電子工作入門以前

書籍の概要

この本の概要

各種の工作キットやワンボードマイコンなどが簡単に手に入るようになり,マイコンを使った電子工作が気軽に始められるようになりました。しかし,キットを改造したり,自分の欲しい機能を実現したりしようと思っても,電気の基礎知識がなかったり,マイコンやプログラミングの知識がなかったりするため,何をどのように進めたらいいのかさっぱりわからない…とお悩みの方のために,「入門以前」の電気・電子の基礎理論や電子回路・部品の知識,マイコンの基本,プログラミングの基本などを1冊にまとめました。経験者にとっては暗黙の了解となることや,言わずもがなの常識になるようなところも,丁寧に解説しています。

こんな方におすすめ

  • 電子工作をはじめたけれど,わからないことが多すぎると感じている方
  • 回路図が読めるようになりたい方
  • キットやマイコンボードは触ってみたけれど,次のステップに進みたい方

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目次

第1章 電気の発見からトランジスタの発明まで

  • 1-1 電気の発見から電池の発明
    • 1-1-1 静電気と電気
    • 1-1-2 電気の研究のはじまり
    • 1-1-3 電池の発明と電気の発展
  • 1-2 電気の研究ラッシュから電磁気学の完成
    • 1-2-1 電磁気学の研究ラッシュ
    • 1-2-2 電気の照明への活用
    • 1-2-3 電気と磁気の関係に気づく
    • 1-2-4 オームの法則の発見
    • 1-2-5 電磁誘導現象の発見
    • 1-2-6 電磁気学の完成と電磁波の予言
  • 1-3 発電の歴史~直流から交流へ
    • 1-3-1 直流発電機の発明による照明の発展
    • 1-3-2 交流発電機の発明とエジソンの敗退
    • 1-3-3 現在の交流送電システム
    • 1-3-4 再び交流から直流へ
    • 1-3-5 交流の特性
  • 1-4 通信の歴史
    • 1-4-1 通信の生い立ち
    • 1-4-2 テレタイプ端末によるテレックスの発展
    • 1-4-3 電話の発明
    • 1-4-4 電波の存在の証明
    • 1-4-5 無線通信のはじまり
  • 1-5 電子の発見と電子の振る舞い
    • 1-5-1 電子の発見と原子構造の解明
    • 1-5-2 電気の源は自由電子
    • 1-5-3 電子と静電気
    • 1-5-4 電流を流す力~電圧
    • コラム 電気の単位
  • 1-6 ダイオードからトランジスタへ
    • 1-6-1 n型半導体とp型半導体
    • 1-6-2 接合型トランジスタの発明
    • 1-6-3 電界効果トランジスタの発明
  • 1-7 電子計算機からマイクロプロセッサの発明
    • 1-7-1 電子計算機のはじまり
    • 1-7-2 電卓戦争からマイクロプロセッサの発明へ
    • 1-7-3 マイクロプロセッサの発展

第2章  電子工作とは

  • 2-1 電気機器と電子機器
  • 2-2 電子工作とは
    • 2-2-1 電子工作とは
    • 2-2-2 電子工作でできることとできないこと

第3章 電子工作を始めるための準備

  • 3-1 電子工作を始めるために必要なこと
    • 3-1-1 対象物の動かし方を知る
    • 3-1-2 キットを改造する
  • 3-2 回路図が読めて描けるようになるには
    • 3-2-1 回路図の基本的な要素
    • 3-2-2 回路には直流動作と交流動作がある
    • コラム  グランドとは
    • 3-2-3 回路図に描いてないこと
  • 3-3 組み立て
    • 3-3-1 ブレッドボードによる方法
    • 3-3-2 ユニバーサル基板による方法
    • 3-3-3 プリント基板を自作あるいは注文する方法
  • 3-4 電子工作に必要な道具
    • 3-4-1 必須の道具
    • コラム 「はんだ付けのコツ」
    • 3-4-2 揃えたほうがよい道具
    • 3-4-3 本格的に揃えたい道具
  • 3-5 ECADとは
    • 3-5-1 ECADの機能
    • 3-5-2 ECADの例

第4章 電子回路設計の基礎

  • 4-1 受動部品の使い方
    • 4-1-1 抵抗の使い方
    • 4-1-2 コンデンサの使い方
    • コラム 交流の表現方法
    • 4-1-3 コイルの使い方
  • 4-2 能動部品の種類
    • 4-3 トランジスタの使い方
      • 4-3-1 MOSFETトランジスタの選び方
      • 4-3-2 MOSFETの駆動回路
      • コラム VCCとVDD
    • 4-4 オペアンプの使い方
      • 4-4-1 オペアンプの基本回路
      • 4-4-2 オペアンプの特性
      • 4-4-3 オペアンプの応用回路構成
      • 4-4-4 直流増幅回路の設計方法
      • 4-4-5 交流増幅回路の設計方法
    • 4-5 デジタルロジックICの使い方
      • 4-5-1 ロジックICの種類
      • 4-5-2 基本ゲート
      • 4-5-3 フリップフロップとクロック
      • 4-5-4 ロジックICの使い方
    • 4-6 電源とグランド
      • 4-6-1 電源の役割
      • 4-6-2 電源に関連する不具合と対策
    • 4-7 放熱設計方法
      • 4-7-1 放熱の考え方
      • 4-7-2 3端子レギュレータの放熱設計例

    第5章 マイコンを使うためには

    • 5-1 マイコンを使うためには
      • 5-1-1 現代のマイコンシステムの構成
      • 5-1-2 マイコンでできないこと
      • 5-1-3 マイコンの供給電源の設計方法
      • 5-1-4 クロックの設計方法
      • 5-1-5 入出力インターフェースの設計方法
      • 5-1-6 ハードウェアとプログラムの協調
    • 5-2 アナログとデジタル
      • 5-2-1 デジタル信号の特徴
      • 5-2-2 アナログ信号の特徴
      • 5-2-3 アナログとデジタルの変換
      • 5-2-4 アナログ・デジタル変換(A/D変換)の方式
      • 5-2-5 デジタル・アナログ変換(D/A変換)の方式
    • 5-3 周辺モジュール
      • 5-3-1 最新周辺モジュールのポイント
      • 5-3-2 最新モジュール一覧
      • 5-3-3 特徴のある周辺モジュール
      • 5-3-4 周辺モジュールの活用例

    第6章 プログラムの作成方法

    • 6-1 プログラムとプログラミング言語
      • 6-1-1 プログラムとは
      • 6-1-2 プログラミング言語とは
      • 6-1-3 実際のプログラム記述
    • 6-2 プログラムの設計方法
      • 6-2-1 プログラムはどのように考えるか
      • 6-2-2 既存プログラムの活用
      • 6-2-3 フローチャートと構造化プログラミング
      • 6-2-4 構造化プログラミング手法からオブジェクト指向へ
    • 6-3 プログラム作成手順と必要な道具
      • 6-3-1 プログラム開発の手順
      • 6-3-2 PICマイコンの開発環境
      • 6-3-3 MPLAB X IDEの概要
      • 6-3-4 PICkit 3の使い方

    第7章 プログラム作成の基礎-C言語の使い方

    • 7-1 C言語のプログラムの書式
      • 7-1-1 C言語プログラムの基本構成
      • 7-1-2 実際の記述形式
    • 7-2 定数と変数
      • 7-2-1 変数の定義の仕方
      • 7-2-2 定数の書式と文字定数
      • 7-2-3 ヘッダファイルの役割とレジスタ処理の書式
    • 7-3 関数の作り方とフロー制御
      • 7-3-1 関数の基本書式
      • 7-3-2 フロー制御
      • 7-3-3 if文の使い方
      • 7-3-4 while文とdo while文の使い方
      • 7-3-5 for文の使い方
      • 7-3-6 swicth文の使い方
    • 7-4 割り込みとは
      • 7-4-1 割り込みのメリットと処理の流れ
      • 7-4-2 割り込みの要因と割り込み許可
      • 7-4-3 割り込み処理の記述の仕方
    • 7-5 コンフィギュレーションとは
      • 7-5-1 コンフィギュレーションワード
      • 7-5-2 コンフィギュレーションの自動生成

    第8章 実際の製作例

    • 8-1 システム設計
      • 8-1-1 システム設計の実際
      • 8-1-2 全体の構成
    • 8-2 ハードウェアの設計と製作
      • 8-2-1 リアルタイムクロックICの使い方
      • 8-2-2 温度センサの使い方
      • 8-2-3 液晶表示器の使い方
      • 8-2-4 回路設計と組み立て
    • 8-3 プログラムの設計と製作
      • 8-3-1 プログラムを作成するときの考え方
      • 8-3-2 ライブラリの使い方
      • 8-3-3 プログラム詳細
      • 8-3-4 プログラムの書き込みと実行

    付録 MPLAB X IDEの使い方

      • A-1-1 MPLAB X IDEのインストール
      • A-1-2 MPLAB X IDEの起動
      • A-1-3 プロジェクトの作成
      • A-1-4 コンパイルと書き込み