เอกสารประกอบการสอนวิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller)

0 เอกสารประกอบการสอน 36

ก คานา เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์(Microcontroller) รหัสวิชา 3105-2007 เรียบเรียงข้ึนตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง พุทธศักราช2557 ของสานักงานคณะกรรมการ การอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ เอกสารนี้ได้มีการพัฒนาและปรับปรุงมาอย่างต่อเน่ือง เพื่อให้การ เรียนการสอนบรรลุจุดมุ่งหมาย และผู้เรียนสามารถนาไปใช้ในการเรียน และประยุกต์ใช้ในชีวิตประจาวันได้ เปน็ อยา่ งดี เอกสารประกอบการสอนฉบับนี้ประกอบด้วยสาระสาคัญเกี่ยวกับ โครงสร้างและส่วนประกอบ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ชุดคาสั่งและการเขียนโปรแกรมควบคุม การเช่ือมต่อผ่านพอร์ตอนุกรม การ เชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์อินพุต อ่านค่าแอนนาล๊อก การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์ กับอุปกรณ์เอาต์พุต การควบคุมมอเตอร์ การประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กับจอแสดงผลและ ไอซีสร้างฐานเวลาจริง และการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กับไอซีตรวจวัดอุณหภูมิและโมดูล ตรวจจับสัญญาณอินพตุ ผเู้ รียบเรียงหวังเป็นอย่างย่ิงว่า เอกสารประกอบการสอนฉบับน้ี จะเกิดประโยชน์ต่อผู้เรียน และ ผู้สนใจโดยท่ัวไป ผู้เรียบเรียงขอขอบพระคุณผู้ที่มีส่วนร่วมทุกท่านที่ให้คาแนะนา ให้ข้อคิดเห็น ข้อเสนอแนะ และเจ้าของเอกสาร ตารา และแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ ที่ใช้ศึกษา ค้นคว้าและอ้างอิง ขอขอบพระคุณคณะกรรมการตรวจผลงานวิชาการทุกท่านท่ีได้ให้คาแนะนาในการแก้ไข ตรวจสอบ ผลงาน จนกระท่ังทาให้เอกสารฉบับนี้สมบูรณ์ พร้อมทั้งขอให้ผู้เรียน และผู้สนใจใช้เอกสารบรรลุ ผลสาเร็จตามวตั ถุประสงคท์ ี่ต้องการ นายชชู าติ เป็นมงคล ครวู ิทยฐานะ ครูชานาญการ

ข คานยิ ม นายชูชาติ เปน็ มงคล ตาแหน่ง ครูอันดับ คศ. 2 สังกัดวทิ ยาลยั เทคนิคอุดรธานี ได้จัดทาเอกสาร ประกอบการสอน วิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) รหัสวิชา 3105-2007 โดยมวี ัตถุประสงค์ เพ่ือใช้ประกอบการสอนในชั้นเรียน และเพ่ือให้ผู้เรียนเรียนรู้ด้วยตนเองและใช้ศึกษาเพิ่มเติมนอกเวลา เรียน โดยไดม้ ีการปรับปรุงเนือ้ หาและพัฒนาใหท้ ันสมัยอยา่ งต่อเนื่อง ซ่งึ เป็นเอกสารประกอบการสอนท่ีมี ความสมบูรณ์ช้ันสูง ตรงตามคาอธิบายรายวิชาและมาตรฐานวิชาท่ีสอดคล้องกับหลักสูตร ประกาศนียบตั รวิชาชพี ชัน้ สงู ซ่ึงทาใหผ้ ้เู รยี นสามารถนาความร้ไู ปใชใ้ นสถานประกอบการได้ในอนาคต นายชูชาติ เป็นมงคล ได้ปฏิบัติหน้าที่ในฐานะครูผู้สอนด้วยความวิริยะ อุตสาหะ และเป็นผู้ที่ ได้รับมอบหมายให้ปฏิบัติหน้าท่ีครูผู้สอนประจาแผนกวิชาช่างอิเล็กทรอนิกส์ เป็นผู้ที่มีความรู้ ความสามารถ และได้มีความเพียรพยายาม จนสามารถจัดทาเอกสารประกอบการ สอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) รหัสวิชา 3105-2007 เลม่ นี้ ใหม้ คี วามสมบูรณ์และได้มาตรฐาน เพ่อื เป็นแบบอย่างท่ีดีสาหรบั ครผู ้สู อนทา่ นอื่นในการจดั ทาเอกสารประกอบการสอนวิชาอื่นตอ่ ไป ขอแสดงความช่ืนชม และขอสนับสนุนการนาเอกสารเล่มน้ีไปใช้ประกอบการสอนและเพื่อ ประกอบการศกึ ษาเพ่มิ เติม (นายสิทธิศักดิ์ ชาปฏิ) ผูอ้ านวยการวิทยาลัยเทคนิคอุดรธานี

รายละเอยี ดเอกสารประกอบการสอน ค คาอธบิ ายชุดวิชา ศึกษาเกี่ยวกับความรู้และปฏิบัติเก่ียวกับโครงสร้างสถาปัตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร์ ลกั ษณะสัญญาณและกระบวนการทางาน การรับ-ส่งขอ้ มลู กบั อุปกรณ์เช่ือมต่อภายนอก ชดุ คาสั่งและการ เขียนโปรแกรม การวัดและทดสอบวงจรใช้งานของไมโครคอนโทรลเลอร์ การประยุกต์ใช้งานของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ จุดประสงคช์ ุดวชิ า 1. เพอ่ื ใหผ้ ู้เรยี นมเี ข้าใจโครงสรา้ งและหลักการทางานของไมโครคอนโทรลเลอร์ การใช้ ชุดคาส่งั การประยกุ ต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กบั งานอ่นื ๆ 2. เพื่อให้ผ้เู รยี นมีความรคู้ วามเขา้ ใจถงึ การเขยี นโปรแกรมควบคมุ วเิ คราะหแ์ ละทดสอบ ระบบการทางาน ประยกุ ตไ์ มโครคอนโทรลเลอร์กับงานอื่นๆ 3. เพอื่ ให้ผู้เรียนมกี ิจนิสยั ในการทางานด้วยความประณตี รอบคอบและปลอดภัย ตระหนกั ถงึ คณุ ภาพของงานและมจี ริยธรรมในงานอาชีพ เน้อื หาของเอกสารประกอบการสอน ประกอบด้วย 9 หนว่ ยการเรยี นรู้ หนว่ ยท่ี 1 เรื่อง โครงสรา้ งและส่วนประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์ หน่วยที่ 2 เรอื่ งชุดคาสง่ั และการเขยี นโปรแกรมควบคุม หน่วยที่ 3 เรอ่ื งการเชื่อมตอ่ ผา่ นพอรต์ อนกุ รม หน่วยท่ี 4 เรอ่ื งการเชอ่ื มตอ่ ไมโครคอนโทรลเลอร์กบั อุปกรณอ์ นิ พตุ หนว่ ยที่ 5 เรื่องการอา่ นค่าแอนนาลอ๊ ก หนว่ ยที่ 6 เร่อื งการเชอื่ มตอ่ ไมโครคอนโทรลเลอร์กบั อุปกรณเ์ อาต์พุต หน่วยท่ี 7 เรื่องการควบคุมมอเตอร์ หน่วยท่ี 8 เรื่อง การประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กับจอแสดงผลและไอซีสร้าง ฐานเวลาจรงิ หนว่ ยท่ี 9 เรอื่ งการประยกุ ต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กบั ไอซตี รวจวดั อณุ หภมู แิ ละ โมดลู ตรวจจับสัญญาณอนิ พุต

ง คาช้ีแจงการใชเ้ อกสารประกอบการสอน 1. การใช้เอกสารประกอบการสอน เน่ืองจากเอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์(Microcontroller)รหัสวิชา 3105- 2007ร ะดั บ ป ร ะก า ศ นี ย บั ต ร วิ ช าชี พ ชั้ น สู งมี จุ ด ป ร ะส งค์ เพ่ื อ ให้ ผู้ เรี ย น มี ค ว า ม รู้ ค ว า ม เข้า ใจ เกี่ ย ว กั บ กระบวนการเข้าใจแนวคดิ เพื่อนามาใชแ้ ละสามารถลงมือปฏิบตั ิได้จริง ซึ่งผู้เรียนควรระลกึ ไว้เสมอว่าการ เรียนรู้จาเป็นอย่างยิ่งท่ีจะต้องศึกษาและตอ้ งหม่ันทบทวนอยา่ งสมา่ เสมอเพ่อื ท่ีจะนาความรู้ไปประยุกตใ์ ช้ กับกระบวนการทางานต่างๆ ได้เปน็ อยา่ งดี 2. สว่ นประกอบของเอกสารประกอบการสอน เอกสารประกอบการสอนวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) รหัสวิชา 3105-2007 ระดับประกาศนียบัตรวชิ าชีพช้นั สูง ซึง่ มีเน้อื หาการเรียนรู้ จานวน 9 หน่วย แตล่ ะหนว่ ยประกอบด้วย 2.1 สาระสาคญั 2.2 สาระการเรียนรู้ 2.3 จุดประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม 2.4 แบบทดสอบก่อนเรียน 2.5 เน้อื เรือ่ ง 2.6 แบบทดสอบหลงั เรยี น 2.7 แบบฝึกหัด 2.8 เฉลยแบบทดสอบกอ่ นเรียน 2.9 เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน 2.10 เฉลยแบบฝึกหดั 3. ขั้นตอนการใช้เอกสารประกอบการสอนประกอบการเรียนรู้ ครูใหผ้ เู้ รยี นควรปฏบิ ัติตามขั้นตอนต่อไปน้ี 3.1 ทาแบบทดสอบก่อนเรียน เพ่ือวัดความรพู้ น้ื ฐาน 3.2 บทเรียนน้จี ะเสนอเน้ือหาเป็นเลม่ ขอให้อ่านและทาความเข้าใจอย่างแจ่มแจ้ง ในขณะ ที่ศึกษาเนอ้ื หา ถา้ มปี ัญหาหรอื มขี อ้ สงสัยใหป้ รกึ ษาครูทนั ที 3.3 เมื่อศึกษาเน้ือหาจนจบแล้ว ให้ทากิจกรรมทบทวนความรู้ความเข้าใจท้ายเล่ม แล้วจึง ตรวจสอบคาเฉลย 3.4 ทาแบบทดสอบหลังเรียน เพ่ือวัดความรู้ว่าเข้าใจหรือไม่อีกคร้ัง แต่อย่าลืมว่าต้องซ่ือสัตย์ต่อ ตนเอง โดยไม่เปิดดูเฉลยก่อนตอบ 3.5 ถ้าได้คะแนนน้อยกว่าการทาแบบทดสอบก่อนเรียน นักเรียนต้องกลับไปทบทวนเนื้อหา ใหม่อีกครั้งโดยสามารถทบทวนจากส่ืออื่น ๆ ที่ครูแจกให้ในชว่ั โมงแรกของการเรียนและถ้ายังไม่เข้าใจให้ สอบถามจากผ้สู อน

4. บทบาทผเู้ รยี น 4.1 ผเู้ รียนต้องปฏิบัติกจิ กรรมตามคาแนะนาของผ้สู อนอยา่ งเคร่งครดั 4.2 ผู้เรยี นตอ้ งพยายามทาแบบฝึกหดั / ฝกึ ปฏิบัตขิ ณะเรยี นอย่างเต็มความสามารถ 5. การจัดชั้นเรียน ใช้การจัดช้ันเรียนตามปกติ สาหรับการสอนภาคทฤษฎี โดยจัดการเรียนการสอนแบบอภิปราย หรือถามตอบ สภาพการจัดช้ันเรียนต้องจัดเพื่อท่ีให้เหมาะสม สามารถจัดกิจกรรมการเรียน และการสอนแก่ ผู้เรียนอย่างทั่วถึง ส่วนการสอนภาคปฏิบัติจัดการเรียนการสอนแบบบูรณาการให้ผู้เรียนฝึกปฏิบัติตาม กิจกรรมที่เสนอไว้ในแผนการจัดการเรียนรู้และมอบหมายงานให้นักเรียนไปเรียนเพิ่มเติมจากชุดส่ือ ประสม 6. การประเมนิ ผล ผู้สอนหรือท่ีปรึกษาชุดวิชาและผู้เรียนร่วมกันประเมินระดับความรู้ความเข้าใจของผู้เรียน โดย เกณฑ์การประเมินของแต่ละกิจกรรมผู้เรียนควรได้คะแนนไม่ต่ากว่าร้อยละ 80 สาหรับเกณฑ์ การประเมินตนเองหลังจากเรียนรู้จบ 1 หน่วย เกณฑ์การประเมินแบ่งเป็น 4 ระดับ (4-3-2-1) คือ ดมี าก ดี พอใช้ และควรปรบั ปรุง

ฉ ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) รหสั รหัสวิชา 3105-2007 จานวน 2 หนว่ ยกิต เรียน 3 คาบต่อสัปดาห์ รวม 18 สปั ดาห์ ระดบั ประกาศนยี บัตรวชิ าชีพชนั้ สูง (ปวส.) จดุ ประสงค์รายวชิ า เพื่อให้ 1. เขา้ ใจโครงสรา้ งและหลักการของไมโครคอนโทรลเลอร์ การใช้ชุดคาส่ัง การประยกุ ต์ ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กับงานอืน่ ๆ 2. สามารถเขยี นโปรแกรมควบคมุ วเิ คราะหแ์ ละทดสอบระบบการทางาน ประยุกต์ ไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั งานอ่นื ๆ 3. มกี ิจนสิ ยั ในการทางานดว้ ยความประณตี รอบคอบและปลอดภยั ตระหนักถึง คณุ ภาพของงานและมจี ริยธรรมในงานอาชีพ สมรรถนะรายวชิ า 1. แสดงความรเู้ กย่ี วกบั การออกแบบวงจรใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ 2. ออกแบบระบบควบคมุ ทใ่ี ชไ้ มโครคอนโทรลเลอร์ 3. ประกอบและตดิ ตัง้ อปุ กรณ์ วงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ 4. เขยี นโปรแกรมควบคมุ ไมโครคอนโทรลเลอร์ 5. ทดสอบและบารงุ รกั ษา อุปกรณ์ วงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ คาอธิบายรายวิชา ศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับโครงสร้างและสถาปัตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร์ ลักษณะ สัญญานและกระบวนการทางาน การรับ – ส่งข้อมูล กับอุปกรณ์เช่อื มต่อภายนอก ชุดคาสง่ั และการเขยี น โปรแกรม การวัดและการทดสอบวงจรใช้งานของไมโครคอนโทรลเลอร์ การประยุกต์ใช้งานของ ไมโครคอนโทรลเลอร์

สารบัญ ช เร่ือง หน้า คานา ก คานยิ ม ข รายละเอียดเอกสารประกอบการสอน ค คาชี้แจงการใช้เอกสารประกอบการสอน ง ไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉ สารบัญ ช สารบญั ภาพ หนว่ ยที่ 1 โครงสร้างและส่วนประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์ 1 1 สาระสาคัญ 1 สาระการเรียนรู้ 1 จุดประสงค์เชงิ พฤติกรรม 2 แบบทดสอบกอ่ นเรียนประจาหนว่ ยที่ 1 4 เนอ้ื เรอ่ื ง 4 1.1 ความรู้เบ้อื งต้นเก่ียวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ 4 1.2 โครงสร้างสถาปตั ยกรรมและส่วนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร์ 6 1.3 สถาปตั ยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร์ 9 1.4 บอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino 19 กิจกรรมท่ี 1 โครงสร้างและส่วนประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์ 19 แบบทดสอบหลังเรยี นประจาหนว่ ยท่ี 1 21 แบบฝึกหัดหนว่ ยที่ 1 23 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 23 เฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน 23 เฉลยแบบฝกึ หดั หนว่ ยที่ 1 24 หน่วยท่ี 2 ชดุ คาส่งั และการเขียนโปรแกรมควบคมุ 24 สาระสาคัญ 24 สาระการเรยี นรู้ 24 จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤติกรรม 25 แบบทดสอบกอ่ นเรยี นประจาหนว่ ยท่ี 2

สารบัญ (ตอ่ ) หนา้ เร่ือง 27 32 2.1 การตดิ ต้ังซอฟต์แวร์ Arduino IDE 35 2.2 ลกั ษณะทั่วไปสาหรบั การเร่มิ ต้นการใช้งานของโปรแกรม Arduino IDE 43 2.3 โครงสรา้ งภาษา ตัวแปร คา่ คงทึ่ 43 กิจกรรมท่ี 2 ชุดคาสง่ั และการเขยี นโปรแกรมควบคุม 45 แบบทดสอบหลังเรยี นประจาหนว่ ยท่ี 2 50 แบบฝึกหัดหน่วยที่ 2 50 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 50 เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบฝกึ หดั หนว่ ยท่ี 2 51 51 หน่วยที่ 3 การเช่ือมตอ่ ผ่านพอรต์ อนุกรม 51 สาระสาคัญ 51 สาระการเรียนรู้ 52 จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤติกรรม 54 แบบทดสอบกอ่ นเรียนประจาหนว่ ยท่ี 3 55 3.1 การเรียนรู้เกยี่ วกบั การเชอื่ มตอ่ ผา่ นพอร์ตอนุกรม 61 3.2 การเรียนรเู้ ก่ียวกบั ฟังก์ชั่นสาหรับการรับสง่ ขอ้ มูลผา่ นพอรต์ อนกุ รม 61 กจิ กรรมท่ี 3 การเชอื่ มต่อผ่านพอรต์ อนุกรม 63 แบบทดสอบหลังเรยี นประจาหน่วยที่ 3 69 แบบฝึกหัดหน่วยที่ 3 69 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรยี น เฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น 70 เฉลยแบบฝึกหัด หน่วยท่ี 3 70 70 หนว่ ยที่ 4 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์อินพุต 70 สาระสาคญั 71 สาระการเรยี นรู้ 73 จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤติกรรม แบบทดสอบกอ่ นเรยี นประจาหนว่ ยท่ี 4 4.1 หลักการทางานของวงจรสวติ ซ์

สารบญั (ตอ่ ) หนา้ เรอ่ื ง 74 74 4.2 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับสวิตช์ 75 4.3 การรับข้อมูลจากพอร์ต 76 4.4 การเขยี นโปรแกรมรับคา่ จากสวติ ช์ 78 4.5 โปรแกรมแกป้ ญั หาสัญญาณรบกวนในการกดสวิตช์โดยใช้ซอฟต์แวร์ 80 4.6 ฟงั ก์ชนั่ เกยี่ วกับอินเตอร์รปั ต์ภายนอก 80 กิจกรรมที่ 4 การเชือ่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์อนิ พุต 82 แบบทดสอบหลงั เรียนประจาหน่วยท่ี 4 86 แบบฝกึ หดั หน่วยท่ี 4 86 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 86 เฉลยแบบทดสอบหลังเรยี น เฉลยแบบฝกึ หดั หนว่ ยที่ 4 87 87 หนว่ ยที่ 5 การอ่านค่าแอนนาลอ๊ ก 87 สาระสาคัญ 87 สาระการเรยี นรู้ 88 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 90 แบบทดสอบกอ่ นเรยี นประจาหน่วยท่ี 5 92 5.1 ไลบรารขี อง Arduino 93 5.2 ไลบรารเี กี่ยวกับเวลา 95 5.3 การอา่ นค่าแอนนาลอ๊ ก 95 กจิ กรรมท่ี 5 การอ่านค่าแอนนาลอ๊ ก 97 แบบทดสอบหลังเรียนประจาหนว่ ยท่ี 5 101 แบบฝึกหัดหนว่ ยที่ 5 101 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 101 เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบฝึกหดั หนว่ ยท่ี 5

สารบัญ (ตอ่ ) หนา้ เรอ่ื ง 102 102 หนว่ ยท่ี 6 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กบั อปุ กรณ์เอาต์พุต 102 สาระสาคัญ 103 สาระการเรียนรู้ 104 จดุ ประสงค์เชงิ พฤติกรรม 107 แบบทดสอบก่อนเรยี นประจาหน่วยที่ 6 107 6.1 การทางานของหลอดไฟ 110 6.2 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับหลอดไฟ LED 111 6.3 การทางานของหลอดไฟ 7-Segment 112 6.4 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดไฟ 7-Segment 118 6.5 การเขียนโปรแกรมสง่ ข้อมูลออกหลอดแสดงผล LED 7-Segment 118 กิจกรรมที่ 6 การเชือ่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กบั อปุ กรณ์เอาต์พุต 165 แบบทดสอบหลงั เรยี นประจาหนว่ ยท่ี 6 101 แบบฝึกหนว่ ยท่ี 6 101 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรยี น 101 เฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น เฉลยแบบฝกึ หัด หน่วยที่ 5 126 126 หนว่ ยท่ี 7 การควบคุมมอเตอร์ 126 สาระสาคัญ 126 สาระการเรียนรู้ 127 จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม 129 แบบทดสอบกอ่ นเรยี นประจาหนว่ ยท่ี 7 133 7.1 ความรเู้ บอ้ื งตน้ เกี่ยวกับมอเตอรไ์ ฟฟ้า 134 7.2 การควบคุมดีซีมอเตอรด์ ้วยบอร์ดคอนโทรลเลอร์ 138 7.3 การเขยี นโปรแกรมควบคมุ ดซี มี อเตอร์ 141 7.4 การควบคมุ สเตปมอเตอรด์ ว้ ยบอร์ดคอนโทรลเลอร์ 145 7.5 การเขียนโปรแกรมควบคุมสเต๊ปเปอร์มอเตอร์ กจิ กรรมท่ี 7 การควบคุมมอเตอร์

สารบญั (ตอ่ ) หนา้ เรอ่ื ง 145 147 แบบทดสอบหลงั เรยี นประจาหนว่ ยท่ี 7 151 แบบฝกึ หัดหนว่ ยที่ 7 151 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 151 เฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน เฉลยแบบฝกึ หัด หน่วยท่ี 5 152 152 หนว่ ยที่ 8 การประยุกตใ์ ช้งานไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับจอแสดงผล 152 และไอซีสรา้ งฐานเวลาจริง 152 153 สาระสาคญั 155 สาระการเรียนรู้ 157 จุดประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม 161 แบบทดสอบก่อนเรียนประจาหนว่ ยที่ 8 163 8.1 โครงสรา้ งและการทางานของจอแสดงผล LCD 166 8.2 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับจอแสดงผล LCD 167 8.3 การควบคมุ จอแสดงผล LCD 8.4 โครงสรา้ งและการทางานของไอซสี ร้างฐานเวลาจรงิ 170 8.5 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับโมดลู สร้างฐานเวลาจรงิ 170 8.6 การเขยี นโปรแกรมตดิ ต่อกับโมดลู RTC 170 กจิ กรรมที่ 8 การประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กบั จอแสดงผล 179 และไอซสี ร้างฐานเวลาจรงิ 179 แบบทดสอบหลงั เรยี นประจาหน่วยที่ 8 179 แบบฝกึ หดั หนว่ ยที่ 8 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรยี น เฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น เฉลยแบบฝกึ หัด หน่วยท่ี 8

สารบญั (ตอ่ ) หนา้ เร่อื ง 180 180 หนว่ ยที่ 9 การประยกุ ต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กบั ไอซตี รวจวดั อณุ หภมู ิ 180 และโมดูลตรวจจบั สัญญาณอนิ พุต 181 182 สาระสาคญั 184 สาระการเรียนรู้ 185 จดุ ประสงค์เชงิ พฤติกรรม 185 แบบทดสอบกอ่ นเรยี นประจาหน่วยที่ 8 188 9.1 โมดูลวัดอุณหภมู แิ ละความชื้น DHT11 191 9.2 โมดูลวัดอุณหภูมิและความช้ืน DHT22/AM2302 193 9.3 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับโมดลู ตรวจวดั อุณหภมู ิ 194 9.4 การอ่านข้อมลู จากโมดูลวดั อุณหภมู แิ ละความช้ืน DHT11/DHT22 9.5 โมดูลตรวจจับสญั ญาณอินพุต 196 9.6 การเชือ่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กบั โมดูลตรวจจับสัญญาณอินพุต 196 9.7 การเขยี นโปรแกรมติดต่อกบั โมดลู ตรวจจบั สญั ญาณอินพตุ 198 กจิ กรรมที่ 8 การประยุกตใ์ ช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์กบั ไอซีตรวจวดั อุณหภูมิ 204 และโมดูลตรวจจับสญั ญาณอินพุต 204 แบบทดสอบหลังเรยี นประจาหนว่ ยที่ 8 204 แบบฝึกหัดหนว่ ยท่ี 8 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรยี น เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน เฉลยแบบฝกึ หดั หน่วยที่ 8

สารบัญภาพ หน้า เรือ่ ง 4 7 หนว่ ยท่ี 1 โครงสรา้ งและสว่ นประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 รูปที่ 1.1 โครงสรา้ งหลกั ภายในไมโครคอนโทรลเลอร์ 8 รปู ท่ี 1.2 ไมโครคอนโทรลเลอร์ MCS-51 9 รูปท่ี 1.3 ไมโครคอนโทรลเลอร์ของ PIC 10 รูปที่ 1.4 ไมโครคอนโทรลเลอรข์ อง ATMEL 11 รปู ท่ี 1.5 ไมโครคอนโทรลเลอร์ของ Arduino 12 รูปท่ี 1.6 Arduino Uno R3 13 รปู ที่ 1.7 Arduino Uno SMD 14 รปู ท่ี 1.8 Arduino Mega 2560 14 รปู ที่ 1.9 Arduino Mega ADK 15 รปู ท่ี 1.10 Arduino Leonardo 16 รูปท่ี 1.11 Arduino mini 05 17 รปู ท่ี 1.12 Arduino Pro mini 328 18 รปู ที่ 1.13 Arduino Ethernet with PoE Module 18 รปู ท่ี 1.15 Arduino Uno Wi-Fi รปู ท่ี 1.16 Arduino MKR 1300 27 รปู ท่ี 1.17 Arduino MKR 1400 28 28 หน่วยที่ 2 ชุดคาสง่ั และการเขยี นโปรแกรมควบคุม 29 รูปที่ 2.1 หนา้ ต่างเวบ็ ไซตส์ าหรับดาวน์โหลดโปรแกรม Arduino IDE 29 รปู ท่ี 2.2 ดาวนโ์ หลดโปรแกรม Arduino IDE 29 รปู ท่ี 2.3 หนา้ ต่างตดิ ต้งั โปรแกรม Arduino IDE 30 รปู ที่ 2.4 หนา้ ตา่ งยินยอม license กอ่ นทาการตดิ ต้ัง Arduino IDE 30 รูปที่ 2.5 หน้าตา่ งเลือกส่วนเสรมิ ในการติดต้งั โปรแกรม Arduino IDE 31 รูปที่ 2.6 หน้าตา่ งเลือกที่ต้งั โปรแกรม Arduino IDE 31 รปู ท่ี 2.7 การตัง้ คา่ เริ่มต้นการใชง้ าน 32 รูปท่ี 2.8 หนา้ ต่างการต้ังค่าเรม่ิ ตน้ การใชง้ าน รูปที่ 2.9 หน้าตา่ งการเลือกชอื่ บอร์ด รูปท่ี 2.10 หนา้ ตา่ งการติดต้ังโปรแกรม Arduino IDE สาเรจ็ รูปที่ 2.11 การดูพอร์ตท่ีเช่ือมต่อกับบอร์ด Arduino

สารบัญภาพ (ตอ่ ) หนา้ เรอื่ ง 33 36 รูปที่ 2.12 หนา้ ตา่ งและส่วนประกอบต่าง ๆ ของโปรแกรม Arduino IDE 37 รูปที่ 2.13 แสดงสว่ น void setup0 และ void loop0 47 รปู ที่ 2.14 แสดงโปรแกรมส่วนของ ฟังก์ชนั setup0 และ loop0 48 รูปที่ 2.15 ตัวอย่างการเช่ือมต่อบอรด์ Arduino กับคอมพวิ เตอร์ รูปท่ี 2.16 รปู แบบการต่อวงจรการทดลองที่อ2.2 54 54 หน่วยที่ 3 การเชื่อมต่อผ่านพอร์ตอนุกรม 55 รูปท่ี 3.1 ตวั อยา่ งการต่อใช้งานการเชื่อมต่อผา่ นพอร์ตอนกุ รม 56 รปู ท่ี 3.2 การสื่อสารแบบอนุกรม 56 รปู ที่ 3.3 โปรแกรมตัวอยา่ งเรียกใช้งานฟังก์ชั่น Serial available(); 57 รูปท่ี 3.4 โปรแกรมตัวอย่างเรียกใช้งานฟงั ก์ช่นั Serial. 58 รูปท่ี 3.5 โปรแกรมตวั อยา่ งเรียกใชง้ านฟงั ก์ชั่น Serial read(); 59 รปู ที่ 3.6 โปรแกรมตวั อยา่ งเรียกใชง้ านฟังก์ชั่น Serial print(); 65 รปู ที่ 3.7 โปรแกรมตวั อย่างเรียกใช้งานฟังกช์ นั่ serial print(); 66 รูปท่ี 3.8 โปรแกรมการกาหนดความเร็วในการกระพรบิ ของ LED 67 รูปที่ 3.9 การเชอ่ื มต่อบอรด์ Arduino กับคอมพิวเตอรส์ าหรบั การทดลองที่ 3.1 67 รปู ท่ี 3.10 โปรแกรมสาหรับการทดลองท่ี 3.1 68 รปู ท่ี 3.11 การเช่อื มต่อบอรด์ Arduino กบั คอมพิวเตอร์สาหรบั การทดลองที่ 3.2 รปู ท่ี 3.12 โปรแกรมสาหรบั การทดลองที่ 3.2 73 รปู ท่ี 3.13 วงจรสาหรับการทดลองท่ี 3.3 73 74 หน่วยที่ 4 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์อนิ พตุ 75 รปู ท่ี 4.1 ตวั อย่างสวติ ช์ 76 รูปท่ี 4.2 การทางานของสวติ ช์ รปู ท่ี 4.3 แสดงการต่อตวั ตา้ นทานพลอู ัปภายในทีข่ าพอรต์ อนิ พตุ ดจิ ิตอล 77 รปู ที่ 4.4 โปรแกรมที่ 4.1 กดติด-ปล่อยดบั 77 รปู ท่ี 4.5 แสดงการเกิดสัญญาณรบกวนเม่ือมีการกดและปล่อยสวติ ช์ในวงจรดจิ ิตอล รูปท่ี 4.6 การต่อวงจร RC อินดิเกรเตอร์ เพ่ือแกไ้ ขปญั หาสัญญาณรบกวน จากการกดสวิตช์ รปู ที่ 4.7 โปรแกรมแก้สัญญาณรบกวนจากการกดสวิตช์

สารบัญภาพ (ตอ่ ) หนา้ เรอ่ื ง 79 83 รปู ท่ี 4.8 โปรแกรมอ่านคา่ สวิตชด์ ว้ ยฟงั ก์ชน่ั attachinterrupt() 84 รูปท่ี 4.9 การต่อวงจรสวติ ชส์ าหรับควบคุมหลอด LED แบบกอดตดิ -กดดับ 84 รูปที่ 4.10 โปรแกรมสาหรับการทดลองท่ี 4.1 85 รูปท่ี 4.11 การตอ่ วงจรสวติ ชส์ าหรบั ควบคุมความเร็วในการกระพรบิ ของหลอด LED รูปท่ี 4.12 โปรแกรมสาหรบั สาหรบั การทดลองที่ 4.2 94 98 หน่วยท่ี 5 การอ่านค่าแอนนาล๊อก 99 รปู ท่ี 5.1 หน้าต่างโปรแกรมตวั อย่างการอา่ นคา่ แอนนาล๊อก 100 รูปท่ี 5.2 ตัวอยา่ งการเชื่อมต่อบอร์ด Arduino กับคอมพิวเตอร์ รูปที่ 5.3 ตัวอย่างการเชื่อมต่อบอรด์ Arduino กับคอมพวิ เตอร์ 102 รูปที่ 5.4 รูปแบบการต่อวงจรการทดลองที่ 5.3 106 107 หน่วยท่ี 6 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณเ์ อาตพ์ ุต 108 รปู ที่ 6.1 ตวั อย่าง LED และ 70 Segment แบบ 4 digit 109 รปู ที่ 6.2 การต่อใช้งานหลอดแสดงผล LED 109 รูปที่ 6.3 โปรแกรมตัวอยา่ ง Blink 2 ดวงกระพริบสลับกัน 110 รูปที่ 6.4 การต่อวงจรสาหรบั โปรแกรม Blink 2 ดวงกระพริบสลบั กัน 110 รปู ท่ี 6.5 โปรแกรมไฟวง่ิ LED 3 ดวง รูปที่ 6.6 โครงสรา้ งและขาของหลอดแสดงผล LED 7-Segment 111 รูปที่ 6.7 โครงสรา้ งการต่อหลอดแสดงผล LED 7/Segment รปู ท่ี 6.8 การตอ่ ใชห้ ลอดแสดงผ LED 7 – segment กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ 112 Arduino Uno R3 113 รูปที่ 6.9 การต่อใช้หลอดแสดงผล LED0 - LED 7 – segment รว่ มกบั 113 ไอซีบัฟเฟอรเ์ บอร์ 74LS245 116 รูปที่ 6.10 โปรแกรมแสดงแตล่ ะสว่ นของหลอดแสดงผล LED 7-Segment รูปท่ี 6.11 โปรแกรมทแสดงเลข 0-3 ของหลอดแสดงผล LED 7-Segment 117 รูปท่ี 6.12 โมดลู หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลัก รปู ท่ี 6.13 โปรแกรมแสดงเลข 0-9 ของหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั

สารบญั ภาพ (ตอ่ ) เรื่อง หนา้ รปู ที่ 6.14 โปรแกรมแสดงค่า Analog จากขอ AO ด้วยหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลัก 117 รปู ท่ี 6.15 การเชือ่ มต่อบอร์ด Arduino ร่วมกับหลอดไฟ LED สาหรบั การทดลองท่ี 6.1 121 รปู ท่ี 6.16 โปรแกรมสาหรบั การทดลองที่ 6.1 122 รูปท่ี 6.17 การเชื่อมต่อบอรด์ Arduino ร่วมกับหลอดแสดงผล LED 7-Segment สาหรับการทดลองท่ี 6.2 122 รูปท่ี 6.18 โปรแกรมสาหรบั การทดลองที่ 6.2 123 รูปที่ 6.19 การเช่ือมต่อบอร์ด Arduino รว่ มกับหลอดแสดงผล LED 7-Segment สาหรับการทดลองที่ 6.3 123 หนว่ ยท่ี 7 การควบคุมมอเตอร์ 129 รปู ที่ 7.1 ดีซีมอเตอรแ์ ละสเต็ปมอเตอร์ 131 รูปที่ 7.2 สว่ นประกอบของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง 131 รูปท่ี 7.3 การควบคุมทศิ ทางและความเร็วรอบของมอเตอร์ 132 รูปท่ี 7.4 การควบคมุ มอเตอรแ์ บบ H-Bridge 132 รูปที่ 7.5 การต่อบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุม H-Bridge 133 รปู ที่ 7.6 ไอซเี บอร์ L293D 133 รปู ท่ี 7.7 ออสซโิ ลสโคปแสดงสัญญา PWM 134 รปู ท่ี 7.8 โปรแกรมควบคุมดซี ีมอเตอร์โดยใช้ไอซี L293D 135 รูปท่ี 7.9 ผลการรนั โปรแกรมควบคุมดีซมี อเตอร์โดยใชไ้ อซี :L293D 135 รปู ที่ 7.10 ควบคมุ ดีซีมอเตอรโ์ ดยกาหนดคา่ PWM ที่ Duty Ratio = 50% 135 รูปท่ี 7.11 สัญญาณ PWM ความถ่ี Carrier ที่ 490 Hz 136 รูปที่ 7.12 วงจร H-Bridge โดย PWM ใชก้ บั IC (เบอร์ L293) 137 รปู ท่ี 7.13 สญั ญาณจากออสซลิ โลสโคป มีความถี่ 31.25 kH 137 รปู ที่ 7.14 สญั ญาณจากออสซิสโลสโคปมีความถ่ี 31.25 kHz 138 รปู ที่ 7.15 บอรด์ สาหรบั ขับสเตปมอเอร์ 139 รปู ท่ี 7.16 การจา่ ยกระแสไฟฟ้าเขา้ ไปท่ีขดลวดท่ีละขด 139 รูปที่ 7.17 การจา่ ยจกระแสไฟฟ้าเข้าไปท่ขี ดลวดทล่ี ะสองขด 140 รปู ท่ี 7.18 การเพ่ิมจานวนขดลวดและปรับใหแ้ ม่เหล็กถาวรมซี ี่ (Teeth) 140 รปู ที่ 7.19 ลกั ษณะของแกนโรเตอร์แบบแมเ่ หลก็ ถาวรมีซี (Teeth)

สารบญั ภาพ (ตอ่ ) เรื่อง หนา้ รปู ท่ี 7.20 Unipolar Stepper motor 141 รูปท่ี 7.21 การป้อนกระแสไฟฟา้ ให้กับ Stepper motor แบบต่าง ๆ 14 รปู ที่ 7.22 การตอ่ Stepper motor ใชง้ านร่วมกบั Arduino 142 รปู ท่ี 7.23 โปรแกรมควบคาสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ Full Step 1 Phase 143 รูปที่ 7.24 โปรแกรมควบคุมสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ Full Step 2 Phase 144 รปู ท่ี 7.25 การต่อวงจรสาหรับควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตราง 149 รูปที่ 7.26 โปรแกรมสาหรบั การทลองท่ี 7.1 149 รูปที่ 7.27 การเชอ่ื มต่อบอรด์ Arduino กบั Stepper Motor 150 หน่วยที่ 8 การประยุกตใ์ ชง้ านไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั จอแสดงผลและไอซีสรา้ งฐานเวลาจรงิ รปู ท่ี 8.1 จอแสดงผล LED และ RTC Module 155 รปู ท่ี 8.2 ขาสัญญาณของจอแสดงผล LCD ขนาด 16 x 2 บรรทด 156 รูปที่ 8.3 การเชือ่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับจอแสดงผล LCD แบบ 8 ชนิด 157 รปู ท่ี 8.4 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับจอแสดงผล LED แบบ 4 ชนิด 158 รปู ท่ี 8.5 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับจอแสดงผล LCD ผ่าน ญชP PC 158 รูปท่ี 8.6 รปู แบบการรบั -สง่ ขอ้ มูลแบบ I2C BUS 160 รปู ท่ี 8.7 โปรแกรมแสดงข้อความ Hello World บนจอแสดงผล LCD 162 รปู ท่ี 8.8 โปรแกรมแสดงข้อความและตัวอกั ษรออกทางหน้าจอโมดลู แสดงผล LCD 163 รูปที่ 8.9 โมดูลสร้างฐานเวลาจริงด้วยไอซีเบอร์ DS 1307 164 รปู ท่ี 8.10 โครงสร้างและขาของไอซเี บอร์ DS 1307 164 รูปท่ี 8.11 ไดอะแกรมการทางานของไอซี RTC เบอร์ DS 1307 165 รปู ท่ี 8.12 รายละเอียดของ RTC แอดเดรสท่ี 00H ถงึ 07H และ RAM แอดเดรสที่ 08H ถึง 3 FH 165 รปู ท่ี 8.13 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ ับโมดูล RTC 166 รูปที่ 8.14 การเชื่อมไมโครคอนโทรลเลอร์กบั โมดูล RTC 167 รปู ท่ี 8.15 โปรแกรมการอา่ นคา่ ข้อมลู จาก TXC แสดงคา่ ออกทางพอร์ตอนกุ รม 168 รปู ที่ 8.16 โปรแกรมการอ่านค่าขอ้ มลู จาก RTC แสดงคา่ ออกทางจอแสดงผล LCD 169 รูปที่ 8.17 การเชือ่ มต่อบอร์ด Arduino ร่วมกบั จอแสดงผล LCD สาหรบั การทดลองท่ี 8.1 170

สารบญั ภาพ (ตอ่ ) หนา้ เรอื่ ง 174 175 รปู ที่ 8.19 โปรแกรมสาหรับการทดลองที่ 8.1 176 รูปท่ี 8.20 การเชอ่ื มต่อบอร์ด Arduino กบั โมดลู RTC เพ่อื ควบคุมรีเลย์ รปู ที่ 8.21 โปรแกรมสาหรบั การทดลองที่ 8.2 177 รปู ท่ี 8.22 การเชื่อมต่อบอรด์ Arduino รว่ มกบั หลอดแสดงผล 7-Segment 178 สาหรบั การทดลองที่ 8.3 184 รูปท่ี 8.23 โปรแกรมสาหรับการทดลองที่ 8.3 185 185 หนว่ ยท่ี 9 การประยกุ ต์ใชง้ านไมโครคอนโทรลเลอร์กบั ไอซีตรวจวดั อุณหภูมิและโมดูล 186 ตรวจจบั สัญญาณอนิ พตุ 186 187 รปู ที่ 9.1 โมดูลวดั อุณหภูมิ ความช้ืนและโมดูลตรวจจบั สญั ญาณอนิ พุต รูปที่ 9.2 โมดูลวดั อณุ หภมู ิและความชื้น DHT11 187 รูปท่ี 9.3 โมดลู วดั อณุ หภูมแิ ละความช้ืน DHT22 / AM2302 รูปที่ 9.4 การเชอื่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั โมดลู ตรวจวดั อุณหภูมิ DHT11 189 รปู ที่ 9.5 แสดงลาดบั ของข้อมลู บิตในการอ่านค่าจากไอซีท้ังหมด 189 รูปท่ี 9.6 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั โมดูลตรวจวัดอณุ หภมู ิ DHL 22 190 รปู ท่ี 9.7 แสดงลาดบั ของข้อมลู บดิ ในการอา่ นคา่ จากไอซีและความกวา้ งของชว่ ง 190 191 LOW และ HIGH 192 รปู ที่ 9.8 โปรแกรมแสดงค่าอุณหภมู แิ ละความช้นื จากโมดลู DHT22 193 ออกพอรต์ อนุกรม 194 รูปที่ 9.9 ผลการรันโปรแกรมแสดงค่าอณุ หภูมิและความชื้นจากโมดลู DHT22 รปู ที่ 9.10 โปรแกรมอา่ นค้าอณุ หภูมิและความชื้นจากโมดูล DHT22 195 รปู ที่ 9.11 ผลการรันโปรแกรมแสดงค่าอุณหภมู แิ ละความชนื้ จากโมดลู รปู ท่ี 9.12 โมดูลตรวจจับสัญญาณอินพตุ รูปท่ี 9.13 โมดูล HC-SR04 รูปที่ 9.14 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กบั โมดลู ตรวจจับสญั ญาณอินพตุ รปู ที่ 9.15 โปรแกรมการอา่ นค่าระยะห่างจากโมดูลตรวจจบั สัญญาณอินพุต แสดงค่าออกทางพอร์ตอนุกรม รูปท่ี 9.16 โปรแกรมการอา่ นค่าระยะห่างจากโมดลู ตรวจจับสญั ญาณอินพตุ แสดงคา่ ออกทาง Digit Tube

สารบัญภาพ (ตอ่ ) เรือ่ ง หนา้ รูปที่ 9.17 การเชอื่ มต่อบอร์ด Arduino รว่ มกบั โมดูล DHT22 สาหรับการทดลองท่ี 9.1 199 รูปที่ 9.18 โปรแกรมสาหรับการทดลองที่ 9.1 200 รูปที่ 9.19 การเชื่อมต่อบอร์ด Arduino กับ โมดลู DHT เพ่อื ควบคุมรเี ลย์ Code 201 รูปท่ี 9.20 โปรแกรมสาหรับการทดลองท่ี 9.2 201 รูปท่ี 9.21 การเชื่อมต่อบอรด์ Arduino รว่ มกับโมดลู ตรวจจบั สัญญาณอินพุต สาหรับการทดลองที่ 9.3 202 รปู ท่ี 9.22 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 9.3 203 ภาคผนวก 205 บรรณานกุ รม