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【初心者向け】直感的にわかる！Arduino（アルディーノ）で初めての電子工作 / デジタル回路設計 の基礎を学ぼう

Atsushi Hamada 浜田 篤

  • これからArduino（アルディーノマイコン）を触ってみたい！Arduinoなどに搭載されるマイコン（マイクロコンピュータ）を使ったプログラミングに知識ゼロから挑戦してみたい！

  • オームの法則などの電気回路の基礎知識は少しあるものの、実際に自分の手で回路設計して何か形になるものを作ってみたい！

  • デジタル回路の知識が全くないのでこのコースをきっかけに勉強してみたい！

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  • これからArduino（アルディーノマイコン）を触ってみたい！Arduinoなどに搭載されるマイコン（マイクロコンピュータ）を使ったプログラミングに知識ゼロから挑戦してみたい！

  • オームの法則などの電気回路の基礎知識は少しあるものの、実際に自分の手で回路設計して何か形になるものを作ってみたい！

  • デジタル回路の知識が全くないのでこのコースをきっかけに勉強してみたい！

そういった方のニーズに応えるため、本コースを制作しました。

コースの前半では、LEDを点滅させる簡単な回路から始めます。小さな成功体験を積み重ねながら、徐々に難易度を上げていきましょう。

  • デジタル回路とアナログ回路はどう違うのか？

  • Arduino以外に必要な電子部品を一式揃えるにはどこで購入すれば良いか？

  • LEDを点滅させるシンプルなデジタル回路設計はどのようにすれば良いのか？

  • リモコンなどに使われるプッシュスイッチで動くデジタル回路の設計方法を学びたい。

  • スピーカーなどのボリューム調整用のつまみに使われる可変抵抗とArduinoとの接続方法やプログラミング方法を学びたい。

といった回路設計に付随して必要になる様々な基礎知識をゼロから学べるのはもちろん、

本コースを通じて、

  • プッシュスイッチと電子ブザーを使った電子ピアノを開発したり、

  • 7セグメントLEDを使った時限爆弾風カウントダウンタイマーを開発したり、

  • 人感センサーを使って人を検知し、LEDを点灯させる回路設計のノウハウも学べます。

本コースを学び終える頃には、自らの手で様々な回路設計や電子工作を行う際に必要になるデジタル回路設計の基礎知識を習得することができます。

私たちの身の回りには、実は電子工作を活用できる場面が多々あります。

このコースをきっかけに回路設計や電子工作の楽しさを体感し、組み込み開発ができるエンジニアとしての第一歩を踏み出しましょう。

本コースは英語のドキュメントを活用する場面がありますが、講師の解説がついていますので、頑張って学んでいきましょう。

それではコースの中でお会いできることを楽しみにしています。

Arduinoとは・・・

「Arduinoボート」および「Arduino IDE」から構成されるシステムです。

「Arduinoボード」はマイコン、入出力ポートを備えた基板（マイコンボード）であり、Arduino UNOやArduino Nanoなどがそれに相当します。

「Arduino IDE」はプログラムを作成・コンパイル・デバッグをし、それをArduinoボードに転送するための統合開発環境と呼ばれるPC上で動作させる一種のソフトウェアです。

プログラムを組み込むことで、モータの制御やセンサの状態検知などを行うことができます。

外部の電子部品の入出力機能を持ち、デジタルやアナログ出力、シリアル通信処理ができるようになっており、

またプログラミング処理能力を持ち、計算処理や割り込み処理機能なども持ち合わせています。

今回のコースでは、C言語を使っていきますのでプログラミングに触れることもできます。

このコースは「直感的にわかる！電気回路/電子回路の基礎を学ぼう」の待望の続編コースになります。

このコースだけでも受講を進めることは可能ですが、前作も受講することでより理解が深まります。

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What's inside

Syllabus

イントロダクション
Udemyの基本操作方法
Q&A機能の使い方
デジタル回路の基礎が理解できるようになります。
Read more
マイコンとは？

（クイズ）マイコンの説明として正しいものはどれか？

マイコンボードとは？

（クイズ）マイコンボードの説明として「間違っている」ものはどれか？

Arduino開発に入る前に、まずはデジタル回路とは？というところからご説明していきます。

なぜマイコンチップ単体ではなく、いろいろ部品がくっついているマイコンボードを使うのだろう？なんて思ったことはありませんか？

ここでは試作にマイコンボード使うメリットについて紹介していきます。

本コースの受講に便利なArduino開発キットについて
（準備）Arduino開発キットを準備しよう
Arduinoの開発環境構築ができるようになります。
このセクションで学ぶこと

ここではArduinoの開発環境セットアップの方法を解説していきます。

昔はWindowsでなければ作れないことも多かったですが、今はMacでも開発が可能です。

Arduinoにプログラムの書き込みテストをしよう
Arduinoマイコンボードの配線図の読み方
Arduinoプログラムの基本構成
LEDの点滅周期を変更したプログラムを作成し動作検証しよう。

いよいよ、実際にLEDを点滅させるプログラムを作っていきます。

Arduinoでスイッチ入力を扱えるようになります。
イントロ
スイッチの動作原理を学ぼう
オームの法則の復習
改めて「ショート」とは？
（クイズ）ここの電圧は何ボルト？
Arduinoと外付けスイッチの繋ぎ方（回路図編）
スイッチとArduinoを実際に配線してみよう
スイッチ入力に合わせてLEDが光るプログラムを書き込もう
（演習）スイッチ入力に合わせてLEDの光か反転出力するプログラムを開発しよう
デジタル回路でアナログ出力を模擬できるPWM制御を使いこなせるようになります。
（演習）今まで学んだ知識を使ってLEDの明るさを制御するプログラムを作成せよ
（解答例）LEDの明るさをプログラムで変更する方法
PWM用のanarogWrite関数を使ってみよう

憧れをLED点滅を実際にやってみよう！

（演習）LEDのフェード速度を変更するプログラムに書き換えよ
電子ピアノを開発できるようになります。
周波数と音との関係
ブザーの動作原理を学ぼう
（演習）2Hzの波形を作るプログラムを作ろう
アクティブブザーとパッシブブザーの違い
パッシブブザーで音を鳴らそう
tone関数を使って簡単に周波数を変更しよう
tone関数で音が出る時間をコントロールする方法
パッシブブザーでドレミの音が出るようにする方法
スイッチに連動して音を出す方法
スイッチを３つ配線しよう
電子ピアノを完成させよう
（復習）スイッチをArduinoに配線しよう
Arduinoでアナログ入力を扱えるようになります。
可変抵抗とは？
可変抵抗とArduinoとの接続方法
可変抵抗からの入力電圧に合わせてLEDの点滅周期を変更する方法
LEDの点灯数を可変抵抗で制御する方法
LEDバーアレイとArduinoの配線方法
LEDバーアレイを駆動するプログラムを作ろう
自作関数の作り方を学ぼう
（演習）自作関数を作ってみよう
LEDバーアレイを駆動するプログラムを完成させよう
7セグメントLEDを使いこなせるようになります。
7セグメントLEDのデータシートの読み方
7セグメントLEDを光らせてみよう
7セグメントLEDとArduinoとの配線方法
7セグメントLEDで数字を表示するプログラムを開発しよう
（演習）数字を関数化し、カウントできるプログラムを開発しよう
カウントダウンタイマーを設計・開発できるようになります。
（演習）プッシュスイッチを配線しよう
スイッチを押したらカウントダウンするプログラムを作ろう
アクティブブザーの配線方法
カウントダウンタイマーを完成させよう
人感センサー（ 焦電型赤外線センサー）を使いこなせるようになります。
人感センサー（ or PIRセンサー or焦電型赤外線センサー）のデータシートの読み方
人感センサーとArduinoを接続する回路設計に挑戦しよう
人感センサーを検知するプログラムを開発しよう
最後に
（ボーナスレクチャー）次のコース案内

Good to know

Know what's good
, what to watch for
, and possible dealbreakers
Provides a solid foundation in digital electronics, building upon basic electrical concepts
Delves into Arduino programming, integrating C language elements
Covers a range of practical applications, from LED blinking to sensor-based projects
Taught by Atsushi Hamada, an experienced professional in embedded systems design
Requires no prior knowledge of electronics or programming, making it suitable for beginners
Serves as a foundation for further exploration in Arduino-based projects and embedded systems

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Activities

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Review Basics of Electricity and Electronics
Understand the basic concepts of electricity and electronics to build a strong foundation for the course.
Browse courses on Electricity
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  • Review Ohm's law and its applications.
  • Understand the concepts of voltage, current, and resistance.
  • Analyze simple electrical circuits using circuit analysis techniques.
Follow Online Tutorials on Digital Circuit Design
Gain hands-on experience in designing and analyzing digital circuits to enhance your understanding.
Show steps
  • Find online tutorials or courses on digital circuit design.
  • Follow the tutorials step-by-step, building circuits and simulating them.
  • Experiment with different circuit designs and analyze their behavior.
Solve Practice Problems on Digital Circuit Analysis
Strengthen your analytical skills by practicing problem-solving techniques in digital circuit analysis.
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Show steps
  • Find practice problems or assignments on digital circuit analysis.
  • Attempt to solve the problems independently, using appropriate techniques.
  • Check your solutions against provided答案 or consult online resources for guidance.
Five other activities
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Show all eight activities
Build a Simple Digital Logic Circuit
Apply your knowledge and skills by building a functional digital logic circuit, reinforcing your understanding and practical abilities.
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  • Design a simple digital logic circuit based on your understanding.
  • Gather the necessary components, such as logic gates, resistors, and LEDs.
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  • Test and debug the circuit to ensure it functions as intended.
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Enhance your understanding by teaching others. Create a tutorial that explains a specific digital circuit design concept.
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  • Choose a specific topic in digital circuit design that you want to explain.
  • Develop a clear and concise explanation of the topic, using diagrams and examples.
  • Record yourself explaining the topic or create a written tutorial with illustrations.
  • Publish your tutorial online or share it with others.
Participate in Peer Study Groups
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  • Find or form a study group with peers who are also taking the course.
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  • Take turns presenting concepts to the group and facilitating discussions.
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Solidify your understanding by sharing your knowledge and skills with others, helping them grasp concepts and develop their abilities.
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  • Provide guidance, support, and encouragement to your mentees.
  • Share your knowledge and experience through discussions, demonstrations, and hands-on activities.
Contribute to Open-Source Digital Circuit Design Projects
Expand your knowledge and make a meaningful contribution by participating in open-source projects related to digital circuit design.
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  • Find open-source projects on platforms like GitHub that focus on digital circuit design.
  • Review the project documentation and identify areas where you can contribute.
  • Submit code contributions, bug fixes, or feature enhancements to the project.
  • Engage with other contributors and participate in project discussions.

Career center

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Effort
4 total hours
Via
Udemy
Instructor
Atsushi Hamada 浜田 篤
Language
日本語
Good to know
Provides a solid foundation in digital electronics, building upon basic electrical concepts
Delves into Arduino programming, integrating C language elements
Covers a range of practical applications, from LED blinking to sensor-based projects
Taught by Atsushi Hamada, an experienced professional in embedded systems design
Requires no prior knowledge of electronics or programming, making it suitable for beginners
Serves as a foundation for further exploration in Arduino-based projects and embedded systems
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