プログラマブルicによる論理回路設計hepsg3.px.tsukuba.ac.jp/~doraemon/class/... ·...
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テーマの概要
• 受入可能人数：6名程度
– Windows7または10のラップトップを持参できること。
• 開催時期– 5月連休明けからはじめて、通年、週1回・2コマ程度くらいを考えています。
• 予備知識がない人でも一緒に勉強できます。
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どういうモノを使うか？
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CPLDボード
Raspberry Pi(名刺サイズのPC、I/Oピン付)
Complex Programmable Logic DeviceこのICの動作・機能をわれわれが設計し、焼きこんで使う。
CPLDプログラミング 例題１
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• 授業はCPLDプログラミングの第一歩から始める。
– LEDで遊んでみるところから。
CPLDを使って
宇宙線ミューオンを観測したい
• 実験３ 素粒子テーマでは、宇宙線として降ってくるミューオン（ミュー粒子）を観測している。
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ミューオン
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ミューオン寿命測定の回路
483mm
実験３：複数のNIMモジュール
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ミューオン寿命測定の回路
483mm
実験３：複数のNIMモジュール 2017年度の課題探求実習
PCをRaspberryPiに置き換え
論理回路をCPLDでプログラミング・実装
2017年度実習のデータ
• 3月の補講で、システムを完成。
• データを取り、μ粒子の寿命を測定することができた。𝜏𝜇 = 2.291 ± 0.086 𝜇𝑠𝑒𝑐
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バックアップ
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寿命測定原理2二次宇宙線のμ粒子を金属板のストッパーに捉え,t=0とし,そのμ粒子の崩壊でできた電子(陽電子)を観測した時刻をtdecayとする.
宇宙 高エネルギー陽子
大気 p
π＋ π-
μμ-
ストッパー
荷電粒子が通過すると信号を出す検出器
Start
Stop
“突き抜け”μ粒子に対
しては,Startはかからない.
突き抜け
どうしてCPLDを使ってみたい？
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CPLDボード
Complex Programmable Logic DeviceこのICの動作・機能をわれわれが設計し、焼きこんで使う。
• 近年、こうしたカスタムICの性能も上がり、安価にもなった。
素粒子、原子核実験では、実験グループが独自に電子回路を開発する場合が多い。
Raspberry Pi(名刺サイズのPC、I/Oピン付)