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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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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。
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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
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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。
マイクロプロセッサ（CPU)のレジスタ構成
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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
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マイクロプロセッサシステム構成
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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
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図６ 温度コントロール
システム概要
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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
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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
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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Ａ
Ｄ変換（analog to digital conversion)という。
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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。
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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。
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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。
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図１１ ＡＤ変換におけるビット数の違い
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図１２ ＤＡＣの概念
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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。
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図１３ ２進重み付ＤＡＣ
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図１４ ラダー型ＤＡＣ
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図１５ ラダー型抵抗の原理
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図１６ フラッシュ型ＡＤコンバータ
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図１７ ２段型フラッシュ型ＡＤコンバータ
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図１８ 逐次比較型ＡＤコンバータ
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図１９ 逐次比較型ＡＤコンバータ
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図２０ 積分型ＡＤコンバータ
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図２１ 積分型ＡＤコンバータ
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図２２ 積分型ＡＤコンバータ
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図２３ ΔΣ型ＡＤコンバータ
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図２４ ΔΣ型ＡＤコンバータ
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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
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