PowerPoint プレゼンテーション

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
1
コンピュータ
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。
メカトロニクス 12/22
2
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
3
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。
マイクロプロセッサ(CPU)のレジスタ構成
メカトロニクス 12/22
4
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
5
マイクロプロセッサシステム構成
メカトロニクス 12/22
6
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
7
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
8
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
9
リスト2 BASIC言語による制御プログラム
メカトロニクス 12/22
10
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
11
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
メカトロニクス 12/22
12
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A
D変換(analog to digital conversion)という。
メカトロニクス 12/22
13
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
14
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
15
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
16
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
17
図12 DACの概念
メカトロニクス 12/22
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。
18
図13 2進重み付DAC
メカトロニクス 12/22
19
図14 ラダー型DAC
メカトロニクス 12/22
20
図15 ラダー型抵抗の原理
メカトロニクス 12/22
21
図16 フラッシュ型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
22
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
23
図18 逐次比較型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
24
図19 逐次比較型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
25
図20 積分型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
26
図21 積分型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
27
図22 積分型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
28
図23 ΔΣ型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
29
図24 ΔΣ型ADコンバータ
メカトロニクス 12/22
30
12/22 課題
a
0
0
1
b
1
1
1
c
1
0
0
d
0
1
1
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。
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
31