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デジタル回路（続き） コンピュータ（ハードウェアを中心に）
メカトロニクス １２／２２ デジタル回路（続き） コンピュータ（ハードウェアを中心に） メカトロニクス １２／２２
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メカトロニクス機器に欠かせないコンピュータについて簡単な原理の紹介を行う。
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黄:データの流れ 青：アドレス信号の流れ マイクロプロセッサ（CPU)の内部構造 メカトロニクス １２／２２
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レジスタはCPU内部でデータを一時的に格納し計算などの処理を行うためのフリップフロップの集合。
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緑：メモリやインタフェースのアドレスを指示する信号
これは８ビットのCPUのピン配置で 緑：メモリやインタフェースのアドレスを指示する信号 赤:データのやり取りをする信号 黄：データのやり取りのコントロール信号 となっている。それ以外は電源や割り込みの制御などの信号線である。 マイクロプロセッサ（MC6809)のピン配置 メカトロニクス １２／２２
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マイクロプロセッサシステム構成 メカトロニクス １２／２２
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温度の制御を行う処理の流れを書いた図（フローチャート)。プログラムを作成する前にこのように処理の流れを図にしておくとプログラム作成の助けになる。
温度コントロールプログラム フローチャート メカトロニクス １２／２２
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図６ 温度コントロールシステム概要 メカトロニクス １２／２２
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リスト１ アセンブラ言語による制御プログラム
リスト１ アセンブラ言語による制御プログラム メカトロニクス １２／２２
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リスト２ BASIC言語による制御プログラム
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同じような処理を何度も行う場合サブルーチン（C言語では関数)にするとプログラムがコンパクトになる。
サブルーチンを使ったプログラムの流れ メカトロニクス １２／２２
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入れ子構造（サブルーチンからさらにサブルーチンを呼び出す）のサブルーチンを使ったプログラムの流れ
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ＡＤ変換とＤＡ変換 コンピュータはすべての情報を“０”、“１”の２種類の符号の組み合わせで表現する。それに対してアナログの信号は電圧の値が情報となっているそのためコンピュータに電圧の情報を入力するためにアナログ電圧を符号で表現する形への変換が必要となる。これをＡＤ変換（analog to digital conversion)という。 メカトロニクス １２／２２
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ＡＤ変換とＤＡ変換 逆にコンピュータで求めた結果で機器を動かす際に電圧の情報に変換する必要がある。このときの変換をＤＡ変換(digital to analog conversion)と呼ぶ。 メカトロニクス １２／２２
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上の図のように連続的に変化する信号を４ビットの分解能でＡＤ変換するとデジタル化した４ビットの信号は下の図のように変化する。
図９ 連続的に変化する信号のＡＤ変換 上の図のように連続的に変化する信号を４ビットの分解能でＡＤ変換するとデジタル化した４ビットの信号は下の図のように変化する。 メカトロニクス １２／２２
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上の図のように変化する信号を４ビットの信号をＤＡ変換すると下の図のように電圧が出力される。
図１０ 連続的に変化する信号のＤＡ変換 上の図のように変化する信号を４ビットの信号をＤＡ変換すると下の図のように電圧が出力される。 メカトロニクス １２／２２
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図１１ ＡＤ変換におけるビット数の違い メカトロニクス １２／２２
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デジタルの符号データを受け取りそれを電圧に換算したアナログ信号を出力する素子をDAC（digital to analog converter）と呼ぶ。一般的には８～１６ビットのデジタル信号入力とアナログの出力を持つ素子である。 図１２ ＤＡＣの概念 メカトロニクス １２／２２
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図１３ ２進重み付ＤＡＣ メカトロニクス １２／２２
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図１４ ラダー型ＤＡＣ メカトロニクス １２／２２
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図１５ ラダー型抵抗の原理 メカトロニクス １２／２２
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図１６ フラッシュ型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図１７ ２段型フラッシュ型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図１８ 逐次比較型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図１９ 逐次比較型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図２０ 積分型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図２１ 積分型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図２２ 積分型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図２３ ΔΣ型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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図２４ ΔΣ型ＡＤコンバータ メカトロニクス １２／２２
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１２／２２ 課題 4つのデジタル入力信号a,b,c,dがある。それらの信号が左の 表の3つの状態の時、出力が”１”それ以外の組み合わせの場合は”０”となるデジタル回路を設計しなさい。not, and, or, nand, norなどを使う。多入力の論理回路を使っても良い。 a b c d 1 締切は1月11日（水）17:00まで 6号館事務室レポート提出箱まで メカトロニクス １２／２２
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