หน่วยที่ 6 เรื่อง การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์เอาต์พุต

0 เอกสารประกอบการสอน 36 หน่วยท�ี 6 การเช่ือมตอ ไมโครคอนโทรลเลอรก ับอุปกรณเ อาตพ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 105 หน่วยที่ 6 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณเ์ อาต์พุต สาระสาคญั หลอดแสดงผล LED (Light Emitting Diode) หรือไดโอดเปล่งแสดง เป็ นอุปกรณ์ อิเล็กนิกส์ท่ีใช้ในการแสดงผล นิยมใช้กนั อย่างแพร่หลายเน่ืองจากใช้งานง่าย และราคาถูก โดยส่วนใหญ่จะใช้แสดงสถานะการทางานของอุปกรณ์และสถานะของไมโครคอนโทรลเลอร์ ในหน่วยการเรยี นน้ีจะกล่าวถงึ การเขยี นโปรแกรมควบคุมการทางานของหลอดแสดงผล LED การประยุกต์การใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมการทางานหลอดแสดงผล LED ซ่งึ เป็น การเขยี นโปรแกรมควบคุมขนั้ พน้ื ฐาน หลอดแสดงผล 7-Segment หรอื LED 7 ส่วน เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ใี ช้ในการ แสดงผลเช่นเดียวกับหลอดแสดงผล LED ทัว่ ไป แต่แตกต่างตรงท่ีแสดงผล 7-Segment เป็นการนาเอาหลอดแสดงผล LED จานวน 7 หลอดมาต่อกนั เป็นรปู ตวั เลข เพ่อื นามาแสดงผล เป็นตวั เลข 0 ถึง 9 ซ่งึ ในหน่วยการเรยี นน้ีจะกล่าวถึงการเขยี นโปรแกรมควบคุมการทางาน ของแสดงผล 7-Segment และการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมการทางาน ของแสดงผล 7-Segment หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หรอื เรยี กว่า Digital Tube คอื การนาหลอดแสดงผล LED 7-Segment จานวน 4 หลกั ใช้เทคนิคท่เี รยี กว่า Timing- Multiplexing เพ่อื ช่วยประหยดั การใชข้ าสญั ญาณได้ หรอื ต่อใชง้ านผ่านไอซอี ่นื เพ่อื เป็นตวั ช่วย โดยหัวข้อน้ีเป็ นโมดูลใช้ชิป TM1637 เป็ นตัวควบคุมการทางาน ไอซีเบอร์ TM1637 ใช้ ข า สั ญ ญ า ณ เพี ย ง 2 เส้ น คื อ ข า CLK แ ล ะ ข า DIO ใ น ก า ร ส่ื อ ส า ร ข้ อ มู ล กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ ทาให้ประหยดั ขาสญั ญาณในการเช่อื มต่อ และสามารถเลอื กระดบั ความสว่างของ LED ได้ 8 ระดบั สาระการเรียนรู้ 6.1 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั หลอดแสดงผล LED 6.2 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั วงจรขบั หลอดแสดงผล LED 6.3 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั หลอดแสดงผล 7-Segment 6.4 การเรยี นรเู้ กย่ี วกบั วงจรขบั หลอดแสดงผล LED 7-Segment 6.5 การประยกุ ตใ์ ชง้ านไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดแสดงผล LED และหลอดแสดงผล LED 7-Segment หน่วยที่ 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 106 จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นกั เรยี นอธบิ ายการความรเู้ บอ้ื งตน้ เก่ยี วกบั หลอดแสดงผล LED และหลอดแสดงผล LED 7-Segment ไดถ้ ูกตอ้ ง 2. นักเรียนต่อวงจรขับหลอดแสดงผล LED และวงจรขบั หลอดแสดงผล LED 7- Segment ไดถ้ ูกตอ้ ง 3. นกั เรยี นเช่อื มต่อคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดแสดงผล LED และหลอดแสดงผล LED 7- Segment ไดถ้ ูกตอ้ ง 4. นักเรยี นใชง้ านคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดแสดงผล LED และหลอดแสดงผล LED 7- Segment ไดถ้ กู ตอ้ ง หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 107 แบบทดสอบกอ่ นเรียน หนว่ ยที่ 6 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อุปกรณ์เอาตพ์ ุต คาสงั่ จงเลือกคาตอบท่ีถกู ที่สดุ เพียงข้อเดียว 1. LED ยอ่ มาจาก? ก. Light Emotion Diode ข. Light Emitting Direct ค. Light Emitting Diode ง. Life Emitting Diode จ. Light Emotion Direct 2. หลอดแสดงผล 7-Segment สามารถแสดงตวั เลข? ก. 0 - 6 ข. 0 - 9 ค. 0 - 11 ง. 1 – 10 จ. 0 - 10 3. หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หรอื เรยี กวา่ ? ก. Digital Tube ข. Digital Hub ค. Digital LED ง. Digital 7-Segment จ. Digital tube display 4. หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ใชเ้ ทคนิค ... เพ่อื ช่วยประหยดั การใช้ ขาสญั ญาณ? ก. Time-Multiplexing ข. Timing-Multiplexing ค. Timing-Multi 7-Segment ง. Timing-Mult-Tube จ. Time- Mult-Tube หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 108 5. การจดั ขาของหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ใชไ้ อซเี บอร?์ ก. TM7905 ข. LS1637 ค. TM7805 ง. TM1637 จ. LS7805 6. ไอซเี บอร์ TM1637 ใชข้ าสญั ญาณเพยี ง? ก. 2 เสน้ คอื CLK, DIO ข. 2 เสน้ คอื CLK, SCL ค. 3 เสน้ คอื VCC, GND, CLK ง. 3 เสน้ คอื VCC, GND, DIO จ. 3 เสน้ คอื VCC, CLK, DIO 7. หลอดแสดงผล LED 7-Segmant แบบ 4 หลกั สามารถปรบั ความสวา่ งของ LED ได?้ ก. 6 ระดบั ข. 7 ระดบั ค. 8 ระดบั ง. 9 ระดบั จ. 11 ระดบั 8. แต่ละส่วนของหลอดแสดงผล 7-Segment คอื ? ก. a, b, c, d, e, f, และ g ข. a, b, c, d, e, f, g และ dp ค. a, b, c, d, e, f, g และ common a ง. a, b, c, d, e, f, g และ common k จ. a, b, c, d, e, f, g และ common L 9. หลอดแสดงผล 7-Segment สามารถบางตามลกั ษณะการต่อ ได้ 2 ชนิด คอื ? ก. Common Anode และ Common Emitting ข. Common Anode และ Common Segment ค. Common Anode และ Common Diode ง. Common Anode และ Common Cathode จ. Common Anode และ Common Emittion หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 109 10. Common Anode คอื การใชข้ าใดรว่ มกนั เพอ่ื ต่อกบั ? ก. GND ข. VCC ค. A ง. K จ. G หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 110 การเลอื กเบอร์ไอซไี มโครคอนโทรลเลอรน์ ัน้ ขน้ึ อยู่กบั ปรมิ าณงานและความยากง่าย ของงานนัน้ ๆ ถ้าหากเป็นงานท่ใี ชไ้ มโครคอนโทรลเลอรใ์ นการการควบคุมทวั่ ๆ ไปสามารถ เลอื กใช้ได้ ทุกเบอรท์ ุกตระกูล แต่ถ้าหากงานควบคุมนัน้ มีความละเอียดสูง มฟี ังก์ชนั มาก ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์เฉพาะ สาหรบั ไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 เพราะสามารถศกึ ษาหลกั การทางานของไมโครคอนโทรลเลอรไ์ ดม้ ากพอสมควร การควบคุมหลอดไฟ (LED) และหลอดแสดงผล 7-Segment . หลอดแสดงผล LED (Light Emitting Diode) หรือไดโอดเปล่งแสดง เป็ นอุปกรณ์ อเิ ลก็ นิกสท์ ใ่ี ชใ้ นการแสดงผล นิยมใชก้ นั อยา่ งแพรห่ ลายเน่ืองจากใชง้ านง่าย และราคาถูก โดย ส่วนใหญ่จะใช้แสดงสถานะการทางานของอุปกรณ์และสถานะของไมโครคอนโทรลเลอร์ ในหน่วยการเรยี นน้ีจะกล่าวถงึ การเขยี นโปรแกรมควบคุมการทางานของหลอดแสดงผล LED การประยุกต์การใช้งานไมโครคอนโทรลเลอรค์ วบคุมการทางานหลอดแสดงผล LED ซ่งึ เป็น การเขยี นโปรแกรมควบคุมขนั้ พน้ื ฐาน หลอดแสดงผล 7-Segment หรอื LED 7 ส่วน เป็นอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์ท่ใี ช้ในการ แสดงผลเช่นเดยี วกบั หลอดแสดงผล LED ทวั่ ไป แต่แตกต่างตรงทห่ี ลอดแสดงผล 7-Segment เป็นการนาเอาหลอดแสดงผล LED จานวน 7 หลอดมาต่อกนั เป็นรปู ตวั เลข เพ่อื นามาแสดงผล เป็นตวั เลข 0 ถึง 9 ซ่งึ ในหน่วยการเรยี นน้ีจะกล่าวถึงการเขยี นโปรแกรมควบคุมการทางาน ของหลอดแสดงผล 7-Segment และการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุม การทางานของหลอดแสดงผล 7-Segment รปู ท่ี 6.1 ตวั อยา่ ง LED และ 7 Segment แบบ 4 Digit หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 111 6.1 การทางานของหลอดไฟ LED หลอดแสดงผล LED แตกต่างจากหลอดไสค้ อื หลอดไส้จะใช้การเผาไหม้ของขดลวด ทาให้เกิดความรอ้ นท่ีหลอดและทาให้เกิดแสงสว่างข้นึ แต่หลอดแสดงผล LED เป็นการทา ปฏกิ ิรยิ าของสารก่งึ ตวั นาชนิดเดยี วกบั กบั ทรานซสิ เตอร์ จงึ ไม่เกิดความรอ้ นและปลอดภยั ใน การใชง้ านดงั รปู ท่ี 6.2 รปู ที่ 6.2 การต่อใชง้ านหลอดแสดงผล LED จากรูปท่ี 6.2 การต่อใช้งานหลอดแสดงผล LED จะมกี ารต่อตวั ต้านทาน 220 โอห์ม เพ่อื ทาหน้าทจ่ี ากดั กระแสใหเ้ หมาะสมกบั หลอดแสดงผล Led ไมใ่ ห้หลอดแสดงผล LED สว่าง มากเกนิ ไปหรอื น้อยเกนิ ไป ซง่ึ หลอดแสดงผล LED จะใชก้ ระแสประมาณ 10 ถงึ 30 มลิ ลแิ อมป์ รูปท่ี 6.2 (ก) เม่อื มกี ารต่อไฟ 5 โวลต์หรอื สญั ญาณลอจกิ “1” ผ่านตัวต้านทานไปยงั หลอด แสดงผล LED จะทาใหห้ ลอดแสดงผล LED สว่าง และเมอ่ื มกี ารต่อไฟ 0 โวลต์หรอื ส่งสญั ญาณ ลอจกิ “0” ดงั รปู ท่ี 6.2(ข) ผ่านตวั ต้านทานไปยงั หลอดแสดงผล LED หลอดแสดงผล LED จะดบั เน่อื งจากไมม่ กี ระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 6.2 การเชอ่ื มต่อไมโครคอนโทรเลอรก์ ับหลอดไฟ LED 6.2.1 ฟังกช์ นั่ พื้นฐานสาหรบั การใช้งานบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดไฟ LED - pinMode (pin,mode) ใชก้ าหนดขาพอรต์ ใด ๆ ใหเ้ ป็นพอรต์ ดจิ ติ อล เมอ่ื pin คอื หมายเลขขาทต่ี อ้ งการเรยี กใชง้ าน mode คอื โหมดการทางานเป็น INPUT หรอื OUTPUT - digitalWrite (pin, value) สงั่ งานใหข้ าพอรท์ ร่ี ะบุไวม้ คี ่าสถานะเป็นลอจกิ สงู (HIGH หรอื 1) หรอื ลอจกิ ต่า (LOW หรอื 0) เมอ่ื pin คอื หมายเลขขาทต่ี อ้ งการเรยี กใชง้ าน value คอื สถานะลอจกิ ทต่ี อ้ งการ HIGH หรอื LOW หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 112 6.2.2 โปรแกรมสงั่ ให้หลอดไฟ LED กะพริบ ในการทดลองเก่ยี วกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ เร่อื งแรกกค็ อื การสงั่ ใหพ้ อรต์ ทางาน เป็นเอาต์พุต และสงั่ ให้มี ค่าเป็น HIGH หรอื LOW ได้ตามท่ตี ้องการ โดยจะต่อกับหลอดไฟ LED และสงั่ ใหห้ ลอดไฟ LED ติดดบั ต่อเน่ืองกนั ตลอดเวลาเรยี กว่า ไฟกะพรบิ (blink) ในการ ทดลองขบั LED อยา่ งง่าย ไดย้ กโปรแกรมตวั อยา่ งช่อื Blink ซง่ึ มตี วั อยา่ งในโปรแกรม Arduino IDE อยแู่ ลว้ ในตวั อย่างน้ีจะนาโปรแกรม Blink.ino มาประยุกต์สงั่ เอาต์พุตควบคุมหลอดไฟ LED สองดวงให้ตดิ ดบั สลบั กนั โดยเรม่ิ ต้นด้วยการต่อวงจรส่วนของหลอดไฟ LED จะต่อวงจร ให้ LED ทางานทล่ี อจกิ 1 คอื เมอ่ื สงั่ ใหข้ าเป็น HIGH จะทาให้ LED ตดิ เม่อื สงั่ ใหข้ าเป็น LOW หลอดจะดบั ในการต่อหลอดไฟ LED สาหรบั บอรด์ สามารถใช้แผงวงจรต่อตรงกบั จุดต่อของ พอรต์ ได้ทันที เม่อื ต่ออุปกรณ์แล้วให้เขยี นโปรแกรมตามโปรแกรมท่ี 6.1 ทดลองคอมไพล์ และอปั โหลดลงบอรด์ คอนโทรลเลอร์ Arduino Uno R3 ศกึ ษาผลการทางานวงจรทดลองดจิ ติ อิ ล เอาตพ์ ตุ สงั่ ใหห้ ลอดไฟ LED 2 ดวงกะพรบิ สลบั กนั ตวั อย่างโปรแกรมท่ี 6.1 รปู ที่ 6.3 โปรแกรมตวั อยา่ ง Blink 2 ดวงกะพรบิ สลบั กนั หน่วยที่ 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 113 วงจรท่ี 6.1 รปู ท่ี 6.4 การต่องวงจรสาหรบั โปรแกรม Blink 2 ดวงกะพรบิ สลบั กนั 6.2.3 โปรแกรมไฟว่ิง LED 3 ดวง การทางานของโปรแกรมน้ีเรม่ิ ด้วยการสงั่ ให้ LED1 สว่าง 0.2 วินาที ดบั 0.2 วนิ าทแี ล้วสงั่ ให้ LED2 สว่าง 0.2 วนิ าที ดบั 0.2 วนิ าที ตามดว้ ย LED3 สว่างและดบั เป็นลาดบั วนต่อเน่ืองตลอดเวลา จากโปรแกรมสงั่ ให้ LED สว่างและดบั ตามลาดบั ดงั โปรแกรมท่ี 6.2 เขยี นโดยใชต้ วั แปรอะเรยเ์ พอ่ื ควบคุมหลอดไฟวง่ิ แบบใชต้ วั แปรอะเรย์ ตวั อย่างโปรแกรมท่ี 6.2 รปู ท่ี 6.5 โปรแกรมไฟวง่ิ LED 3 ดวง หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 114 6.3 การทางานของหลอดไฟ 7-Segment หลอดแสดงผล LED 7-Segment เป็นการนาเอาหลอด LED จานวน 7 ตัว มาต่อกัน เป็นรปู ตวั เลขโดยมชี ่อื เรยี กแต่ละส่วนคอื a, b, c, d, e, f ,g และ dp แสดงดงั รปู ท่ี 6.6 หลอดแสดงผล 7-Segment สามารถบางตามลกั ษณะการต่อ ได้ 2 ชนดิ คอื 1. ชนดิ ต่อแบบแอโนดรว่ ม หรอื คอมมอนแอโนด (Common Anode) 2. ชนิดต่อแบบแคโทดรว่ ม หรอื คอมมอนแคโทด (Common Cathode) ซง่ึ โครงสรา้ งการต่อหลอดแสดงผล LED 7-Segment ทงั้ 2 ชนิด แสดงดงั รปู ท่ี 6.7 รปู ที่ 6.6 โครงสรา้ งและขาของหลอดแสดงผล LED 7-Segment ที่มา : www.circuitstoday.com รปู ท่ี 6.7 โครงสรา้ งการต่อหลอดแสดงผล LED 7-Segment ที่มา : sites.google.com/site/stemsos2016arduino01 หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 115 รูปท่ี 6.7 (ก) เป็นการต่อหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบแอโนดร่วม โดยการ ป้อนไฟบวกเขา้ ทข่ี ารว่ มหรอื ขาคอมมอน (Common) และถา้ ตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7- Segment แสดงผลหรอื สว่าง ตอ้ งป้อนไฟลบหรอื ส่งลอจกิ “0” มาทข่ี าแคโทด ส่วนรปู ท่ี 6.7 (ข) เป็นการต่อหลอดแสดงผล LED 7-Segmentแบบแคโทด โดยต้องป้อนไฟลบหรอื กราวด์ท่ขี าร่วม หรอื ขาคอมมอน และถ้าตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment แสดงผลหรอื สว่างตอ้ งป้อน ไฟบวกหรอื สง่ ลอจกิ “1” มาทข่ี าแอโนด 6.4 การเชอื่ มต่อไมโครคอนโทรเลอรก์ บั หลอดไฟ 7-Segment สาหรบั การเช่อื มต่อไมโครคอนโทรลเลอรร์ ่วมกบั หลอดแสดงผล LED 7-Segment ควร ต่อรว่ มกบั ตวั ตา้ นทานดว้ ยเพ่อื ไมใ่ หก้ ระแสไหลเกนิ อาจเกดิ ความเสยี หายได้ หรอื อาจต่อรว่ มกบั ไอซบี ฟั เฟอร์ (เบอร์ 74LS245) ร่วมด้วย เพ่อื ขยายกระแสใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment สวา่ งเท่ากนั ทุกหลอด และป้องกนั การลดั วงจรของหลอดแสดงผล LED 7-Segment ได้ รปู ที่ 6.8 การต่อใชห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Uno R3 หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 116 รปู ที่ 6.9 การต่อใชห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment ร่วมกบั ไอซบี ฟั เฟอรเ์ บอร์ 74LS245 6.5 การเขยี นโปรแกรมสง่ ขอ้ มูลออกหลอดแสดงผล LED 7-Segment ไมโครคอนโทรเลอรก์ บั หลอดไฟ 7-Segment การต่อไมโครคอนโทรลเลอร์ร่วมกบั หลอดแสดงผล LED 7-Segment เพ่ือแสดงผล ออกมาเป็นตวั เลขต่าง ๆ จะตอ้ งมกี ารสง่ ขอ้ มลู ออกพอรต์ ของไมโครคอนโทรลเลอรท์ ต่ี ่อรว่ มอยู่ กับหลอดแสดงผล LED 7-Segment และข้อมูลท่ีจะส่งออกพอร์ตนั้นก็ข้ึนอยู่กับชนิดของ หลอดแสดงผล LED 7-Segment ด้วย ซ่ึงข้อมูลท่ีจะส่งออกพอร์ตของหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบต่อแอโนดรว่ มและต่อแคโทดรว่ มแสดงดงั ตารางท่ี 6.1 และ 6.2 6.5.1 ฟังก์ชนั่ สาหรบั การใช้งานบอรด์ ไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั หลอดแสดงผล LED 7-Segment DDRD = 0xFF; ใชก้ าหนดพอรต์ D (ขา 0-7) ใหเ้ ป็นพอรต์ OUTPUT PORTD = 0xF9; ใชก้ าหนดขอ้ มลู ทส่ี ง่ ออกพอรต์ แบบต่อแอโนดรว่ ม PORTD = 0x06; ใชก้ าหนดขอ้ มลู ทส่ี ่งออกพอรต์ แบบต่อแคโนดรว่ ม variable << number_of_bits; เล่อื นบติ ตวั อยา่ ง byte bits = bits | B00000001; bits = bits << 1; //เล่อื นไปทางซา้ ย 1 บติ ผลลพั ท์ bits = B00000010; หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 117 ตวั อย่างโปรแกรมท่ี 6.3 รปู ที่ 6.10 โปรแกรมแสดงแต่ละส่วนของหลอดแสดงผล LED 7-Segment ตวั อย่างโปรแกรมที่ 6.4 รปู ท่ี 6.11 โปรแกรมแสดงเลข 0 – 3 ของหลอดแสดงผล LED 7-Segment หน่วยที่ 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 118 ต า ร า ง ท่ี 6 .1 แ ส ด ง ข้อ มู ล ท่ี ส่ งอ อ ก พ อ ร์ต ข อ งห ล อ ด แ ส ด งผ ล LED 7-Segment แบบต่อแอโนดรว่ ม คา่ ข้อมลู ส่งออกพอรต์ แสดงผล (เลขฐานสิบหก) ตวั เลข คา่ ขอ้ มลู (เลขฐานสอง) g f E d c ba 0x40 0 1 0 0 0 0 00 0x79 1 1 1 1 1 0 01 0x24 2 0 1 0 0 0 10 0x30 3 0 1 1 0 0 00 0x19 4 0 0 1 1 0 01 0x12 5 0 0 1 0 0 10 0x02 6 1 1 1 1 0 00 0x78 7 0 0 0 0 0 00 0x00 8 0 0 1 0 0 00 0x10 9 ต า ร า ง ที่ 6 .2 แ ส ด ง ข้อ มู ล ท่ี ส่ งอ อ ก พ อ ร์ต ข อ งห ล อ ด แ ส ด งผ ล LED 7-Segment แบบต่อแคโนดรว่ ม ค่าข้อมลู ส่งออก แสดงผล ค่าข้อมลู (เลขฐานสอง) พอรต์ ตวั เลข (เลขฐานสิบหก) g f Edcb a 0x3F 0 1 0 0000 0 0x06 1 1 1 1100 1 0x5B 2 0 1 0001 0 0x4F 3 0 1 1000 0 0x66 4 0 0 1100 1 0x6D 5 0 0 1001 0 0x7D 6 1 1 1100 0 0x07 7 0 0 0000 0 0x7F 8 0 0 1000 0 0x6F 9 หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 119 6.5.2 โมดลู หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หรอื เรยี กว่า Digital Tube คือ การนาหลอดแสดงผล LED 7-Segment จานวน 4 หลัก ใช้เทคนิคท่ีเรียกว่า Timing- Multiplexing เพ่อื ช่วยประหยดั การใช้ขาสญั ญาณได้ หรอื ต่อใชง้ านผ่านไอซอี ่นื เพ่อื เป็นตวั ช่วย โดยหัวข้อน้ีเป็ นโมดูลใช้ชิป TM1637 เป็ นตัวควบคุมการทางาน ไอซีเบอร์ TM1637 ใช้ ข า สั ญ ญ า ณ เพี ย ง 2 เส้ น คื อ ข า CLK แ ล ะ ข า DIO ใ น ก า ร ส่ื อ ส า ร ข้ อ มู ล กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ ทาให้ประหยดั ขาสญั ญาณในการเช่อื มต่อ และสามารถเลอื กระดบั ความสวา่ งของ LED ได้ 8 ระดบั ข้อมลู เชิงเทคนิคเกี่ยวกบั ไอซี TM1637 - ใชแ้ รงดนั ไฟเลย้ี ง (Voltage Supply): VDD = 4.5V ถงึ 5.5V - โปรแกรมไดผ้ ่านสญั ญาณ CLK (Clock) และ DIO (Data I/O) - ขา DIO ใชง้ านแบบสองทศิ ทาง หรอื bidirectional และตอ้ งต่อตวั ตา้ นทาน Pull-up ดว้ ย (เช่น 10kΩ) - ใชค้ วามถข่ี องสญั ญาณ CLK ไดถ้ งึ 450kHz การส่ือสารข้อมูลกับไอซี TM1637 จะใช้สัญญาณ 2 เส้นคือ CLK และ DIO โดยท่ี ไมโครคอน โทรลเลอร์ซ่ึงเป็นฝ่ ายส่ง จะต้องสร้างสัญญาณ CLK และส่งข้อมูลทีละบิตผ่าน ขาสญั ญาณ DIO ในสถานะปรกตหิ รอื Idle ท่ยี งั ไม่มกี ารส่อื สารขอ้ มลู ใด ๆ สญั ญาณ CLK และ DIO จะต้องเป็น HIGH จากนนั้ เม่อื เรม่ิ ตน้ ส่อื สารขอ้ มลู ฝ่ายส่งจะตอ้ งส่งบติ Start แลว้ ตามดว้ ย ขอ้ มูลไบต์แรก (ส่งทลี ะบติ แบบ LSB First) และไอซี TM1637 ซง่ึ เป็นฝ่ ายรบั จะต้องตอบกลบั ดว้ ยบติ Ack (Acknowledge) การส่อื สารขอ้ มลู จะต้องจบด้วย บติ Stop (หรอื End) โดยรวมจะ เห็นได้ว่า มรี ูปแบบการทางานเหมอื นกับกรณีของ I2C แต่อันท่จี รงิ แล้วมคี วามแตกต่างกนั เช่น ขอ้ มลู ไบตแ์ รกจะไมใ่ ช่ Control Byte เพอ่ื ระบหุ มายเลขทอ่ี ยแู่ ละบติ เขยี น-อ่าน การส่งข้อมูลไปแสดงผล จะต้องส่ง \"คาสัง่ \" 3 ชุด ได้แก่ Command1 (0x40) ซง่ึ หมายถงึ คาสงั่ เขยี นขอ้ มลู ลงหน่วยความจาภายใน, Command2 (0xC0) เป็นคาสงั่ เขยี นค่า ใหมใ่ ห้ 7-Segment Digit ทต่ี ้องการซง่ึ ต้องระบุหมายเลขทอ่ี ย่ดู ว้ ย และตามดว้ ยขอ้ มลู หน่ึงไบต์ ท่ีต้องการเขยี นค่าใหม่ลงไป และ Command3 (0x80) เป็นคาสงั่ เพ่ือระบุค่าท่ีกาหนดระดบั ความสว่าง หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 120 รปู ที่ 6.12 โมดลู หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ท่ีมา : www.aliexpress.com 6.5.3 การเขียนโปรแกรมประยุกต์ใช้งานโมดูลหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั สาหรับการเขียนโปรแกรมเรียกใช้งานโมดูลหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลัก เบ้ืองต้นต้องไปดาวน์โหลดไลบรารที ่ี http://wiki.seeedstudio.com/Grove-4- Digit_Display/ ฟังกช์ นั่ tm1637.set(); กาหนดความสวา่ งของโมดูลแสดงผล โดยใสค่ ่าไดต้ งั้ แต่ 0-7 หรอื BRIGHT_TYPICAL = 2; BRIGHT_DARKEST = 0; BRIGHTEST = 7; tm1637.init(); เรม่ิ ตน้ ใชง้ านโมดลู tm1637.display(); กาหนดตวั เลขทใ่ี ชใ้ นการแสดงผล tm1637.point(POINT_ON); เปิดใชง้ านเครอ่ื งหมาย colon tm1637.point(POINT_OFF); ปิดใชง้ านเครอ่ื งหมาย colon หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 121 ตวั อย่างโปรแกรมที่ 6.5 รปู ที่ 6.13 โปรแกรมแสดงเลข 0–9 ของหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ตวั อย่างโปรแกรมที่ 6.6 รปู ที่ 6.14 โปรแกรมแสดงค่า Analog จากขา A0 ดว้ ยหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 122 แบบทดสอบหลังเรียน หนว่ ยที่ 6 การเชอื่ มต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับอปุ กรณ์เอาต์พุต คาสงั่ จงเลือกคาตอบท่ีถกู ท่ีสดุ เพียงข้อเดียว 1. LED ยอ่ มาจาก? ก. Light Emotion Diode ข. Light Emitting Direct ค. Light Emitting Diode ง. Life Emitting Diode จ. Light Emotion Direct 2. หลอดแสดงผล 7-Segment สามารถแสดงตวั เลข? ก. 0 - 6 ข. 0 - 9 ค. 0 - 11 ง. 1 – 10 จ. 0 - 10 3. หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั หรอื เรยี กว่า? ก. Digital Tube ข. Digital Hub ค. Digital LED ง. Digital 7-Segment จ. Digital tube display 4. หลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ใชเ้ ทคนิค ... เพ่อื ชว่ ยประหยดั การใช้ ขาสญั ญาณ? ก. Time-Multiplexing ข. Timing-Multiplexing ค. Timing-Multi 7-Segment ง. Timing-Mult-Tube จ. Time- Mult-Tube หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 123 5. การจดั ขาของหลอดแสดงผล LED 7-Segment แบบ 4 หลกั ใชไ้ อซเี บอร?์ ก. TM7905 ข. LS1637 ค. TM7805 ง. TM1637 จ. LS7805 6. ไอซเี บอร์ TM1637 ใชข้ าสญั ญาณเพยี ง? ก. 2 เสน้ คอื CLK, DIO ข. 2 เสน้ คอื CLK, SCL ค. 3 เสน้ คอื VCC, GND, CLK ง. 3 เสน้ คอื VCC, GND, DIO จ. 3 เสน้ คอื VCC, CLK, DIO 7. หลอดแสดงผล LED 7-Segmant แบบ 4 หลกั สามารถปรบั ความสวา่ งของ LED ได?้ ก. 6 ระดบั ข. 7 ระดบั ค. 8 ระดบั ง. 9 ระดบั จ. 11 ระดบั 8. แต่ละส่วนของหลอดแสดงผล 7-Segment คอื ? ก. a, b, c, d, e, f, และ g ข. a, b, c, d, e, f, g และ dp ค. a, b, c, d, e, f, g และ common a ง. a, b, c, d, e, f, g และ common k จ. a, b, c, d, e, f, g และ common L 9. หลอดแสดงผล 7-Segment สามารถบางตามลกั ษณะการต่อ ได้ 2 ชนิด คอื ? ก. Common Anode และ Common Emitting ข. Common Anode และ Common Segment ค. Common Anode และ Common Diode ง. Common Anode และ Common Cathode จ. Common Anode และ Common Emittion หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 124 10. Common Anode คอื การใชข้ าใดรว่ มกนั เพอ่ื ต่อกบั ? ก. GND ข. VCC ค. A ง. K จ. G หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 125 แบบฝึกหัด หน่วยที่ 6 การเชื่อมตอ่ ไมโครคอนโทรลเลอร์กับอปุ กรณเ์ อาต์พุต ตอนที่ 1 ใหผ้ เู้ รยี นกาเคร่อื งหมายถกู () หน้าขอ้ ทค่ี ดิ วา่ ถกู และกาเครอ่ื งหมายผดิ () ในขอ้ ทค่ี ดิ วา่ ผดิ หลอดแสดงผล LED เป็นการทาปฏกิ รยิ าของสารกง่ึ ตวั นาชนิดเดยี วกนั กบั ทรานซสิ เตอร์ หลอดแสดงผล LED จะใชก้ ระแสประมาณ 100 ถงึ 300 มลิ ลแิ อมป์ โปรแกรมสงั่ ใหห้ ลอดไฟ LED ตดิ ดบั ต่อเน่อื งกนั ตลอดเวลาเรยี กวา่ ไฟกะพรบิ (blink) pinMode (pin,mode) ใชก้ าหนดขาพอรต์ ใด ๆ ใหเ้ ป็นพอรต์ อนาลอ๊ ก ถา้ ตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment แสดงผลหรอื สวา่ ง ตอ้ งส่งลอจกิ “0” มาทข่ี าแคโทด ชนิดต่อแบบแอโนดรว่ ม ถา้ ตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment แสดงผลหรอื สวา่ ง ตอ้ งส่งลอจกิ “0” มาทข่ี าแอโนด ชนิดต่อแบบแคโทดรว่ ม เพอ่ื ไมใ่ หก้ ระแสไหลเกนิ อาจเกดิ ความเสยี หายไดก้ บั หลอดแสดงผล LED 7- Segment ควรต่อรว่ มกบั ตวั ตา้ นทาน เพ่อื ขยายกระแสใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment สว่างเทา่ กนั ทกุ หลอด และ ป้องกนั การลดั วงจรของหลอดแสดงผล LED 7-Segment ควรต่อรว่ มไอซี บฟั เฟอรเ์ บอร์ 74LS245 DDRD = 0xFF; ใชก้ าหนดพอรต์ D (ขา 0-7) ใหเ้ ป็นพอรต์ OUTPUT PORTD = 0x06; ใชก้ าหนดขอ้ มลู ทส่ี ง่ ออกพอรต์ แบบต่อแอโนดรว่ ม หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 126 ตอนท่ี 2 คาสัง่ ให้ผู้เรียนทดลองการเช่ือมไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์ภายนอกด้วยบอร์ด Arduino Uno R3 โดยใชเ้ วลา 180 นาที จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม 1. สามารถควบคุมหลอดไฟ LED ไดถ้ ูกตอ้ ง 2. สามารถควบคมุ หลอดแสดงผล LED 7-Segment ไดถ้ กู ตอ้ ง 3. สามารถแกป้ ัญหาในการทางานของบอรด์ Arduino Uno R3 ได้ 4. สามารถต่อใชง้ านและอพั โหลดโปรแกรมใหก้ บั บอรด์ Arduino Uno R3 ได้ อปุ กรณ์การทดลอง 1 โปรแกรม 1 เสน้ 1. โปรแกรม Arduino IDE 1 บอรด์ 2. สายโหลด USB Arduino Uno R3 1 ชดุ 3. บอรด์ Arduino Uno R3 1 เครอ่ื ง 4. สายต่อวงจร 5 หลอด 5. เครอ่ื งคอมพวิ เตอร์ 6. LED 5 ตวั 7. Resistor 220Ω การทดลองที่ 6.1 โปรแกรมไฟว่ิง LED 5 ดวง ขนั้ ตอนการทดลอง 1. เปิดโปรแกรม Arduino IDE 2. ต่อวงจรดงั รปู ท่ี 6.15 3. เขยี นโปรแกรมและอพั โหลดโปรแกรม รปู ท่ี 6.15 การเชอ่ื มต่อบอรด์ Arduino รว่ มกบั หลอดไฟ LED สาหรบั การทดลองท่ี 6.1 หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 127 Code รปู ที่ 6.16 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 6.1 ประเมินผลการทดลอง 1. สามารถเขยี นโปรแกรมและต่อวงจรไดถ้ กู ตอ้ ง 10 คะแนน 2. สามารถทดสอบและอธบิ ายการทางานไดถ้ ูกตอ้ ง 10 คะแนน รวมคะแนนภาคปฏิบตั ิ ……………………… คะแนน หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 128 การทดลองที่ 6.2 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรเลอรก์ บั หลอดไฟ 7-Segment แสดงเลข 0 – 9 ขนั้ ตอนการทดลอง 1. เปิดโปรแกรม Arduino IDE 2. ต่อวงจรดงั รปู ท่ี 6.17 3. เขยี นโปรแกรมและอพั โหลดโปรแกรม รปู ท่ี 6.17 การเชอ่ื มต่อบอรด์ Arduino รว่ มกบั หลอดแสดงผล 7-Segment สาหรบั การทดลองท่ี 6.2 Code รปู ท่ี 6.18 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 6.2 10 คะแนน ประเมินผลการทดลอง 10 คะแนน ………………… คะแนน 1. สามารถเขยี นโปรแกรมและต่อวงจรไดถ้ ูกตอ้ ง 2. สามารถทดสอบและอธบิ ายการทางานไดถ้ กู ตอ้ ง รวมคะแนนภาคปฏิบตั ิ หน่วยที่ 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 129 การทดลองท่ี 6.3 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรเลอรก์ บั หลอดไฟ 7-Segment แบบ 4 หลกั แสดงเลข 0–9999 ขนั้ ตอนการทดลอง 1. เปิดโปรแกรม Arduino IDE 2. ต่อวงจรดงั รปู ท่ี 6.19 3. เขยี นโปรแกรมและอพั โหลดโปรแกรม รปู ท่ี 6.19 การเช่อื มต่อบอรด์ Arduino รว่ มกบั หลอดแสดงผล 7-Segment สาหรบั การทดลองท่ี 6.3 Code รปู ที่ 6.20 โปรแกรมสาหรบั การทดลองท่ี 6.3 หน่วยท่ี 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วิชา ไมโครคอนโทรลเลอร์ 130 ประเมินผลการทดลอง 1. สามารถเขยี นโปรแกรมและต่อวงจรไดถ้ ูกตอ้ ง 10 คะแนน 2. สามารถทดสอบและอธบิ ายการทางานไดถ้ ูกตอ้ ง 10 คะแนน รวมคะแนนภาคปฏิบตั ิ ………………… คะแนน หน่วยที่ 6 : การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า ไมโครคอนโทรลเลอร์ 131 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน หน่วยที่ 6 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ 1. ค 2. ข 3. ก 4. ข 5. ง 6. ก 7. ค 8. ข 9. ง 10. ข เฉลยแบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยที่ 6 การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ 1. ง 2. ค 3. ข 4. ก 5. ค 6. ง 7. ข 8. ก 9. ค 10. ง เฉลยแบบฝึ กหดั หน่วยท่ี 6 การเช่ือมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ ตอนที่ 1 ใหผ้ เู้ รยี นกาเครอ่ื งหมายถกู () หน้าขอ้ ทค่ี ดิ ว่าถูก และกาเครอ่ื งหมายผดิ () ในขอ้ ทค่ี ดิ ว่าผดิ  หลอดแสดงผล LED เป็นการทาปฎกิ รยิ าของสารกง่ึ ตวั นาชนดิ เดยี วกบั กบั ทรานซสิ เตอร์  หลอดแสดงผล LED จะใชก้ ระแสประมาณ 100 ถงึ 300 มลิ ลแิ อมป์  โปรแกรมสงั่ ใหห้ ลอดไฟ LED ตดิ ดบั ต่อเน่อื งกนั ตลอดเวลาเรยี กว่า ไฟกะพรบิ (blink)  pinMode (pin,mode) ใชก้ าหนดขาพอรต์ ใด ๆ ใหเ้ ป็นพอรต์ อนาล๊อก  ถา้ ตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment แสดงผลหรอื สวา่ ง ตอ้ งส่ง ลอจกิ “0” มาทข่ี าแคโทด ชนดิ ต่อแบบแอโนดรว่ ม  ถา้ ตอ้ งการใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment แสดงผลหรอื สวา่ ง ตอ้ งสง่ ลอจกิ “0” มาทข่ี าแอโนด ชนดิ ต่อแบบแคโทดรว่ ม  เพ่อื ไมใ่ หก้ ระแสไหลเกนิ อาจเกดิ ความเสยี หายไดก้ บั หลอดแสดงผล LED 7-Segment ควรต่อรว่ มกบั ตวั ตา้ นทาน  เพ่อื ขยายกระแสใหห้ ลอดแสดงผล LED 7-Segment สว่างเทา่ กนั ทุกหลอด และป้องกนั การลดั วงจรของหลอดแสดงผล LED 7-Segment ควรต่อรว่ มไอซี บฟั เฟอร์ เบอร์ 74LS245  DDRD = 0xFF; ใชก้ าหนดพอรต์ D (ขา 0-7) ใหเ้ ป็นพอรต์ OUTPUT  PORTD = 0x06; ใชก้ าหนดขอ้ มลู ทส่ี ง่ ออกพอรต์ แบบต่อแอโนดรว่ ม หน่วยท่ี 6 : การเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอรก์ บั อปุ กรณ์เอาตพ์ ตุ