デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design
MEC300ND(機械工学 / Mechanical engineering 300)IoTプログラミング(2019年度以降入学生)(2021年度開講)IoTプログラミング(2019年度以降入学生)(2021年度開講)
小林 尚登Kobayashi HISATO
授業コードなどClass code etc
学部・研究科Faculty/Graduate school | デザイン工学部Faculty of Enginneering and Design |
添付ファイル名Attached documents | |
年度Year | 2021 |
授業コードClass code | B2740 |
旧授業コードPrevious Class code | |
旧科目名Previous Class title | |
開講時期Term | 春学期後半/Spring(2nd half) |
曜日・時限Day/Period | 金3/Fri.3,金4/Fri.4 |
科目種別Class Type | |
キャンパスCampus | 市ヶ谷 |
教室名称Classroom name | |
配当年次Grade | |
単位数Credit(s) | |
備考(履修条件等)Notes | |
他学部公開科目Open Program | |
他学部公開(履修条件等)Open Program (Notes) | |
グローバル・オープン科目Global Open Program | |
成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
成績優秀者の他学部科目履修(履修条件等)Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
SDGsCPSDGs CP | |
アーバンデザインCPUrban Design CP | |
ダイバーシティCPDiversity CP | |
未来教室CPLearning for the Future CP | |
カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
千代田コンソ単位互換提供(他大学向け)Chiyoda Campus Consortium | |
選択・必修Optional/Compulsory | 選択必修 |
入学年度Admission year | 2019 |
カテゴリー(2023年度~)Category (2023~) | |
カテゴリー(2019~2022年度)Category (2019~2022) |
システムデザイン学科 専門科目 展開科目 |
カテゴリー(招聘学科)Category | SD |
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Outline (in English)
Nowadays, microcomputers are installed for device control in many different products. This course teaches students how to program these microcomputers to achieve desired performance. Furthermore they will learn how to connect microcomputers to the internet. Through the use of so-called IoT technology, we will monitor and/or control products over thenternet.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的(何を学ぶか)Outline and objectives
現在は多くの機器に小さなコンピュータが搭載され制御を行っている。このようなハードウェア制御のためのプログラミングを学ぶことをこの授業のテーマとする。
システムデザイン学科のプロジェクトや卒業研究の試作の際に、この演習で学んだことが生かされるはずである。とくに、このような小さなマイクロコンピュータもインターネットに接続することが可能となり、いわゆる
到達目標Goal
機械制御のためには情報を電気信号として扱う必要がある。授業の最初の目標は、情報と電気信号(物理量)の対応関係を把握できるようにすることである。第2の目標は制御はすべて実時間で行わう必要があるために、このリアルタイム性の概念を身につけることである。第3は開発環境について理解を深めることである。第4は幾つかの演習を通して、仕様に沿ったプログラム開発が可能となる基礎を得ることである。第5は対象となる機器をこのマイクロコンピュータを通して外部と接続する方法である。ここではWiFiを利用してインターネットにデータを送る方法および、ブルートゥース接続について学ぶ。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか(該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連)Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
デザイン工学部システムデザイン学科ディプロマポリシーのうち、「DP2」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)(学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. )
教育用マイクロコンピュータを利用して、各種のプログラミング演習をおこなう。
実際に必要な周辺部品の配線を行い、各自が書いたプログラムをマイクロコンピュータにインストールして実行するというサイクルを通して学ぶ。所期の動作をしない場合の不具合を自分で発見し修正する能力を涵養する。
アクティブラーニング(グループディスカッション、ディベート等)の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク(学外での実習等)の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
1-1:ガイダンス
組込制御とは?
組込制御プログラムとは何かを説明するとともに、演習で用いる マイクロコンピュータ について説明する。 さらに各自のノートPCに開発環境を導入する。
1-2:情報と電気信号
コンピュータの中で扱われている情報が電気信号(電圧)として入出力できることを簡単な実験+演習で学ぶ。
2-1:ディジル入出力
コンピュータの中の1が電圧の5Vに対応し0が0Vに対応することを学ぶ。ディジタルの入出力の簡単な演習を行う。
2-2:アナログ入出力
アナログ電圧(連続的に変化する電圧)をAD変換(アナログ-ディジタル変換)してコンピュータの中に取り込むことを学ぶ。また擬似的なアナログ量出力としてのPWM出力を学ぶ
3-1:シリアル通信とブルートゥース通信
マイクロコンピュータとPCとの通信について学ぶ。マイクロコンピュータで集めた情報をPCの画面に表示するプログラム演習を行う。
また、PC上で動作するソフトウェア Processing についても解説する。
3-2:WiFi接続
マイクロコンピュータ をインターネットに接続する技術を学ぶ。
4-1:IoT技術(モニタリング1)
マイクロコンピュータをインターネットに接続し、決められたプロトコルでデータをサーバに送る方法について学ぶ。
4-2:IoT技術(モニタリング2)
各種のセンサから取得したデータをマイクロコンピュータ経由でインターネットに送り、Webでモニターする技術をまなぶ。
5-1:IoT技術(コントロール1)
インターネットを経由して外部からマイクロコンピュータにデータを送る方法について学ぶ。
5-2:IoT技術(コントロール2)
外部かた送られたデータを基にマイクロコンピュータに接続された機器を制御する方法について学ぶ。パワーのある外部機器の制御を行うためには、ハードウェアのインターフェイ
6-1:IoT技術(コントロール3)
外部からパワーのある外部機器の制御を行うためには、方法について学ぶ。とくに赤外線リモコンを使って家電を制御する方法について学ぶ。
6-2:課題解決と総合演習
総合演習課題について、自らの力で課題解決する方法、およびそのプロセスで注意すべきことを述べる。
6-3:自由課題演習
教員・TAのアドバイスに基づいて各自がそれぞれの課題の開発を行う。
7:最終発表
各自が開発したシステムのハードウェア+ソフトウェアについて発表を行う。
授業時間外の学習(準備学習・復習・宿題等)Work to be done outside of class (preparation, etc.)
授業時間内で終わらなかった演習を必ず完成させておくこと。
本授業の準備学習・復習時間は、各2時間を標準とします。
テキスト(教科書)Textbooks
なし。
参考書References
資料を配布する予定
成績評価の方法と基準Grading criteria
各時間での演習70%
最終課題 30%
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
学生の興味や嗜好は毎年変化し、その能力・資質も毎年変化する。一年遅れのアンケートはあまり参考にならない。説明の詳細度や講義速度については、学生の意見や小試験の結果を見て調整する。授業中に遠慮無く意見を述べて頂きたい。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
ノートPC(授業には必ず持参すること)
ESP32開発ボード および 開発環境 (参加学生分用意し提供する)
センサ &アクチェエータ類 (必要に応じて提供する。個別に必要なものは各自が購入すること)
その他の重要事項Others
2年生の時に、メカトロニクス演習を履修していることが望ましい。