LED（発光ダイオード）を光らせよう（基礎編）ー講義資料ー

LED（発光ダイオード）を光らせよう（基礎編）
ー講義資料ー
LED
センサ
JJ3
マイコン
プログラミング
ハードウエアソフトウエア
2015 春夏
基礎資料１．大きな数と小さな数の呼び名
テラ
1,000,000,000,000
100,000,000,000
ギガ
10,000,000,000
1,000,000,000
100,000,000
メガ
10,000,000
1,000,000
100,000
キロ
10,000
1,000
100
10
無名
1
0.1
0.01
ミリ
0.001
0.000,1
0.000,01
マイクロ
0.000,001
0.000,000,1
0.000,000,01
ナノ
0.000,000,001
0.000,000,000,1
ピコ
0.000,000,000,01
0.000,000,000,001
12
10
11
10
10
10
9
10
8
10
7
10
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0
10
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
1 T(tera)
100 G
10 G
1 G(giga)
100 M
10 M
1 M(mega)
100 k
10 k
1 k(kilo)
100
10
1
100 m
10 m
1 m(mili)
100 u
10 u
1 u(micro)
100 n
10 n
1 n(nano)
100 p
10 p
1 p(pico)
呼び名 : SI 接頭語
15
= peta = P
10
-15
=femto= f
12
= tera = T
10
-12
= pico = p
10
10
9
10 = micro = u
6
10 = nano = n
3
10 = mili = m
10 = giga = G
10 = mega = M
10 = kilo = k
-9
-6
-3
物理量や素子の単位
電流
A アンペア
電圧
V ボルト
電力
W ワット
抵抗
Ω オーム
キャパシタンス
F ファラッド
インダクタンス
H ヘンリー
時間
s 秒
周波数
Hz ヘルツ
10-1 = デシ (deci)=d, 101 = デカ (deca)=da, 10-2 = センチ (centi)=c, 102 = ヘクト (hecto)=h
基礎資料２．大きな数と小さな数の呼び名（２）
テラ
1,000,000,000,000
100,000,000,000
ギガ
10,000,000,000
1,000,000,000
100,000,000
メガ
10,000,000
1,000,000
100,000
キロ
10,000
1,000
100
10
無名
1
0.1
0.01
ミリ
0.001
0.000,1
0.000,01
マイクロ
0.000,001
0.000,000,1
0.000,000,01
ナノ
0.000,000,001
0.000,000,000,1
ピコ
0.000,000,000,01
0.000,000,000,001
長さ (m)
12
10
11
10
10
10
9
10
8
10
7
10
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
10
0
10
-1
10
-2
10
-3
10
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
1 T(tera)
100 G
10 G
1 G(giga)
100 M
10 M
1 M(mega)
100 k
10 k
1 k(kilo)
100
10
1
100 m
10 m
1 m(mili)
100 u
10 u
1 u(micro)
100 n
10 n
1 n(nano)
100 p
10 p
1 p(pico)
周波数 (Hz)
抵抗
電流電圧
キャパシ
タンス
質量 (g)
時間 (s)
基礎資料３．ギリシャ文字と国際単位系
ギリシャ文字
1 Α α alpha アルファ
2 Β β beta ベータ
3 Γ γ gamma ガンマ
4 ∆ δ delta デルタ微少量
5 Ε ε epsilon イプシロン微少量
6 Ζ ζ zeta ゼータ減衰定数
7 Η η eta エータ
8 Θ θ theta シータ角度
9 Ι ι iota イオタ
10 Κ κ kappa カッパ
11 Λ λ lambda ラムダ波長
12 Μ µ mu ミュー
13 Ν ν nu ニュー周波数
14 Ξ ξ xi グサイ
15 Ο ο omicron オミクロン
16 Π π pi パイ円周率
17 Ρ ρ rho ロー抵抗率
18 Σ σ sigma シグマ和，導電率
19 Τ τ tau タウ時間，時定数
20 Υ υ upsilon ユプシロン
21 Φ φ phi ファイ磁束
22 Χ χ chi カイ
23 Ψ ψ psi プサイ
24 Ω ω omega オメガ角速度
国際単位系 (SI)
量単位単位記号
長さメートル m
質量キログラム kg
時間秒 s
電流アンペア A
温度ケルビン K
光度カンデラ cd
周波数ヘルツ Hz
力ニュートン N
エネルギージュール J
電力ワット W
電圧ボルト V
電気量クーロン C
電気抵抗オーム Ω
電気容量ファラッド F
磁束ウエーバ Wb
磁束密度テスラ T
インダクタンスヘンリー H
MKSA 単位系：メートル，kg，秒，アンペア単位系
cgs 単位系：cm，g，秒単位系
基礎資料４．数字の読み方
数ラテン語ギリシャ語フランス語例
1 uni mono un, une
2 bi di
deux unicode, university, monorail, monolithic <-> hybrid
bicycle, binary number（２進数），diode, dual, duet
3 ter tri trois triple, triode
4 quadri tetra
5 quinque penta
6 sexa hexa
quatre quad（４個組の），tetrapod
cinq quintet, pentagon
six hexadecimal number（16 進数）
7 septa hepta sept september（9 月）
8 octa octo huit october（10 月），octal number（８進数）
9 novem ennea neuf november（11 月）
10 decem deka dix december（12 月），decimal number（10 進数）
11 undecem endeka onze 12 duodecem dodeka douze dodecahedron（12 面体）
数を数える方法：２進法，８進法，10 進法，16 進法
２進法：２個の記号（シンボル），たとえば０と１，を使って数える方法
８進法：８個の記号（シンボル），たとえば０，２，３，４，５，６と７，を使って数える方法
10 進法：10 個の記号（シンボル），たとえば 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 と 9，を使って数える方法
16 進法：16 個の記号（シンボル），たとえば 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, a, b, c, d, e と f，を使って数える方法
基礎資料 5．数の変換
10 進数２進数８進数 1６進数 0 0b0000 000
0x0
2 0b0010 002
0x2
1 0b0001 3 0b0011 4 0b0100 001
003
004
0x1
0x3
0x4
5 0b0101 005
0x5
7 0b0111 007
0x7
6 0b0110 8 0b1000 9 0b1001 006
010
011
0x6
0x8
0x9
10 0b1010 012
0xA
12 0b1100 014
0xC
11 0b1011 013
0xB
13 0b1101 015
0xD
14 0b1110 016
0xE
15 0b1111 017
0xF
実験資料１．抵抗のカラーコード
抵抗値のカラーコード表示
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
黒
茶
赤
橙
黄
10%
赤いニ (2) ンジン，アカ (2)
金
銀
1
岸 (4) 恵子，イエロウ (4)
紫式 (7) 部
白
指数
5 6 10 = 560 Ω
第三 (3) 者，みかん (3)
紫
灰
許容差
（金色は）
5% 抵抗値
茶を一 (1) 杯
緑子 (5)，プリマベラ (5)
許容差のカラーコード表示
5%
黒い礼 (0) 服
緑
青
カラーコード表示の例
ろく (6) でなしの青二才，青虫 (6)
ブルーダイオード (6)
数値
許容差５％の場合の抵抗値
ハイヤー (8)
10
ホワイトク (9) リスマス (9)
20
11
12
13
22
30
15
は E6 系列
16
24
27
33
36
43
39
47
51
56
62
91
18
82
68
75
実験資料２．等間隔目盛と対数目盛
-1
0
1
2
3
4
10-1
100
101
102
103
104
1 2 4 6810
100
1000
10000
0.1
抵抗器やコンデンサの標準数列：E系列の値
10
E6 :
0
1.1
1.3
1.2
1
E12 :
1.6
1.5
2.0
1.8
2.4
2.2
2
2.7
E24 :
3.0 3.6
3.3
3
4.3
3.9
4
101
5.1
4.7
5
6.2
5.6
7.5
6.8
6
9.1
8.2
7 8 9 10
実験資料３．コンデンサの容量：ファラッド
ファラッド (F) は，コンデンサの容量（キャパシタンス）を示す単位である．この単位は非常に大きいので，
通常は pF（ピコファラッド），nF（ナノファラッド）や µF（マイクロファラッド，uF とも書く）で表す．
なぜか日本では nF はあまり使われていないようだ．
（積層）セラミックコンデンサ
155
103
電解コンデンサ（樽型）極性がある
ーのマークがある
6
9
12
10- : micro (µ, u), 10- : nano(n), 10- : pico(p)
マイクロ
ナノ
ピコ
0.000,1
0.000,01
0.000,001
0.000,000,1
0.000,000,01
0.000,000,001
0.000,000,000,1
0.000,000,000,01
0.000,000,000,001
-4
10
-5
10
-6
10
-7
10
-8
10
-9
10
-10
10
-11
10
-12
10
100 u
10 u
1 u(micro)
100 n (0.1u)
10 n (0.01u)
1 n(nano)
100 p
10 p
1 p(pico)
105
104
103
102
ーが短い
＋が長い
値はそのまま印刷されている
最初の２桁の数字：
10, 15, 22, 33, 47, 68
記号の示す許容差：
F 1%, G 2%, J 5%, K 10%,
M 20%, Z -20% +80%
３桁の数字の意味 (pF が基準となる数値が示されている）
最初の２桁の数字が大きさを，３桁目の数字が桁（指数）を表す．
3
たとえば，103 は 10 10 =10,000 pF = 10 nF = 0.01µF
なお，３桁目の数字は 0∼5 までが使われ，6 と７は使われない．
また，８の場合は最初の２桁の数字に 0.01 を掛けた値を，
９の場合は最初の２桁の数字に 0.1 を掛けた値を表す．
たとえば，229 は 22 0.1=2.2pF を表す．
実験資料４．LED の形状
＋端子：アノード (anode)，ー端子：カソード (cathode)
単色光の LED
角型フルカラー LED
1 anode
red 4
+
+

green 3
top view
1

RGB3 色の LED
3
4
red green
2 blue
anode
2
blue
ー端子が共通：カソード・コモン
＋端子が共通：アノード・コモン
その他，自己点滅 LED，7 セグメント LED 等がある
+
G
B+
①
G
R
+
①
②
②
B
③
④

③

④
R
実験資料５．ダイオード (diode) の電気特性
I
ダイオードの特性曲線
30
I = G(V)
200Ω
150Ω
青と緑（日亜）
白（日亜）
25
220Ω
F
IF
VF
RI + V = E
V
I ：標準タイプ 10 mA，超高輝度タイプ 20mA
F
V = 2 V 前後：赤，橙，黄，緑
F
V = 3.5 V 前後：白，青
F
(a)
電流 [mA]
20
330Ω
15
10
470Ω
5
0
0
1
2
3
電圧 [V]
(b)
4
5
6
実験資料６．
ブレッドボードの構造・つながり具合
X
A
X
1
5
10
15
20
A
B
B
C
C
D
D
E
E
F
F
G
G
H
H
I
I
J
J
1
5
10
15
20
Y
Y
ブレッドボード上からみた図
X
A
X
1
5
10
15
20
A
B
B
C
C
D
D
E
E
F
F
G
G
H
H
I
I
J
J
1
5
10
15
20
Y
Y
内部のつながり関係
内部のつながり関係
実験資料７．回路を組み立てる：ブレッドボード上に配線する
手順
1) 回路図を読む．
ブレッドボード上の配線図を適当な紙に鉛筆で書き写してしておく．
2) 部品をそろえる．抵抗は，
カラーコード表を手元に置いておくと分かりやすい．
3) 配線する．
ボード上で配線後，配線図の対応する線を赤鉛筆でぬりつぶす．
4) 配線が正しくできているか確認する．
5) 電池は＋端子とー端子の短絡に注意．
＋端子は最後に配線する．
例
Vcc=6V
+
R = 330Ω
A
330
＋
電池
6V
1
5
10
GND
15
20
A
B
B
C
C
D
D
E
E
LED
F
LED
−
X
X
F
G
G
H
H
I
I
J
J
1
Y
5
10
15
20
Y
Arduino IDE のファイル画面
マイコンボード
に書き込む
開く保存
シリアルモニタ
検証
新規タブ
新規ファイル
タブ
ツールバー
スケッチを書くエディタ画面
メッセージエリア
コンソール
Arduino Leonardo on /dev/tty.usbmodem1421
プラットフォーム JJ3 のピン配置
Read：入力
Write：出力
digitalWrite(13, High)
JJ3
digitalRead(12)
Arduino Leonardo
Digital I/O
D13
0 -- 13：ディジタル入出力可能
LED
JP2
5V
LED
IR
SW
D11
IRremote1
analogWrite(6, 127)
SW3
D8
∼のピン：アナログ出力可能
アナログ・入力ピン
ディジタル・入出力ピン
Reset
1
JP
A0 -- A5：アナログ入力可能
RX
TX
analogRead(0)
DC7V - 12V
ATMEL
外部電源入力
A0
A1
A2
A3
A4
A5
SCL
SDA
Aref
GND
13
12
~11
~10
~9
8
7
~6
~5
4
~3
2
TX->1
RX<-0
MEGA32U4
USB
Power
電源切り替え
スイッチ
Power
BAT
IOr
RST
3V3
5V
GND
GND
Vin
Analog In
5V
3V3
電源
USB
USB パソコン接続
入力 (Read) と出力 (Write)
analogRead(0);
digitalRead(12);
センサー
スイッチ
Read
アナログ入力
マイコン
ディジタル入力
Arduino
アナログ出力
LED
analogWrite(6, 255);
Write
ディジタル出力
LED
digitalWrite(11, HIGH);
Arduino IDE のメニュー・ツール・ボードとポート
キーボード・ショートカット
テキストのコピーやペーストを簡単に行うキー操作
◎ 最初に，キー操作の前に，画面を選択しておくこと！
Ctrl + A
すべてを選択 (All)
Ctrl + C
コピー (Copy)
どこにもコピーした結果はみえないけれどコピーされている！
◎ 次に，貼り付けたい画面を選択して
Ctrl + V
ペースト ( 貼り付け )
◎ Mac OSX の場合： Ctrl
cmd
ディジタル信号とアナログ信号
ピン電圧
5V
ピン電圧
5V
3V
2V
0V
0V
HIGH 1
LOW
ディジタル信号
0
1023
5V
0
0V
入力
255
0
出力
アナログ信号
スケッチ（プログラム）の基本構造
const int let;
int i, m;
float x, y;
定数，変数の定義
void setup(){
初期設定（一度だけ実行）
};
void loop(){
実行させる仕事（繰り返し実行）
};

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