IPST-MicroBOX

กล่องสมองกล

ไมโครคอนโทรลเลอร์

ประวติัไมโครโปรเซสเซอร์

คอมพิวเตอร ์คือ อุปกรณ์ที �ใชซ้อฟตแ์วรเ์ป็นตวัดาํเนินการทาํงาน ว่าตอ้งการให้อุปกรณ์ใดทาํงานใดบา้ง

การพฒันาระบบคอมพวิเตอรก์เ็ป็นรปูเป็นร่างมากขึ�นเมื�อ Intel ไดพ้ฒันาอุปกรณ์สาํหรบัประมวลผลคาํสั �ง ที�เรยีกว่า “ไมโครโปรเซสเซอร”์ "(Microprocessor)"

MPU 4004 (MCS-4)

ไมโครโปรเซสเซอรต์วัแรกของโลกไมโครโปรเซสเซอรต์วัแรกของโลก 1971: 4004 ไมโครโปรเซสเซอร์

เป็นไมโครโปรเซสเซอรต์วัแรกจากอนิเทล ประดษิฐกรรมชิ�นนี�พฒันาขึ�นเพื�อใชก้บัเครื�องคดิเลขของ Busicom และปูทางเขา้สูก่ารออกแบบสิ�งประดษิฐใ์หม่ๆ อย่างเช่น เครื�องคอมพวิเตอรส์ว่นบุคคล จาํนวนทรานซิสเตอร:์ 2,300 ตวัความเรว็สญัญาณนาฬิกา: 108 kHz

1972: 8008 ไมโครโปรเซสเซอร ์8008 เป็นไมโครโปรเซสเซอรท์ี�มปีระสทิธภิาพสงูกว่ารุ่น 4004 ถงึสองเท่า โดยมกีารกล่าวถงึในบทความของ Radio Electronics เมื�อปี 1974 ว่า อุปกรณ์ที�ชื�อ Mark-8 ใชช้ปิ 8008 สาํหรบั Mark-8 นั �นเป็นที�รูจ้กักนัว่าคอืคอมพวิเตอร์รุ่นแรกสาํหรบัใชภ้ายในบา้น จาํนวนทรานซิสเตอร:์ 3,500 ตวัความเรว็: 200 kHz

ไมโครคอนโทรลเลอรก์บัไมโครโปรเซสเซอร์

Address

Data

Microprocessor

ROM

RAM

MicroController

I/O

Oscillator

Address

Data

Address

Data

Interrupt

Watchdog

จริง ๆ แล้วไมโครโปรเซสเซอรส์ามารถนําไปประยุกต์ใช้ในงานต่างๆ มากมาย แต่ด้วยขนาดของระบบซึ�งมีขนาดใหญ่ รวมถึงลกัษณะงานบางอย่างไม่จาํเป็นต้องใช้ความสามารถในการประมวลผลมากนัก

ไมโครคอนโทรลเลอรจ์ึงได้ถือกาํเนิดขึ�น โดยได้ทาํการรวมอปุกรณ์พื�นฐานต่างๆเข้ามาอยู่ในไอซีตวัเดียว เพื�อลดขนาดและความซบัซ้อนของวงจรลง ทาํให้ราคาของระบบถกูลง

ไมโครคอนโทรลเลอรที์�มีใช้งานทั �วๆไป

ไมโครโปรเซสเซอร์

ไมโครคอนโทรลเลอร ์PIC

ไมโครคอนโทรลเลอร ์MCS-51

ไมโครคอนโทรลเลอร ์BASIC Stamp ไมโครคอนโทรลเลอร ์AVR

ประโยชน์ของไมโครคอนโทรลเลอร์

ตวัอย่างการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ในเครื�องปรบัอากาศ

ตรวจสอบการเปิดจากรีโมตหรือสวิตช์

ระบบควบคุมของเครื�องปรบัอากาศ

สั �งใหค้อมเพรสเซอรท์าํงาน

ตรวจสอบอุณหภูมิจากเซนเซอร ์กบัค่าที�ตั�งไว ้

สั �งใหค้อมเพรสเซอรห์ยุดทาํงาน

มากกว่าค่าที�ตั�งไว้

นอ้ยกว่าค่าที�ตั�งไว้

+V

220V

Compressor

Microcontroller

A/D in

Digital In

Data In

Digital Out

การพฒันาโปรแกรมกบัไมโครคอนโทรลเลอร์การพฒันาโปรแกรมกบัไมโครคอนโทรลเลอร์

ฮารด์แวร์ซอฟตแ์วร์ภาษา C

ภาษา BASICภาษา Java Analog

Digital

ขั �นตอนการพฒันาโปรแกรมกบัไมโครคอนโทรลเลอร์ขั �นตอนการพฒันาโปรแกรมกบัไมโครคอนโทรลเลอร์1

ออกแบบฮารด์แวร์

2

เขยีนโปรแกรมบนคอมพวิเตอร์

3

คอมไพลโ์ปรแกรมเป็นภาษาเครื�อง

4

ดาวน์โหลดโปรแกรมไปยงับอรด์

5

ตรวจสอบขอ้ผดิพลาด

6

แกไ้ขขอ้ผดิพลาด

ภาษาที�ใช้เขียนติดต่อกบัไมโครคอนโทรลเลอร์

เช่นเดียวกบัการเขียนโปรแกรมบนคอมพิวเตอร ์ไมโครคอนโทรลเลอรส์ามารถเขียนโปรแกรมโดยใช้ภาษาระดบัสูง เช่น

ภาษา BASIC ภาษา C หรือ PASCAL ได้ แต่ภาษาที�ติดกบัตวัไมโครคอนโทรลเลอรแ์ต่ละตวัมาคือ ภาษาแอสเซมบลี�

ในแต่ละตระกลูของไมโครคอนโทรลเลอร์กจ็ะมีโครงสร้างทางภาษา (แอสแซมบลี� ) แตกต่างกนั

ภาษาสงูกบัไมโครคอนโทรลเลอรแ์บง่ออกเป็น ภาษาสงูกบัไมโครคอนโทรลเลอรแ์บง่ออกเป็น 2 2 รปูแบบคือรปูแบบคือ

1. ใช้คอมไพเลอร ์ภาษาต่าง ๆ ช่วยในการเขียนโปรแกรม2. ใช้อินเตอรพ์รีเตอร ์ซึ�งฝงัตวัอยู่ในโมดลูไมโครคอนโทรลเลอรเ์บอรนั์�น ๆ

การพฒันาไมโครคอนโทรลเลอรใ์นปัจจบุนัการพฒันาไมโครคอนโทรลเลอรใ์นปัจจบุนัรปูแบบที� 1 ใช้ไมโครคอนโทรลเลอรมี์ตวัแปลภาษา

• โมดลูสาํเรจ็รปู ไม่ต้องพึ�งอปุกรณ์ภายนอก

• มี อินเตอรพ์รีตเตอร ์(ตวัแปลภาษาในตวั)

• ซอฟตแ์วรภ์าษาเบสิกเขียนง่าย มีให้ใช้งานฟรี

• ใช้เวลาในการเรียนรู้น้อย พฒันางานได้เรว็

ราคาค่อนข้างสูงเมือเทียบกบัไมโครคอนโทรลเลอรต์ระกลูอื�น

การพฒันาไมโครคอนโทรลเลอรใ์นปัจจบุนัการพฒันาไมโครคอนโทรลเลอรใ์นปัจจบุนั

รปูแบบที� 2 ใช้ไมโครคอนโทรลเลอรผ์า่นคอมไพเลอร์

• ต้องใช้เครื�องโปรแกรมภายนอกในการโปรแกรม

• คอมไพเลอรภ์าษา C แจกฟรี

• ทาํงานด้วยความเรว็สงู

• ราคา(ไมโครคอนโทรลเลอร ์) ไม่แพง

สาํหรบัผู้เริ�มต้น ใช้ระยะเวลาในการเรียนรู้นานกว่ารปูแบบที� 1

ATMEGA-16 จาก ATMEL หวัใจของ IPST-MicroBOX• หน่วยความจาํโปรแกรมภายใน 16 kByte

• หน่วยความจาํ RAM 1 kByte

• ทาํงานดว้ยความเรว็ 16 ลา้นคําสั �งต่อวนิาที

• พอรต์อนิพุตเอาตพ์ุต 32 ตําแหน่ง

• การสื�อสารอนุกรม SPI/I2C/USART

• วงจรแปลงสญัญาณอะนาลอกเป็นดจิติอล 10 บติ 8 ช่อง

• สามารถโปรแกรมและลบไดน้บัหมื�นครั �ง

แนะนํากลอ่งสมองกล

IPST-MICROBOX

ชุดสมบูรณ์แบบ

บอรด์ควบคมุหลกับอรด์ควบคมุหลกั

กลุ่มบอรด์ควบคมุและโปรแกรม

• เครื�องโปรแกรม PX-400

• บอรด์หลกั IPST-MICROBOX

กลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบดจิติอล

• แผงวงจรสวติช์

• โมดลูรบัแสงอนิฟราเรด

กลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบอะนาลอก

• วดัแสง,อุณหภมู,ิเสยีง

• วดัความตา้นทาน,สนามแมเ่หลก็

กลุ่มแผงวงจรขบัเอาตพ์ุต

• ขบั LED ,ขบั 7 เซกเมนต์

• ขบัมอเตอร,์ขบัรเีลย์

กลุ่มบอรด์ควบคมุและโปรแกรมกลุ่มบอรด์ควบคมุและโปรแกรม

กลุ่มแผงวงจรขบัเอาตพ์ตุกลุ่มแผงวงจรขบัเอาตพ์ตุ

แผงวงจรขบั แผงวงจรขบั LED LED สองสีสองสี

แผงวงจรขบั แผงวงจรขบั LED LED อินฟราเรดอินฟราเรด

แผงวงจรขบัลาํโพงเปียโซแผงวงจรขบัลาํโพงเปียโซ

แผงวงจรขบัรีเลย์แผงวงจรขบัรีเลย์แผงวงจรขบั ตวัเลข แผงวงจรขบั ตวัเลข 77 ส่วนส่วน

แผงวงจรขบัมอเตอร์แผงวงจรขบัมอเตอร์แผงวงจรแสดงผลและพอรต์เอนกประสงค์แผงวงจรแสดงผลและพอรต์เอนกประสงค์

กลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบดิจิตอลกลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบดิจิตอล

• เป็นอุปกรณ์รบัขอ้มลูดจิทิลั• ใหโ้ลจกิ ‘0’ ถา้ตรวจจบัคลื�นอนิฟราเรดย่านความถี� 38kHz ได้

2 ชดุ

กลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบอะนาลอกกลุ่มแผงวงจรตรวจจบัแบบอะนาลอก

แผงวงจรตรวจจบัแสงแผงวงจรตรวจจบัแสง

แผงวงจรตรวจจบัแสงแผงวงจรตรวจจบัแสงอินฟราเรดอินฟราเรด

แผงวงจรตรวจจบัการสะท้อนแผงวงจรตรวจจบัการสะท้อน

แผงวงจรตรวจจบัสนามแม่เหลก็แผงวงจรตรวจจบัสนามแม่เหลก็

แผงวงจรตรวจจบัอุณหภมิูแผงวงจรตรวจจบัอุณหภมิู

โมดลูตรวจจบัและวดัระยะทางโมดลูตรวจจบัและวดัระยะทางด้วยแสงอินฟราเรดด้วยแสงอินฟราเรด

แผงวงจรตรวจวดัค่าความต้านทานแผงวงจรตรวจวดัค่าความต้านทาน

โมดลูตรวจจบัเสียงโมดลูตรวจจบัเสียง

กลุ่มแผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้กลุ่มแผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้

แผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ ตั �วตั �งแผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ ตั �วตั �ง

แผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ ตั �วนอนแผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ ตั �วนอน

แผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ แบบเลื�อนแผงวงจรตวัต้านทานปรบัค่าได้ แบบเลื�อน

สญัลกัษณ์ของสญัลกัษณ์ของตวัต้านทานปรบัค่าได้ตวัต้านทานปรบัค่าได้

การติดตั �ง

AVR Studio AVR Studio เครื�องมือหลกัในการพฒันาโปรแกรมบนไมโครคอลโทรเลอรต์ระกลู AVR

เครื�องมอืสาํหรบัสรา้งและแกไ้ขซอรส์โคด้

เครื�องมอืสาํหรบัคอมไพลซ์อรส์โคด้ใหเ้ป็นภาษาเครื�อง

เครื�องมอืสาํหรบัการจาํลองการทํางาน

เครื�องมอืสาํหรบัโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอรผ์่านพอรต์อนุกรม

* AVR Studio ไมม่ีคอมไพเลอรภ์าษา C ติดตั �งอยู่ภายในจะต้องติดตั �งโปรแกรม Winavr ก่อนถงึจะคอมไพลภ์าษา C ได้

AVR Studio เป็นซอฟตแ์วรจ์ากผูผ้ลิตชิปไมโครคอนโทรลเลอร ์AVR สามารถดาวน์โหลดเวอรช์นัล่าสุดได้ที� www.atmel.com/avr

เลือกหวัข้อ Tools & Software

ซอฟตแ์วรค์อมไพลเ์ลอรภ์าษา C สาํหรบัไมโครคอนโทรลเลอร ์AVR

เป็นซอฟตแ์วร ์open source ดาวน์โหลดโปรแกรมได้ที� http://sourceforge.net/projects/winavr/

ผลลพัธจ์ากการคอมไพลเ์ป็น *.hex ดาวน์โหลดลงไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ทนัที

ใช้งานรว่มกบั AVR Studio โดย AVR Studio จะค้นหาโปรแกรม WINAVR โดยอตัโนมติัหลงัจากติดตั �งแล้ว

segment.h สาํหรบัควบคมุการแสดงผล 7

เซกเมนต์

lcd.h สาํหรบัควบคมุการแสดงผล LCD

led.h สาํหรบัควบคมุ LED 8 ดวงบนบอรด์ 7

เซกเมนต์

motor.h สาํหรบัการควบคมุมอเตอร์

serial.h สาํหรบัการสื�อสารข้อมูลอนุกรมกบั

คอมพิวเตอร์

sound.h สาํหรบัการสร้างเสียง

analog.h สาํหรบัการอ่านค่าอะนาลอกจากขา

พอรต์ของ AVR

in_out.h สาํหรบัการอ่านค่าและส่งค่าไปยงั

พอรต์อินพตุเอาต์พตุ

เป็นไฟลส์นับสนุนชุดคาํสั �งหรอืฟังกช์นัต่าง ๆ

gp2d120.h ,srf05.h , sht11.h, timer.h , memsic.h

ทาํการคดัลอก โฟลเดอร ์include ไปไว้ในไดรฟ์ C เพื�อการเรียกใช้งานได้สะดวก

ทดลองสร้าง ทดลองสร้าง Project Project

เลือก New Project หลงัจากเรียกโปรแกรม AVR Studio

ทดลองสร้าง ทดลองสร้าง Project Project

Project type: AVR GCC

Project name: Counting

เลอืก Location ตามความเหมาะสม ตั �งชื�อ Counting

ทดลองสร้าง ทดลองสร้าง Project Project

รายชื�อไฟลที์�เกี�ยวข้อง

เขียนซอรส์โค้ดภาษา C

หน้าต่างแสดงผลลพัธ์การคอมไพล์

การปรบัแต่งค่าในโปรเจค็ โปรเจค็ที�สรา้งขึ�นใหมต่อ้งผา่นการปรบัคา่ต่าง ๆ กอ่นเริ�มพฒันา

โปรแกรม

เลอืกเมนู Project Configuration Options

atmega16

16000000

เชค็ทั �งหมด

หวัข้อ General

การปรบัแต่งค่าในโปรเจค็

กดเพื�อเพิ�มไฟล ์กดเพื�อเพิ�มไฟล ์includeinclude

หวัข้อที� 2

การปรบัแต่งค่าในโปรเจค็

ปรบัแต่งเฉพาะเมื�อต้องการใช้งานเกี�ยวข้องกบัการคาํนวณคณิตศาสตร์

serial.h และ lcd.h

เพิ�มไลบรารี libm.a

ชุดคาํสั �งในไลบรารี ชุดคาํสั �งในไลบรารี IPSTIPST

in_out.h – รวมคาํสั �งพื�นฐานเพื�อจดัการอนิพุตเอาทพ์ุต

sleep.h – รวมคาํสั �งหน่วงเวลาเป็นมลิลวินิาที

led.h – รวมคาํสั �งแสดงผลขอ้มลูบนแถว LED 8 ดวง

segment.h – รวมคําสั �งแสดงผลขอ้มลูบน LED แบบ 7 ส่วน

timer.h – รวมคาํสั �งจบัเวลา

analog.h - รวมคําสั �งอ่านค่าอนิพุตแบบอะนาลอก

sound.h – รวมคาํสั �งส่งสญัญาณเสยีงออกทางลาํโพงเปียโซ

motor.h – รวมคาํสั �งควบคุมมอเตอรไ์ฟตรง

ตาํแหน่งต่าง ๆบนบอรด์ IPST-MICROBOXพอรต์ C สาํหรบัต่อบอรด์ขบั 7 เซกเมนต์ สวิตช์ เปิด/ปิด

จุดต่อไฟเลี�ยงจากอแดปเตอร์

จุดต่อไฟจากแบตเตอรี�

พอรต์ D(เอนกประสงค)์

พอรต์ D0 และ D1รบัและส่งข้อมูลอนุกรม

จุดเชื�อมต่อสาํหรบัดาวน์โหลดโปรแกรม

สวิตช์รีเซต

พอรต์ B0-B4(เอนกประสงค)์

พอรต์ A0-A5(อินพุตอะนาลอก)

พอรต์ A6-A7(อินพุตอะนาลอก)

ไมโครคอนโทรลเลอร์ATMEGA16

คริสตอล 16 MHz

การเชื�อมต่อกบัคอมพิวเตอรเ์พื�อดาวน์โหลดข้อมูลการเชื�อมต่อกบัคอมพิวเตอรเ์พื�อดาวน์โหลดข้อมูล

การทดลองอุปกรณ์กลุม่

แผงวงจรขบั แผงวงจรขบั LED LED สองสี สองสี : : ZXZX--LEDLED22CC

220

HIGH

LOW

O LED

Bi-colorLED

R

G

+S

+S

ใช้ LED แบบ 2 สีในการแสดงผล โดยเลือกได้ 2 แบบช่อง HIGH ถ้าอินพตุเป็นลอจิก "1" LED ติดเป็นสีแดง ช่อง LOW ถ้าอินพตุเป็นลอจิก "0" LED ติดเป็นสีเขียว ถ้าไม่ใช่สญัญาณที�กาํหนด LED จะดบั