徳島文理大学

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徳島文理大学短期大学部

【科目名】    情報科学概論

科目番号00261担当教員名河田　淳治単位2単位
科目群専門必修・選択選択開講期後期 対象年次2年
授業概要
今日では，ディジタルICを用いた電子装置や，コンピュータを組み込み機械を知能化するためのインタフェースなどの設計・製作は，機械系の技術者が習得すべき基礎技術となっている．本科目では，各種ディジタル回路について学習し，ディジタルICやマイクロコンピュータを用いて機械を知能化するために必要となる基礎知識を修得することを目的とする．なお本科目は，電子回路と共に受講してもらいたい．
到達目標
1. ディジタル回路における数の表現方法と相互変換方法，基本的な論理演算について理解している．
2. ディジタル回路の種類とMIL記号，真理値表について理解している．
3. いくつかの素子を組み合わせたディジタル回路に対して，真理値表やタイミングチャートが作成できる．
4. ディジタルICに関する基本事項（用語など）を理解している．
5. 各種フリップフロップ，ラッチ，シフトレジスタなどの真理値表を理解し，タイミングチャートが作成できる．
6. 各種コンピュータと機械（LED，スイッチ，モータ，センサ）とのインターフェースについて理解している．
授業計画授業形態授業時間外学習
【1】ガイダンス，アナログ信号とディジタル信号，ディジタル回路講義，演習アナログ信号とディジタル信号の違い，ディジタル回路について復習しておくこと．
基数変換（コンピュータ概論の復習），BCDコードについて予習しておくこと．
【2】ディジタル回路における数の表現（10進数，2進数，16進数，BCDコード）小テスト，練習問題の解答，講義練習問題プリントを解き，10進数，2進数，16進数，BCDコードの相互変換ができるようにしておくこと．
論理レベルと電圧レベル，基本ゲート回路（AND，OR，NOT）について予習（復習）しておくこと．
【3】論理レベルと電圧レベル，基本ゲート回路（AND，OR，NOT）の回路記号と真理値表小テスト，前回の小テストの解答，講義正論理入力の場合の，基本ゲート回路（AND，OR，NOT）の回路記号，論理式，機能，真理値表について復習しておくこと．
正論理と負論理の違い，タイムチャートの書き方について予習しておくこと．
【4】正論理と負論理，タイムチャート小テスト，前回の小テストの解答，講義負論理入力の場合の，基本ゲート回路（AND，OR，NOT）の回路記号，論理式，機能について復習し，タイムチャートがかけるようにしておくこと．
NANDゲート，NORゲートについて予習（復習）しておくこと．
【5】NANDゲート，NORゲート小テスト，前回の小テストの解答，講義正論理入力・負論理入力の場合の，基本ゲート回路（AND，OR，NOT）の回路記号，論理式，機能，真理値表について復習し，タイムチャートがかけるようにしておくこと．
ド・モルガンの定理，ブール代数の公式について予習しておくこと．
【6】ド・モルガンの定理，ブール代数の公式小テスト，前回の小テストの解答，講義ド・モルガンの定理，ブール代数の公式について理解し，論理式の簡単化ができるようにしておくこと．
基本ゲート回路のNANDゲートによる表現，XORゲート，XNORゲートについて予習しておくこと．
【7】基本ゲート回路のNANDゲートによる表現，XORゲート，XNORゲート小テスト，前回の小テストの解答，講義基本ゲート回路のNANDゲートでの表現方法について理解し，複数のゲート回路で構成された論理回路を，NANDゲートのみで表すことができるようにしておくこと．
XORゲート，XNORゲートの回路記号，論理式，機能について復習し，タイムチャートがかけるようにしておくこと．
【8】これまでのまとめ小テスト，前回の小テストの解答，講義論理式から論理回路が，論理回路から論理式が導出でき，真理値表やタイムチャートがかけるようにしておくこと．
TTLとCMOS，入出力レベル，ノイズマージンについて予習しておくこと．
【9】ディジタルICの基礎（TTLレベル，CMOSレベル，ノイズマージン）小テスト，前回の小テストの解答，講義TTLとCMOS，入出力レベル，ノイズマージンについて復習しておくこと．
TTLとCMOSの入出力電流，ファンアウト，プルアップ，プルダウンについて予習しておくこと．
【10】ディジタルICの基礎（入出力電流，ファンアウト，プルアップ，プルダウン）小テスト，前回の小テストの解答，講義入出力電流からファンアウトが計算でき，プルアップ／プルダウンを用いた場合のスイッチの状態と入力電圧レベルとの関係について理解しておくこと．
オープンコレクタ，スリーステート出力，シュミットトリガについて予習しておくこと．
【11】ディジタルICの特殊機能（オープンコレクタ，スリーステート出力，シュミットトリガ）小テスト，前回の小テストの解答，講義オープンコレクタ，スリーステート出力，シュミットトリガの特徴・使用方法について理解しておくこと．
フリップフロップの種類と真理値表，ラッチについて予習しておくこと．
【12】フリップフロップ（RS-FF，D-FF，JK-FF，T-FF），ラッチ小テスト，前回の小テストの解答，講義各種フリップフロップの真理値表を覚え，タイムチャートがかけるようにしておくこと．ラッチについても同様．
シフトレジスタ，非同期カウンタの構造について予習しておくこと．
【13】シフトレジスタ，カウンタ（同期カウンタ，非同期カウンタ，バイナリカウンタ，10進カウンタ，アップカウンタ，ダウンカウンタ）小テスト，前回の小テストの解答，講義シフトレジスタ，各種カウンタの構造・動作原理について理解し，タイムチャートがかけるようにしておくこと．
7セグメントLED，デコーダ，エンコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサ，アナログスイッチ，マルチバイブレータについて予習しておくこと．
【14】7セグメントLED，デコーダ，エンコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサ，アナログスイッチ，マルチバイブレータ小テスト，前回の小テストの解答，講義7セグメントLEDに10進数を表示させる回路の仕組みについて理解し，デコーダ，エンコーダ，マルチプレクサ，デマルチプレクサ，アナログスイッチ，マルチバイブレータの名称・機能について復習しておくこと．
インタフェース回路，DCモータ駆動回路，PWM制御，フォトカプラ，フォトインタラプタ，A/D変換，D/A変換について予習しておくこと．
【15】インタフェース回路（LED点灯，スイッチ入力），DCモータ駆動回路，フォトカプラ，フォトインタラプタ，A/D変換，D/A変換小テスト，前回の小テストの解答，講義チャタリング防止回路，DCモータ駆動回路の動作原理，PWM制御について理解し，フォトカプラ・フォトインタラプタの内部構造および利用方法，A/D変換・D/A変換とその分解能について復習しておくこと．
評価方法
平常点，小テスト，期末試験
教科書
電子回路と同じ教科書「メカトロニクスのための電子回路基礎」を使用する
参考図書
論理回路，ディジタル回路の入門書など
備考