょう • マイコンのプログラムを作成します • 最初に、PCとマイコンを接続します • 設定をします – シリアルポート
- 18. 簡単なプログラムを動かす • プログラム「LED点滅」 • まずは動作を確認！ led = GPIO.new(0) while true do led.write 1 sleep 0.5 led.write 0 sleep 0.5 end LED点滅
- 19. プログラム実行 • マイコンボードの リセットボタンを押す • 開発環境の [Write program] を押す • PC上のプログラムがマイコンに転送され て、実行される
- 20. マイコンにできること • プログラムを実行する • データを保存する • 入出力 – 入力： ピン電圧を調べる – 出力： ピン電圧を設定する （HIGHまたはLOW） ピン
- 21. マイコンのLEDについて • 4つのLEDが、ピンに接続されている – D1： ピン0 – D2： ピン1 – D3： ピン5 – D4： ピン6 • ピンを HIGH にすると点灯、 LOWにすると消灯する
- 22. プログラムの説明 • GPIO： General Purpose Input and Output led = GPIO.new(0) while true do led.write 1 sleep 0.5 led.write 0 sleep 0.5 end ピン0 を led1 という名前で 扱えるようにする 繰り返す 「write」で出力 1: HIGH 0: LOW 「sleep」で停止 （単位は 秒） LED点滅
- 23. 演習 • 2つのLED（GPIO 0とGPIO 1）を交互に点滅 させるプログラムを作成する 2個のLED点滅
- 24. 電気回路を作成する
- 25. LEDについて • Light Emitting Diode 電流は＋からーへ流れる （アノード → カソード）
- 26. LEDを含む回路 • LEDを点灯させたい – LEDに電流を流す • マイコンができること – ピンの電圧をHIGHまたはLOWにする HIGH は 3.3V、LOW は 0V
- 27. 作成してはいけない回路 マイコン ピン（HIGH） = 3.3V ピン（LOW） = 0V LED LEDは抵抗が 0 とみなせる ∴ 電流＝∞
- 29. 回路作成 • ピンは 11や12などを使用する • GNDは常に LOW マイコン ピン11（HIGH） GND（LOW）
- 33. 回路ができたら プログラム作成 pin1 = GPIO.new(12) pin1.setmode 0 while true do pin1.write 1 sleep 0.5 pin1.write 0 sleep 0.5 end pin1を出力にする ピン12
- 34. 明るさセンサ
- 35. 明るさセンサ CdS • 明るさによって、抵抗値が変わる – CdS（硫化カドミウム） • マイコンは「ピン電圧」を調べることが できる • 抵抗値の変化を電圧の変化にする
- 36. CdS の回路 CdS 3.3V Pin20 GND 抵抗 1KΩ = 3.3 × 1𝐾 1𝐾 + 𝑅 抵抗値 R ピン20の電圧
- 37. 作成する回路
- 38. ADC • ADC: Analog Digital Converter – アナログ値（電圧）を調べる – ピン20の電圧が v に入る – 今回の場合 0（暗い） < v < 1.5（明るい） 程度 adc = ADC.new(20) v = adc.read
- 39. CdS のプログラム led1 = GPIO.new(0) adc = ADC.new(20) while true do v = adc.read if v<0.5 then led1.write 1 else led1.write 0 end sleep 0.1 end 電圧値を調べる 電圧値を判定する 0.5未満: LED ON 0.5以上: LED OFF
- 40. まとめ
- 41. IoTプログラミング • ハードウェア ＋ ソフトウェア • ハードウェアは物理法則の制約がある – ある程度決まった電子回路になる • ソフトウェアは制約が少ない – アイディア次第でいろいろなことができる • 両方の知識が必要！
- 43. これからの社会 • 産業革命 – 技術革新による社会構造の大きな変化 • 第4次産業革命 – IoTやAIを活用して、よりよい社会を作ってい く時代 • 工学（ハードウェア、ソフトウェア）が 重要になってきている – プログラミングはすでに必修化されている
- 44. 情報が当たり前の時代 • 「巨人の肩の上に立つ」 – 先人の積み重ねた発見に基づいて新しい発見 をする – すでに存在する技術について知識を獲得して、 さらに高度な技術を開発する • 現在の情報技術を習得し、その上で様々 な応用を実現する
- 45. 最後に CM • 九州工業大学の精神 • 技術を習得し、さらに、人間形成にも重 点を置いた教育を行う 技術に堪能なる士君子