Unicon€¦ · Unicon สํ าหรั บวิ ธี...

Unicon 77

ทางผู จั ดทํ าโปรแกรม Arduino IDE ได จั ดเตรี ยมฟ งก ชั่ นพื้ นฐาน เช น ฟ งก ชั่ นเก่ี ยวกั บขาพอร ตอิ นพุ ตเอาต พุ ตดิ จ ิตอล, อ ินพ ุตเอาต พ ุตอะนาลอก เป นต น ด ังนั ้นในการเข ียนโปรแกรมจึ งเร ียกใช ฟ งก ชั ่นเหล านี ้ได ทั นที โดยไม ต องใช คํ าสั่ ง #include เพื่ อผนวกไฟล เพิ่ มเติ มแต อย างใด

นอกจากฟ งก ชั ่นพื ้นฐานเหล านี ้แล ว น ักพ ัฒนาท านอื ่นๆ ที ่ร วมในโครงการ Arduino นี ้ก ็ได เพิ ่มไลบราร ีอื ่นๆ เช น ไลบราร ีควบค ุมมอเตอร , การต ิดต อก ับอ ุปกรณ บ ัส I2C ฯลฯ ในการเร ียกใช งานต องเพิ ่มบรรท ัด #includeเพื ่อผนวกไฟล ที ่เหมาะสมก อน จ ึงจะเร ียกใช ฟ งก ชั ่นได

ในบทนี้ จะอธิ บายถึ งการเรี ยกใช ฟ งก ชั่ นและตั วอย างโปรแกรมสํ าหรั บทํ าการทดลอง โดยใช บอร ดUnicon สํ าหรั บวิ ธี การทดลองสามารถดู ได จากบทที่ 2 ของหนั งสื อเล มนี้

4.1.1 คํ าอธิ บายและการเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น

4.1.1.1 pinMode(pin,mode)

ใช กํ าหนดขาพอร ตใดๆ ให เป นพอร ตดิ จิ ตอล

พารามิ เตอร

pin - หมายเลขขาพอร ตของโมดู ล POP-MCU (ค าเป น int)

mode - โหมดการทํ างานเป น INPUT หรื อ OUTPUT (ค าเป น int) ต องใช ตั วพิ มพ ใหญ เท านั้ น

ตั วอย างที่ 4-1int ledPin = 31; // LED connected to Di pin 31

void setup()

{pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets as output

}

void loop(){

digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED ondelay(1000); // waits for a second

digitalWrite(ledPin, LOW); // LED offdelay(1000); // waits for a second

}

78 Unicon

4.1.1.2 digitalWrite(pin,value)

สั่ งงานให ขาพอร ตที่ ระบุ ไว มี ค าสถานะเป นลอจิ กสู ง (HIGH หรื อ “1”) หรื อลอจิ กต่ํ า (LOW หรื อ “0”)


pin - ขาพอร ตของโมดู ล POP-MCU

value - มี ค า HIGH หรื อ LOW

ตั วอย างที่ 4-2int ledPin = 31; // LED connected to Di pin 31

void setup(){

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets as output}void loop()

{digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED on

delay(300); // waits for 0.3 seconddigitalWrite(ledPin, LOW); // LED off

delay(300); // waits for 0.3 second

}

กํ าหนดให ขา 31 เป น HIGH (มี ลอจิ กเป น “1”) หน วงเวลา 1 วิ นาที แล วจึ งสั่ งให ขา 13 กลั บเป นLOW (มี ลอจิ กเป น “0”) อี กครั้ ง

4.1.1.3 int digitalRead(pin)

อ านค าสถานะของขาที่ ระบุ ไว ว ามี ค าเป น HIGH หรื อ LOW


pin - ขาพอร ตที่ ต องการอ านค า ซึ่ งต องเป นขาพอร ตดิ จิ ตอล ทํ าให มี ค าได จาก 0 ถึ ง 31 หรื อเป นตั วแปรที่ มี ค าอยู ในช วง 0 ถึ ง 31 ก็ ได

ค าที่ ส งกลั บ

เป น HIGH หรื อ LOW

ตั วอย างที่ 4-3int ledPin = 31; // LED connected to Di pin 13int inPin = 7; // pushbutton connected to digital pin 7int val = 0; // variable to store the read valuevoid setup(){

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets Di 31 as outputpinMode(inPin, INPUT); // sets Di 7 as input

}void loop(){

val = digitalRead(inPin); // read input pindigitalWrite(ledPin, val); // sets the LED to the button’s value

}

กํ าหนดให ขา 7 เป นอิ นพุ ต สถานะของ LED ที่ ขา 31 จะเปลี่ ยนแปลงตามสถานะของอิ นพุ ตขา 7

Unicon 79

4.1.2 การทดลองใช งานพอร ตเอาต พุ ตดิ จิ ตอลของ Unicon

4.1.2.1 คุ ณสมบั ติ ของขาพอร ตเอาต พุ ต

สํ าหรั บขาพอร ตที่ กํ าหนดให เป นเอาต พ ุตผ านทางฟ งก ชั่ น pinMode() จะม ีสถานะเป นอิ มพี แดนซ ตํ่ าทํ าให สามารถจ ายกระแสให ก ับวงจรภายนอกได สู งถ ึง 20mA ซึ ่งเพ ียงพอสํ าหรั บขั บกระแสให LED สว าง (อย าลื มต อตั วต านทานอนุ กรมด วย) หรื อใช กั บตั วตรวจจั บต างๆ ได แต ไม เพี ยงพอสํ าหรั บขั บรี เลย โซลี นอยด หรื อมอเตอร

ก อนที่ จะใช งานขาดิ จิ ตอลของ Unicon จะต องสั่ งก อนว าให ขา Di นี้ ทํ าหน าที่ เป นอิ นพุ ตหรื อเอาต พุ ตในหั วข อนี้ จะทดลองต อเป นเอาต พุ ต ถ ากํ าหนดให เป นเอาต พุ ตสามารถรั บหรื อจ ายกระแสได สู งสุ ดถึ ง 20 mAซึ่ งเพี ยงพอสํ าหรั บขั บ LED

4.1.2.2 การกํ าหนดโหมดของขาพอร ต

ก อนใช งานต องกํ าหนดโหมดการท ํางานของขาพอร ตดิ จ ิตอล ให เป นอ ินพ ุตหร ือเอาต พ ุต ก ําหนดได จากฟ งก ชั ่น pinMode()ม ีร ูปแบบด ังนี ้

pinmode(pin,mode);

เมื่ อ pin คื อ หมายเลขขาที่ ต องการ

Mode คื อ โหมดการทํ างาน (INPUT หรื อ OUTPUT)

หลั งจากที่ กํ าหนดให เป นเอาต พุ ตแล วเมื่ อต องการเขี ยนค าไปยั งขานั้ นๆ ให เรี ยกใช ฟ งก ชั่ นdigitalWrite() โดยมี รู ปแบบดั งนี้

digitalWrite(pin,value);

เมื่ อ pin คื อหมายเลขขาที่ ต องการ

value สถานะลอจิ กท่ี ต องการ (HIGH หรื อ LOW)

4.1.2.3 ตั วอย างโปรแกรมสั่ งให LED กะพริ บ

ในการทดลองเกี่ ยวกั บไมโครคอนโทรลเลอร เรื่ องแรก ก็ คื อ การสั่ งให พอร ตทํ างานเป นเอาต พุ ต และสั่ งให ม ีค าเป น HIGH หรื อ LOW ได ตามที่ ต องการ โดยจะต อกั บ LED และสั่ งให LED ต ิดดั บต อเนื่ องกั นตลอดเวลา เรี ยกว า ไฟกะพร ิบ ในการทดลองขั บ LED อย างง าย ได ยกตั วอย างไฟล Blink31 ซึ ่งมี ต ัวอย างในโปรแกรมArduino IDE อยู แล ว

ในตั วอย างนี้ จะนํ าโปรแกรม Blink31.ino มาประยุ กต สั่ งเอาต พุ ตของ Unicon ควบคุ ม LED สองดวงให ติ ดดั บสลั บกั น

เริ ่มต นด วยการต อวงจรส วนของ LED ดั งรู ปที ่ 4-1 (ก) ในร ูปจะต อวงจรให LED ทํ างานที่ ลอจ ิก 1 คื อเมื ่อสั ่งให ขาเป น HIGH จะทํ าให LED ติ ด เมื ่อสั ่งให ขาเป น LOW หลอดจะด ับ ในการต อ LED สํ าหรั บบอร ด Uniconสามารถใช แผงวงจร ZX-LED ต อตรงกั บจุ ดต อของพอร ตได ทั นที ดั งแสดงในรู ปที่ 4-1 (ข) เมื่ อต ออุ ปกรณ แล วให เขี ยนโปรแกรมตามโปรแกรมที่ 4-1 ทดลองคอมไพล อั ปโหลดลงบอร ด Unicon ศึ กษาผลการทํ างาน

80 Unicon

ร ูปที ่ 4-1 วงจรทดลองด ิจ ิตอลเอาต พุ ต สั ่งให LED 2 ดวงกะพร ิบสล ับก ัน

โปรแกรมที่ 4-1 ไฟล TwoLED_Blink.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino ควบคุ มให บอร ด Uniconขั บ LED 2 ดวงกะพริ บสล ับกั น

/* Basic code for turn on LED1 and turn off LED2 for 1 second, * then off LED1 and on LED2 for one second, and so on... * File : TwoLED_Blink.ino*/

#define LED1_PIN 11 // LED1 connected to digital pin 11#define LED2_PIN 13 // LED2 connected to digital pin 13

void setup() { // Run once at startup pinMode(LED1_PIN, OUTPUT); // Call function pinMode to set Di 11 as OUTPUT pinMode(LED2_PIN, OUTPUT); // Call function pinMode to set Di 13 as OUTPUT}

void loop() { // run over and over again digitalWrite(LED1_PIN, HIGH); // Turn on LED1 digitalWrite(LED2_PIN, LOW); // Turn off LED2 delay(1000); // wait 1 second (1000 milisecond) digitalWrite(LED1_PIN, LOW); // Turn off LED1 digitalWrite(LED2_PIN, HIGH); // Turn on LED2 delay(1000);}

KRC102

510

LED

+

S

ZX-LED

KRC102

510

LED

+

S

ZX-LED

เชื่อมตอดวยสาย JST3AA-8

1

R1510

Unicon port

LED2

13

11

LED1

R2510

ตอวงจรลงบนเบรดบอรด

เชื่อม

ตอดว

ยสาย

JST

3AA-

8

Unicon 81

ในโปรแกรมตั วอย างที่ 4-1 บรรทั ด #define LED1_PIN 11 คื อการกํ าหนดค าคงที่ ให ข อความLED1_PIN มี ค าเท ากั บ 11 หลั งจากบรรทั ดน้ี ในโปรแกรมเมื่ อพบข อความ LED1_PIN ให นํ าค า 11 ไปแทนที่ แล วจึ งคอมไพล โปรแกรม

เมื่ อโปรแกรมทํ างานได แล ว ทดลองแก ไขโปรแกรมเพื ่อเปลี่ ยนตํ าแหน งขาเอาต พุ ตที ่ต อกั บ LED โดยเปลี่ ยนค าตั วเลขของบรรทั ด #define LED1_PIN 11 เป นค าอื่ นๆ ระหว าง 2 ถึ ง 30

บรรทั ด delay(1000); เป นการเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น delay() โดยส งค า 1000 ให กั บฟ งก ชั่ น เพื่ อให เก ิดการหน วงเวลา 1000 ม ิลลิ ว ินาท ี (ms) หร ือ 1 วิ นาท ี ถ าต องการปร ับให LED กะพริ บเร ็วข้ึ นหร ือช าลง สามารถเปลี่ ยนค าในวงเล็ บเป นค าอื่ นๆ ได โดยค ายิ่ งมาก LED ยิ่ งกะพริ บช าลง

4.1.2.4 ตั วอย างโปรแกรมไฟวิ่ ง LED 4 ดวง

ในตั วอย างนี ้จะนํ าบอร ด Unicon มาต อควบค ุม LED จ ํานวน 4 ต ัว โดยสั ่งให LED ต ิดตามล ําด ับ เริ ่มจากLED1 ไปย ัง LED4 แล ววนกล ับมาเริ ่มที ่ LED1 ต อเนื ่องตลอดเวลา โดยม ีวงจรการต อด ังร ูปที ่ 4-2 และม ีโปรแกรมด ังแสดงในโปรแกรมที ่ 4-2

รู ปที่ 4-2 วงจรไฟวิ่ ง 4 ดวง

1

Unicon port

LED1

14

R1-R4510 x4


15

16

17

LED2LED3LED4

R1R2R3R4

KRC102

510

LED

+S

ZX-LED

KRC102

510

LED

+S

ZX-LED

KRC102

510

LED

+S

ZX-LED

KRC102

510

LED

+S

ZX-LED

16

15

14

17

82 Unicon

โปรแกรมที่ 4-2 ไฟล FourLED_Moving.ino โปรแกรมภาษา C/C++ ของ Arduino เพ่ื อควบค ุมไฟวิ ่งLED 4 ดวง

/* * Code for turn on and off LED1, LED2, LED3, LED4, and so on.. * File : FourLED_Moving.ino */

#define LED1_PIN 14 // LED1 connected to digital pin 14#define LED2_PIN 15 // LED2 connected to digital pin 15#define LED3_PIN 16 // LED3 connected to digital pin 16#define LED4_PIN 17 // LED4 connected to digital pin 17

void setup() // Run once at startup{ pinMode(LED1_PIN, OUTPUT); // Set Digital pin 14 as OUTPUT pinMode(LED2_PIN, OUTPUT); // Set Digital pin 15 as OUTPUT pinMode(LED3_PIN, OUTPUT); // Set Digital pin 16 as OUTPUT pinMode(LED4_PIN, OUTPUT); // Set Digital pin 17 as OUTPUT}

void loop() // run over and over again{ digitalWrite(LED1_PIN, HIGH); // Turn on LED1 delay(200); // wait for a 0.2 second. (200 ms) digitalWrite(LED1_PIN, LOW); // Turn off LED1 delay(200);

digitalWrite(LED2_PIN, HIGH); // Turn on LED2 delay(200); // wait for a 0.2 second. (200 ms) digitalWrite(LED2_PIN, LOW); // Turn off LED2 delay(200);

digitalWrite(LED3_PIN, HIGH); // Turn on LED3 delay(200); // wait for a 0.2 second. (200 ms) digitalWrite(LED3_PIN, LOW); // Turn off LED3 delay(200);

digitalWrite(LED4_PIN, HIGH); // Turn on LED1 delay(200); // wait for a 0.2 second. (200 ms) digitalWrite(LED4_PIN, LOW); // Turn off LED1 delay(200);}

การทํ างานของโปรแกรมนี้ เริ่ มด วยการสั่ งให LED1 ติ ด 0.2 วิ นาที ดั บ 0.2 วิ นาที แล วสั่ งให LED2 ติ ด0.2 วิ นาที ดั บ 0.2 วิ นาที ตามด วย LED3 และ LED4 ติ ดและดั บเป นลํ าดั บวนต อเนื่ องตลอดเวลา

จากโปรแกรมสั ่งให LED ต ิดตามล ําด ับด ังโปรแกรมที ่ 4-2 นํ ามาเข ียนใหม โดยใช ต ัวแปรอะเรย จะได เป นโปรแกรมที ่ 4-3 ผลการท ํางานเหม ือนก ัน แต โปรแกรมที ่ 4-3 จะกระชั บและเมื ่อคอมไพล แล วได ไฟล ภาษาเครื ่องที่ ม ีขนาดเล ็กกว า

Unicon 83

โปรแกรมที ่ 4-3 ไฟล MovingLED_Array.ino โปรแกรมภาษา C/C++ ของ Arduino เพ่ื อควบค ุมไฟวิ ่งLED แบบใช ต ัวแปรอะเรย

/* * Code for turn on and off LED1, LED2, LED3, LED4, and so on.. * Same as MovingLED1 but used array. * File : MovingLED_Array.ino * By : Opas Sirikunchittavorn */#define DELAY_TIME 200int led_pin[]={14,15,16,17};int count;

void setup() // Run once at startup{ for(count=0; count<4; count++) pinMode(led_pin[count], OUTPUT); // Call function pinMode to set Digital pin 14,15,16,17 as OUTPUT}void loop() // run over and over again{ for(count=0; count<4; count++) { digitalWrite(led_pin[count], HIGH); // Turn on LED delay(DELAY_TIME); // wait for a 0.2 second. (200 ms) digitalWrite(led_pin[count], LOW); // Turn off LED delay(DELAY_TIME); }}

4.1.3 การทดลองอิ นพุ ตดิ จิ ตอลของ Unicon

4.1.3.1 คุ ณสมบั ติ ของขาพอร ตอิ นพุ ต

ขาพอร ตของ Unicon จะถ ูกก ําหนดเป นอ ินพ ุตต้ั งแต เริ ่มต น จ ึงไม จํ าเป นต องใช ฟ งก ชั ่น pinMode() ในการกํ าหนดให เป นอ ินพ ุต ขาพอร ตที ่ถ ูกก ําหนดเป นอ ินพ ุตจะม ีสถานะเป นอ ิมพ ีแดนซ ส ูง ทํ าให ม ี ีความต องการกระแสไฟฟ าจากอ ุปกรณ ที ่ต องการอ านค าอ ินพ ุตน อยมาก ท ําให ไม สามารถร ับหร ือจ ายกระแสให ก ับวงจรภายนอกท ําให น ําขาที ่เป นอ ินพ ุตน้ี ไปใช งานบางประเภท เช น สร างต ัวตรวจจั บการส ัมผ ัสที ่อาศ ัยการว ัดค าความจ ุไฟฟ า

สํ าหรั บขาอิ นพุ ต เมื่ อไม มี อิ นพุ ตป อนให จะต องก ําหนดค าแรงดั นให แน นอน ทํ าได โดยต อตั วต านทานพู ลอั ป (pull-up resistor) โดยต อขาของตั วต านทานขาหนึ่ งไปยั งไฟเลี้ ยง หรื อต อพู ลดาวน (pull- down) ซึ่ งต อขาหนึ่ งของตั วต านทานจากขาพอร ตลงกราวด ค าตั วต านทานที่ ใช ทั่ วไปคื อ 10k ดั งรู ปที่ 4-3

Unicon มี ขาพอร ตดิ จิ ตอลที่ กํ าหนดให เป นอิ นพุ ตหรื อเอาต พุ ตจํ านวน 25 ขา ถ าต องการกํ าหนดเป นอิ นพุ ตต องกํ าหนดด วยฟ งก ชั่ น pinMode และอ านค าอิ นพุ ตได จากฟ งก ชั่ น digitalRead ซึ่ งมี รู ปแบบดั งนี้

digitalRead(pin);

เมื่ อ pin คื อหมายเลขขาที่ ต องการอ านค าสถานะ

เมื ่อฟ งก ชั ่นทํ างาน จะค ืนค าเป นสถานะของขาท่ี ต องการอ านค า โดยค ืนค าเป น LOW (ค าเป น “0”)หรื อ HIGH (ค าเป น “1”)

84 Unicon

ภายในขาพอร ตของไมโครคอนโทรลเลอร ATmega32U4 ซึ่ งเป นไมโครคอนโทรลเลอร หลั กของUnicon จะมี การต อตั วต านทานพู ลอั ปค า 20k เตรี ยมไว ให ซึ่ งสามารถสั่ งต อใช งานผ านทางซอฟต แวร ดั งในรู ปที่ 4-4 สํ าหรั บตั วอย างโปรแกรมเพื่ อใช งานมี ดั งนี้

ตั วอย างที่ 4-4pinMode(pin, INPUT); // set pin to input

digitalWrite(pin, HIGH); // turn on pullup resistors

+Vcc

20k

DiDigitalinputport

สั่งใหตอตัวตานทานพูลอัปภายในดวยคําสั่งdigitalWrite(pin, HIGH)

ร ูปที ่ 4-4 แสดงการต อต ัวต านทานพู ลอ ัปภายในที ่ขาพอร ตอ ินพุ ตด ิจ ิตอลของ POP-MCU ซึ ่งควบค ุมได ด วยกระบวนการทางซอฟต แวร

+Vcc

Rpull-up

Di INPUT

ปกติเปนลอจิกสูง(HIGH หรือ "1")

Rpull-down

Di INPUT

ปกติเปนลอจิกตํ่า(LOW หรือ "0")

(ก) การตอตัวตานทานพูลอัป (ข) การตอตัวตานทานพูลดาวน

ร ูปที ่ 4-3 แสดงการต อต ัวต านทานเพ่ื อก ําหนดสภาวะของขาพอร ตอ ินพ ุตของไมโครคอนโทรลเลอร ในขณะที ่ย ังไม มี อ ินพุ ตส งเข ามา

Unicon 85

4.1.3.2 ทดลองรั บค าสวิ ตช อย างง าย

ในการทดลองน้ี จะทดลองอ านค าสถานะของสวิ ตช แบบกดติ ดปล อยดั บ เพื่ อควบคุ มหลอด LED เมื่ อกดสวิ ตช S1 ทํ าให LED1 ติ ดสว าง เมื่ อปล อยสวิ ตช LED1 จะดั บ โดยมี วงจรแสดงได ดั งรู ปที่ 4-5 และเขี ยนเป นโปรแกรมได ดั งโปรแกรมที่ 4-4

ในการใช งานขาอ ินพ ุตด ิจ ิตอลต องต อต ัวต านทานพ ูลอ ัป (ต อต ัวต านทานจากไฟเลี ้ยง +5V มาย ังขาอ ินพ ุต)เพื ่อก ําหนดสถานะที ่แน นอนให ก ับขาอ ินพ ุตในภาวะที ่ไม ม ีการกดสว ิตช ด ังวงจรในร ูปที ่ 4-5 โดยต อขา 7 ผ านต ัวต านทานค า 10k ไปย ังไฟเลี ้ยง +5V เมื ่อไม ได กดสว ิตช SW1 ที ่ขา 7 จะม ีสถานะเป นลอจ ิกส ูงหร ือ HIGH หร ือ“1” เมื ่อกดสว ิตช จะท ําให ขา 7 ต อลงกราวด อ านค าสถานะเป นลอจ ิกต่ํ าหร ือ LOW หร ือ “0”

ร ูปที ่ 4-5 วงจรทดสอบการทดลองด ิจ ิตอลอ ินพุ ต

KRC102

510

LED

+

S

ZX-LED

เชื่อมตอดวยสาย JST3AA-8

1

Unicon port

117


เชื่อมตอดวยสาย JST3AA-8LO

W

HIG

H

510

Bi-co

lor

LED

10k

SW

.

+

S

+

SR

G

ZX-SWITCH

R1510

LED1

+5V

R210k

S1

86 Unicon

การทํ างานของ LED1 จะตรงข ามก ับสถานะของสว ิตช ค ือ เมื ่อไม กดสว ิตช จะอ านสถานะของขา 7 ได ลอจ ิกส ูง จ ึงต องสั ่งให ขา 11 เป นลอจ ิกตํ ่าหร ือ “0” เพื ่อทํ าให LED1 ด ับ เมื ่อกดสว ิตช อ านค าสถานะของขา 7ได ลอจ ิก “0” ต องสั ่งให ขา 11 เป น “1” เพื ่อข ับ LED1 ต ิดสว าง

เมื ่อโปรแกรมทํ างานได ผลตามที ่ต องการแล ว ให ทดลองถอดตั วต านทานพ ูลอ ัปค า 10k ออก เพื ่อให ขา7 ลอย สั งเกตกรณี นี้ เมื่ อยั งไม มี การกดสวิ ตช LED1 อาจติ ดกะพริ บด วยความเร็ วสู ง เห็ น LED สว างเรื่ อๆ เนื่ องจากสถานะของขา Di7 เป น “0” และ “1” สลั บกั นไม แน นอน

4.1.3.3 โปรแกรมแก ป ญหาสั ญญาณรบกวนในการกดสวิ ตช โดยใช ซอฟต แวร

ในห ัวข อนี ้จะทดลองเข ียนโปรแกรมร ับค าของสว ิตช ซึ ่งเป นแบบกดต ิดปล อยด ับ ให ม ีการท ํางานเป นแบบกดติ ดกดด ับค ือ เมื ่อเริ ่มต นโปรแกรม LED ด ับอยู เมื ่อกดสว ิตช LED จะต ิดสว างเมื ่อกดสว ิตช อ ีกครั ้ง LED จะด ับสล ับก ันไปมาตลอดเวลา โดยวงจรที ่ใช ยั งเป นวงจรจากร ูปที ่ 4-5

โดยทั่ วไปแล ว สวิ ตช ที่ ใช จะเป นสวิ ตช ทางกลที่ ประกอบด วยหน าสั มผั สโลหะ ในการกดสวิ ตช ให ต อวงจร พบว าหน าสั มผั สของสวิ ตช จะไม สั มผั สกั นสนิ ททั นที โดยมี ช วงเวลาที่ เริ่ มสั มผั ส และหลุ ดเป นช วงเวลาสั้ นๆ ก อนที่ หน าสั มผั สของสวิ ตช จะต ออย างสมบู รณ และเมื่ อวั ดสั ญญาณที่ ได จากสวิ ตช พบว า ระดั บสั ญญาณ

โปรแกรมที ่ 4-4 ไฟล Button_LED.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino ส ําหร ับอ านค าอ ินพุ ตจากสว ิตช แบบปุ มกดเพ่ื อควบค ุม LED

/* * Read input from push button for control status of LED. * Modify from Button (http://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button) * File : Button_LED.ino * By : Opas Sirikunchittavorn */

#define LED_PIN 11 // choose the pin for the LED#define IN_PIN 7 // choose the input pin (for a pushbutton)int val = 0; // variable for reading the pin status

void setup(){ pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // declare LED as output pinMode(IN_PIN, INPUT); // declare pushbutton as input}

void loop(){

val = digitalRead(IN_PIN); // read input valueif (val == LOW) // check the input as LOW (button pushed){

digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // turn LED ON}else{

digitalWrite(LED_PIN, LOW); // turn LED OFF}

}

Unicon 87

ม ีการสั ่นที ่เร ียกว า เบาซ (bounce) อยู ชั ่วขณะด ังแสดงในรู ปที ่ 4-6 โดยระยะเวลาที ่ส ัญญาณเกิ ดการเบาวซ นี ้มี ระยะเวลาตั้ งแต ไม กี่ มิ ลลิ วิ นาที (ms) ไปจนถึ งหลายสิ บมิ ลลิ วิ นาที ขึ้ นกั บประเภทของสวิ ตช ที่ ใช

การแก ป ญหาที ่ระด ับส ัญญาณเก ิดการสั ่นนี ้เร ียกว า การด ีเบาซ (debounce) หล ักการแก ไขส ัญญาณรบกวน

แบบนี ้ค ือ หน วงเวลาการเก ิดขึ ้นของส ัญญาณพ ัลส เล ็กน อย เพื ่อให วงจรไม สนใจส ัญญาณที ่เก ิดขึ ้นในช วงเริ ่มต นกดสว ิตช ซึ ่งทํ าได หลายว ิธ ี เช น

วิ ธี การแรก ทํ าได โดยใช อ ุปกรณ อ ิเล็ กทรอนิ กส พื ้นฐานอย างตั วต านทานและตั วเก็ บประจุ โดยต อกั นในลั กษณะวงจร RC อิ นติ เกรเตอร ดั งในรู ปที่ 4-7 ด วยวิ ธี การนี้ จะช วยลดผลของสั ญญาณรบกวนที่ เกิ ดข้ึ นจากการกดสวิ ตช ได ในระดั บหนึ่ ง โดยประสิ ทธิ ภาพของวงจรจะขึ้ นกั บการเลื อกค าของตั วต านทานและตั วเก็ บประจุ หากเลื อกค าของตั วเก็ บประจุ น อยเกิ นไป อาจไม สามารถลดสั ญญาณรบกวนได แต ถ าเลื อกค ามากเกิ นไปจะทํ าให ความไวในการตรวจจั บการกดสวิ ตช ลดลง นั่ นคื อ อาจต องกดสวิ ตช มากกว า 1 ครั้ งเพื่ อให ได สั ญญาณที่ ต องการ

S1

+5V

PORT

R110k

+5V

0V

S1

+5V

PORT

R110k

+5V

0V

S1

+5V

R110k

+5V

0V

สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นจากการกดสวิตช

สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นจากการปลอยสวิตช

PORT

ร ูปที ่ 4-6 แสดงการเก ิดสั ญญาณรบกวนเมื ่อม ีการกดและปล อยสว ิตช ในวงจรด ิจ ิตอล

S1

+5V

PORT

R110k

R2 R3

C1 วงจร RCอินติเกรเตอร

ร ูปที ่ 4-7 การต อวงจร RC อิ นต ิเกรเตอร เพ่ื อแก ไขป ญหาสั ญญาณรบกวนจากการกดสวิ ตช

88 Unicon

หรื อถ าแก โดยใช ไมโครคอนโทรลเลอร จะสามารถแก ไขได กระบวนการทางซอฟต แวร โดยเขี ยนโปรแกรมให ตรวจจั บการเปลี่ ยนแปลงระดั บลอจิ กของสวิ ตช ถ าพบว ามี การเริ่ มกดสวิ ตช ก็ คื อระดั บลอจิ กเปลี่ ยนจาก “1” เป น “0” โปรแกรมจะหน วงเวลารอจนเลยช วงเวลาเกิ ดเบาซ ของสวิ ตช เมื่ อเลยเวลาแล วให ทํ าการอ านค าสถานะของสวิ ตช อี กครั้ งถ ายั งคงเป น “0” แสดงว า กดสวิ ตช สมบู รณ แล ว

ระยะเวลาที ่ต องหน วงเวลาหาได จากการใช ออสซ ิลโลสโคปวั ดระด ับสั ญญาณ หร ือใช การทดลองป อนค าหน วงเวลา แล วปรั บค าจนกระทั ่งได ค าที ่แก ป ญหาการเบาวซ ของสว ิตช ได อย างสมบู รณ ในโปรแกรมทดลองที่ 4-5 ได ทดลองโดยใช ค าของการหน วงเวลาเท ากั บ 10 มิ ลลิ วิ นาที ซึ่ งสามารถเปลี่ ยนได ที่ บรรทั ด #defineDEBOUNCE 10

ในการทดลองถ าใช ZX-SWITCH จะต องเลื อกขั้ วต อที่ เขี ยนว า LOW ซึ่ งเมื่ อยั งไม กดสวิ ตช จะให เอาต พุ ตเป นลอจิ กสู งหรื อ HIGH หรื อ “1” เมื่ อมี การกดสวิ ตช จะให เอาต พุ ตเป นลอจิ กต่ํ าหรื อ LOW หรื อ “0” เมื่ อรั นโปรแกรม LED จะเปลี่ ยนสถานะเป นตรงข ามในทุ กครั้ งที่ กดสวิ ตช ดั งแสดงการทํ างานในรู ปที่ 4-8

รู ปที่ 4-8 การทดสอบอิ นพุ ตด ิจิ ตอลของ Unicon เมื ่อรั นโปรแกรม DebounceSW.ino

กดสวิตชเพื่อเปลี่ยนสถานะของ LED

1

ZX-LED

+

S

ZX-SWITCH

+

S

+

S

HIGH LOW

LED เปลี่ยนสถานะเปนตรงขามทุกครั้ง

ที่กดสวิตช

Unicon 89

โปรแกรมที่ 4-5 ไฟล DebounceSW.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino อ านค าสวิ ตช เพ่ื อควบคุ มLED แบบม ีการแก ส ัญญาณรบกวนจากการกดสว ิตช หร ือด ีเบาซ

/* * Read input from push button for control status of LED. * Change operation of push button to togle switch. * File : DebouncedSW.ino * By : Opas Sirikunchittavorn */#define IN_PIN 7 // the number of the input pin#define OUT_PIN 11 // the number of the output pin#define DEBOUNCE 10 // debounce time = 10 ms

int state = HIGH; // the current state of the output pinint reading; // the current reading from the input pinint previous = HIGH; // the previous reading from the input pin

void setup(){

pinMode(IN_PIN, INPUT);pinMode(OUT_PIN, OUTPUT);digitalWrite(OUT_PIN, state);

}

void loop(){

reading = digitalRead(IN_PIN);

// if we just pressed the button (i.e. the input went from HIGH to LOW.if (reading == LOW && previous == HIGH){

delay(DEBOUNCE); // wait for decounceif(digitalRead(IN_PIN) == LOW) // if the input remain LOWstate = !state; // invert the state of output LEDdigitalWrite(OUT_PIN, state);

}previous = reading;

}

90 Unicon

ใช สํ าหร ับสื ่อสารข อม ูลระหว างฮาร ดแวร Arduino ก ับคอมพ ิวเตอร หร ืออ ุปกรณ อื ่นๆ โดยจะแบ งพอร ตสํ าหรั บเชื่ อมต อออกเป น 2 ส วนคื อ ส วนแรกติ ดต อพอร ตอนุ กรมเสมื อน (virtual COM port) จากการทํ างานของส วนเชื่ อมต อพอร ต USB ฟ งก ชั่ นที่ ใช คื อ Serial อี กส วนหนึ่ งคื อ ขาพอร ตส่ื อสารข อมู ลอนุ กรมโดยใช ขา0 (RxD) และ 1 (TxD) ฟ งก ชั่ นของ Arduino ที่ ใช คื อ Serial1 ด ังนั ้นเมื ่อเลื อกใช งานเป นขาพอร ตส่ื อสารข อมู ลอนุ กรมแล ว จะไม สามารถใช ขาพอร ต 0 และ 1 เป นพอร ตดิ จ ิตอลได ดั งแสดงตํ าแหน งจุ ดต อพอร ตเพื่ อใช งานของบอร ด Unicon ในรู ปที่ 4-9

1

สวนสื่อสารขอมลูอนุกรม UARTชดุแรกกระทําผานพอรต USB โดยทํางานผาน

พอรตอนุกรมเสมือน (virtual COM port)สวนสื่อสารขอมลูอนุกรม UART1 กระทําผานขา 0 (TxD) และขา 1 (RxD)

ระดับสัญญาณเปนแบบทีทีแอล (0 และ +5V)

ร ูปที ่ 4-9 ต ําแหน งจ ุดต อส ัญญาณของบอร ด Unicon ที ่เกี ่ยวข องก ับการท ํางานของฟ งก ชั ่นสื ่อสารข อม ูลอนุ กรม Serial และ Serial1 ของ Arduino1.0

Unicon 91

4.2.1 คํ าอธิ บายและการเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น4.2.1.1 Serial.begin(int datarate)

กํ าหนดค าอั ตราบอดของการรั บส งข อมู ลอนุ กรมในหน วยบิ ตต อวิ นาที (bits per second : bps) ใช ค าต อไปนี้ 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600 หรื อ 115200


Int datarate ในหน วยบิ ตต อวิ นาที (baud หรื อ bps)

ตั วอย างที่ 4-5void setup()

{

Serial.begin(9600); // opens serial port, baudrate 9600 bps

}

เป นการเลื อกอั ตราบอดเท ากั บ 9600 บิ ตต อวิ นาที

4.2.1.2 int Serial.available()

ใช แจ งว าได รั บข อมู ลตั วอั กษร (characters) แล ว และพร อมสํ าหรั บการอ านไปใช งาน

ค าที่ ส งกลั บจากฟ งก ชั่ น

จ ํานวนไบต ที ่พร อมสํ าหร ับการอ านค า โดยเก็ บข อม ูลในบ ัฟเฟอร ต ัวร ับ ถ าไม ม ีข อม ูลจะม ีค าเป น 0 ถ าม ีข อมู ลฟ งก ชั่ นจะคื นค าที่ มากกว า 0 โดยบั ฟเฟอร สามารถเก็ บข อมู ลได สู งสุ ด 128 ไบต

ตั วอย างที่ 4-6int incomingByte = 0; // for incoming serial data

void setup()

{

Serial.begin(9600); // opens serial port, baud rate 9600 bps

delay(5000);

}

void loop()

{

if (Serial.available() > 0) // send data only when you receive data:

{

incomingByte = Serial.read(); // read the incoming byte:

Serial.print("I received: "); // say what you got:

Serial.println(incomingByte, DEC);

}

}

ในตั วอย างนี้ ใช อั ตราบอด 9,600 บิ ตต อวิ นาที เมื่ อรั นโปรแกรมจะต องเป ดหน าต าง Serial Monitorเพื่ อป อนข อมู ลมายั งบอร ด Unicon ด วย ถ ามี ข อมู ลเข ามาจะเก็ บไว ในตั วแปร incomingByte แล วนํ าไปแสดงที่ หน าต าง Serial Monitor โดยต อท ายข อความ I received : ค าที่ แสดงจะเป นค าข อมู ลในรู ปของเลขฐานสิ บ ยกตั วอย าง หากป อนเลข 2 เข ามา จะแสดงข อความ I received : 50 เน่ื องจากรหั สแอสกี้ ของ 2 คื อ 32 ฐานสิ บหก เท ากั บ 50 ฐานสิ บ

92 Unicon

4.2.1.3 int Serial.read()

ใช อ านค าข อมู ลที่ ได รั บจากพอร ตอนุ กรม


เป นเลข int ที่ เป นไบต แรกของข อมู ลที่ ได รั บ (หรื อเป น -1 ถ าไม มี ข อมู ล)

ตั วอย างที่ 4-7int incomingByte = 0; // for incoming serial data

void setup()

{

Serial.begin(9600); // opens serial port, baud rate 9600 bps

delay(5000);

}

void loop()

{

if (Serial.available() > 0) // send data only when you receive data:

{

incomingByte = Serial.read(); // read the incoming byte:

Serial.print("I received: "); // say what you got:

Serial.println(incomingByte, DEC);

}

}

4.2.1.4 Serial.flush()

ใช ล างบั ฟเฟอร ตั วรั บข อมู ลของพอร ตอนุ กรมให ว าง

4.2.1.5 Serial.print(data)

ใช ส งข อมู ลออกทางพอร ตอนุ กรม


Data - เป นข อมู ลเลขจํ านวนเต็ ม ได แก char, int หรื อเลขทศนิ ยมที่ ตั ดเศษออกเป นเลขจํ านวนเต็ ม

รู ปแบบฟ งก ชั่ น

คํ าสั่ งนี้ สามารถเขี ยนได หลายรู ปแบบSerial.print(b)

เป นการเขี ยนคํ าสั่ งแบบไม ได ระบ ุรู ปแบบ จะพิ มพ ค าตั วแปร b เป นเลขฐานสิ บ โดยพิ มพ ตั วอ ักษรรหั สASCII ดั งตั วอย าง

int b = 79;

Serial.print(b);

พิ มพ ข อความ 79

Unicon 93

Serial.print(b, DEC)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าตั วแปร b เป นตั วเลขฐานสิ บ โดยพิ มพ ตั วอั กษรตามรหั ส ASCII ดั งตั วอย างint b = 79;

Serial.print(b);


Serial.print(b, HEX)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าตั วแปร b เป นตั วเลขฐานสิ บหก โดยพิ มพ ตั วอั กษรตามรหั ส ASCII ดั งตั วอย างint b = 79;

Serial.print(b, HEX);

พิ มพ ข อความ 4F

Serial.print(b, OCT)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าตั วแปร b เป นตั วเลขฐานแปด โดยพิ มพ ตั วอั กษรตามรหั ส ASCII ดั งตั วอย างint b = 79;

Serial.print(b, OCT);


Serial.print(b, BIN)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าตั วแปร b เป นตั วเลขฐานสอง โดยพิ มพ ตั วอั กษรตามรหั ส ASCII ดั งตั วอย างint b = 79;

Serial.print(b, BIN);


Serial.print(b, BYTE)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าตั วแปร b ขนาด 1 ไบต ดั งตั วอย างint b = 79;

Serial.print(b, BYTE);

พ ิมพ ต ัวอ ักษร O ซึ ่งม ีค าตามตาราง ASCII เท าก ับ 79 ด ูข อม ูลจากตารางรห ัสแอสกี ้เพิ ่มเต ิม

Serial.print(str)

เป นคํ าสั่ งพิ มพ ค าข อความในวงเล็ บ หรื อข อความที่ เก็ บในตั วแปร str ดั งตั วอย างSerial.print(“Hello World!”);

พิ มพ ข อความ Hello World


b - ไบต ข อมู ลที่ ต องการพิ มพ ออกทางพอร ตอนุ กรม

str - ตั วแปรสตริ งที่ เก็ บข อความสํ าหรั บส งออกพอร ตอนุ กรม

94 Unicon

ตั วอย างที่ 4-8/* Analog input reads an analog input on analog in 0, prints the value out.created by Tom Igoe */

int analogValue = 0; // variable to hold the analog value

void setup()

{

Serial.begin(9600); // open the serial port at 9600 bps:

delay(5000);

}

void loop()

{

analogValue = analogRead(0); // read the analog input on pin 0:

Serial.print(analogValue); // print it out in many formats:

// print as an ASCII-encoded decimal

Serial.print("\t"); // print a tab character

Serial.print(analogValue, DEC); // print as an ASCII-encoded decimal


Serial.print(analogValue, HEX); // print as an ASCII-encoded hexadecimal


Serial.print(analogValue, OCT); // print as an ASCII-encoded octal


Serial.print(analogValue, BIN); // print as an ASCII-encoded binary


Serial.write(analogValue/4);

// print as a raw byte value(divide the value by 4 because

// analogRead() returns numbers from 0 to 1023,

// but a byte can only hold values up to 255)


Serial.println(); // print a linefeed character

delay(10); // delay 10 milliseconds before the next reading

}

ตั วอย างนี้ แสดงการพิ มพ ข อมู ลจากฟ งก ชั่ น Serial.Print() และ Serial.write() ในรู ปแบบต างๆ แสดงผ านทางหน าต าง Serial Monitor

เทคนิ คสํ าหรั บการเขี ยนโปรแกรม

Serial.print() จะตั ดเศษเลขทศนิ ยมเหลื อเป นเลขจํ านวนเต็ ม ทางแก ไขทางหนึ่ งคื อ คู ณเลขทศนิ ยมด วย 10, 100, 1000 ฯลฯ ขึ้ นอยู กั บจํ านวนหลั กของเลขทศนิ ยม เพื่ อแปลงเลขทศนิ ยมเป นจํ านวนเต็ มก อนแล วจึ งส งออกพอร ตอนุ กรม จากน้ั นท่ี ฝ งภาครั บให ทํ าการหารค าที่ รั บได เพื่ อแปลงกลั บเป นเลขทศนิ ยม

Unicon 95

4.2.1.6 Serial.println(data)

เป นฟ งก ชั ่นพ ิมพ (หร ือส ง) ข อม ูลออกทางพอร ตอน ุกรมตามด วยรห ัส carriage return (รห ัส ASCII หมายเลข 13 หร ือ \r) และ linefeed (รห ัส ASCII หมายเลข 10 หร ือ \n) เพื ่อให เก ิดการเลื ่อนบรรท ัดและขึ ้นบรรท ัดใหม หล ังจากพ ิมพ ข อความ ม ีร ูปแบบเหม ือนคํ าสั ่ง Serial.print()

รู ปแบบฟ งก ชั่ นSerial.println(b)

เป นค ําสั ่งพ ิมพ ข อม ูลแบบไม ได ระบ ุร ูปแบบ จะพ ิมพ ค าต ัวแปรเป นเลขฐานส ิบ ตามด วยรห ัสอ ักษรcarriage return และ linefeed

Serial.println(b, DEC)

เป นค ําสั ่งพ ิมพ ค าต ัวแปร b เป นต ัวเลขฐานส ิบ ตามด วยรหั สอั กษร carriage return และ linefeed

Serial.println(b, HEX)

เป นค ําสั ่งพ ิมพ ค าต ัวแปร b เป นต ัวเลขฐานส ิบหก ตามด วยรห ัสอ ักษร carriage return และ linefeed

Serial.println(b, OCT)

เป นคํ าสั ่งพ ิมพ ค าต ัวแปร b เป นต ัวเลขฐานแปด ตามด วยรห ัสอ ักษร carriage return และ linefeed

Serial.println(b, BIN)

เป นคํ าสั ่งพ ิมพ ค าต ัวแปร b เป นต ัวเลขฐานสอง ตามด วยรห ัสอ ักษร carriage return และ linefeed

Serial.println(str)

พ ิมพ ค าในวงเล ็บหร ือข อความที ่เก ็บในต ัวแปร str ตามด วยรห ัสอ ักษร carriage return และ linefeed

Serial.println()

เป นคํ าสั่ งพิ มพ รหั ส carriage return และ linefeed


b - ไบต ข อมู ลที่ ต องการพิ มพ ออกทางพอร ตอนุ กรม

str - ตั วแปรสตริ งที่ เก็ บข อความสํ าหรั บส งออกพอร ตอนุ กรม

ตั วอย างที่ 4-9int analogValue = 0; // variable to hold the analog valuevoid setup(){

Serial.begin(9600); // open the serial port at 9600 bps:delay(5000);

}void loop() {

analogValue = analogRead(0); // read the analog input on pin 0:Serial.println(analogValue); // print it out in many formats:Serial.println(analogValue, DEC); // print as an ASCII-encoded decimalSerial.println(analogValue, HEX); // print as an hexadecimalSerial.println(analogValue, OCT); // print as an ASCII-encoded octalSerial.println(analogValue, BIN); // print as an ASCII-encoded binarydelay(10);

}

96 Unicon

4.2.2 การทดลองใช งาน UART เพื่ อติ ดต อกั บคอมพิ วเตอร

บอร ด Unicon ต ิดต อก ับคอมพ ิวเตอร เพื ่อสื ่อสารข อม ูลอน ุกรมผ านพอร ต USB โดยใช พอร ตอน ุกรมเสม ือนหรื อ virtual COM port ที่ เกิ ดขึ้ นจากการทํ างานของส วนเชื่ อมต อพอร ต USB ของไมโครคอนโทรลเลอร ATmega32U4 และไดรเวอร โดยปกติ แล วจะเชื ่อมต อพอร ตอนุ กรมเสมื อนผ านทางพอร ต USB เพื่ อติ ดต อก ับคอมพิ วเตอร ในการอั ปโหลดโปรแกรมเป นหลั ก แต ก็ นํ ามาใช รั บส งข อมู ลจากโปรแกรมของผู ใช งานกั บคอมพ ิวเตอร ได

4.2.2.1 ฟ งก ชั่ นที่ เกี่ ยวข องก ับการรั บส งข อมู ลผ านพอร ตอนุ กรม

Arduino1.0x มี ฟ งก ชั่ นเก่ี ยวกั บการรั บส งข อมู ลผ านพอร ตอนุ กรมมาพร อมใช งาน ดั งนี้

Serial.begin(speed) ใช กํ าหนดอั ตราเร็ วของการถ ายทอดข อมู ลหรื ออั ตราบอดหรื อบอดเรต

Serial.available() ใช ตรวจสอบว ามี ข อมู ลด านรั บหรื อไม โดยคื นค าเป น int ตามจํ านวนไบต ข อมู ลที่ รั บเข ามา

Serial.read(data) ใช อ านค าข อมู ลจากพอร ตอนุ กรม

Serial.write(data) ใช เขี ยนข อมู ลไบต ไปยั งพอร ตอนุ กรม

Serial.flush() ใช ล างบั ฟเฟอร ทั้ งด านรั บและส ง

Serial.print(data) ใช ส งข อมู ลออกพอร ตอนุ กรม

Serial.println(data) ใช ส งข อมู ลออกพอร ตอนุ กรมพร อมกั บขึ้ นบรรทั ดใหม

4.2.2.2 ตั วอย างโปรแกรมส งข อมู ลออกพอร ตอนุ กรม

เริ ่มต ยด วยการใช ฟ งก ชั ่น Serial.begin() เพื ่อสั ่งเป ดพอร ตอนุ กรมและก ําหนดอ ัตราถ ายทอดข อม ูลที่ ใช ในการสื่ อสารข อมู ลหรื ออั ตราบอด มี รู ปแบบการเขี ยนโปรแกรม ดั งนี้

Serial.begin(speed);

เมื่ อ speed คื ออั ตราบอดมี ค า 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400,57600 หรื อ 115200 บิ ตต อวิ นาที ปกติ ที่ ใช คื อ 9600

หล ังจากเป ดพอร ต เมื ่อต องการส งข อม ูลให ใช ฟ งก ชั ่น Serial.print() หร ือ Serial.println()ฟ งก ชั ่นทั ้งสองต ัวท ํางานให ผลคล ายก ัน ต างก ันที ่เมื ่อฟ งก ชั ่น Serial.println() ส งข อม ูลแล ว จะขึ ้นบรรท ัดใหม ให อ ัตโนม ัต ิ

ฟ งก ชั่ น Serial.print()และ Serial.println()มี รู ปแบบดั งนี้ Serial.print(b,FORMAT);

กั บSerial.println(b,FORMAT);

โดยที่ b ค ือค าต ัวแปรประเภทเลขจ ํานวนเต ็มที ่ต องการส งออกทางพอร ตอน ุกรม ถ าไม ระบุ ร ูปแบบจะพ ิมพ ออกเป นรห ัส ASCII ของค าต ัวแปร

FORMAT เป นรู ปแบบของการพิ มพ มี DEC (เลขฐานสิ บ), HEX (เลขฐานสิ บหก), OCT (เลขฐานแปด) และ BIN (เลขฐานสอง)

Unicon 97

โปรแกรมที ่ 4-6 เป นโปรแกรมทดลองส งข อม ูลออกพอร ตอน ุกรม โดยส งข อความและค าของต ัวแปร ในการทดลองส งค าต ัวแปรจะม ีการก ําหนดร ูปแบบหร ือ FORMAT ของค ําสั ่ง Serial.print() ไว หลายๆ แบบ

ในการทดสอบการทํ างาน โปรแกรม Arduino IDE จะมี หน าต าง Serial Monitor เพื่ ออํ านวยความสะดวกในการรั บและส งข อมู ลผ านพอร ตอนุ กรม ซึ่ งจะใช พื ้นที่ ร วมกั บพื ้นที ่แสดงข อมู ล (Text area) ซึ ่งอยู ทางด านล างของหน าต างโปรแกรม Arduino

การเป ดหน าต างนี้ ทํ าได โดยคลิ กที่ ปุ ม Serial Monitor ดั งแสดงในรู ปที่ 4-10 ในรู ปที่ 4-11 แสดงผลการทํ างานของโปรแกรมที่ 4-6 หลั งจากที่ อั ปโหลดโปรแกรมไปยั งบอร ด Unicon

ในโปรแกรมกํ าหนดค าตั วแปร data=2345 ซึ่ งก็ คื อ 2,345 แปลงเป นเลขฐาน 16 คื อ 929 เป นเลขฐาน8 คื อ 4451 เป นเลขฐานสองคื อ 100100101001 กรณี ที่ สั่ งพิ มพ โดยใช คํ าสั่ ง Serial.write(data); จะส งค าเป นเลขฐานสอง 8 บิ ตล าง 00101001 ซึ่ งก็ คื อ 41 ฐานสิ บ เที ยบเป นรหั ส ASCII คื ออั กขระ ) ที่ หน าต างของSerial Monitor จึ งแสดงเป นเครื่ องหมาย ) หรื อวงเล็ บป ดน่ั นเอง

โปรแกรมที ่ 4-6 ไฟล Serial01.ino โปรแกรมทดสอบการส งข อม ูลออกพอร ตอน ุกรมเสม ือนผ านทางพอร ต USB ของบอร ด Unicom

/* Code for send out data to serial port * File : Serial01.pde * By : Opas Sirikunchiitavorn */

void setup(){

Serial.begin(9600); // Set serial port to 9600 bit per second}void loop(){

int data = 2345; // print string to serial portSerial.println("Welcome to Arduino1.0 Programming"); // print titleSerial.print(data, DEC); // print as an ASCII-encoded decimalSerial.print("\t"); // print a tab characterSerial.print(data, HEX); // print as an ASCII-encoded hexadecimalSerial.print("\t"); // print a tab characterSerial.print(data, OCT); // print as an ASCII-encoded octalSerial.print("\t"); // print a tab characterSerial.print(data, BIN); // print as an ASCII-encoded binarySerial.print("\t"); // print a tab characterSerial.write(data); // print as a raw byte valueSerial.println(); // print a line feed characterdelay(1000); // Wait 1 second

}

98 Unicon

รู ปที ่ 4-10 แสดงการเลื อกเป ดหน าต าง Serial Monitor

Serial Monitorคลิ กเพื่ อเป ดหน าต างสํ าหรั บรั บและส งข อมู ลอนุ กรมระหว างฮาร ดแวร Arduino กั บคอมพิ วเตอร

รู ปที ่ 4-11 ผลการท ํางานของโปรแกรมที่ 4-6 เมื่ อด ูค าผ านทาง Serial Monitor

Unicon 99

4.2.2.3 ตั วอย างโปรแกรมรั บค าจากพอร ตอนุ กรมเพื่ อกํ าหนดความเร็ วในการกระพริ บของ LED

ในการรั บค าจากพอร ตอนุ กรมจะใช ฟ งก ชั่ น 2 ตั วคื อ

Serial.avaliable() และ Serial.read()

โดยเริ่ มจากใช ฟ งก ชั ่น Serial.avaliable()เพื ่อตรวจสอบว าม ีข อมู ลหรื อไม ฟ งก ชั ่นจะคื นค าเป นเลขจํ านวนเต็ มแสดงจํ านวนข อมู ลในบ ัฟเฟอร ต ัวรั บของพอร ตอนุ กรม ถ าอ านค าได เท าก ับ 0 แสดงว าไม ม ีข อมู ล

เมื่ อทดสอบพบว าฟ งก ชั่ น Serial.avaliable() คื นค าไม เท ากั บ 0 ถั ดมาให ใช ฟ งก ชั่ นSerial.read() เพื่ ออ านค าจากบั ฟเฟอร ตั วรั บ ฟ งก ชั่ นคื นค าเป นเลขจํ านวนเต็ มที่ เป นไบต แรกของข อมู ลที่ ได รั บ (หรื อเป น -1 ถ าไม มี ข อมู ล)

ในตั วอย างนี ้แสดงตั วอย างการรั บค าจากพอร ตอนุ กรม เพื่ อนํ าค าที่ รั บได ไปควบคุ มอั ตราการกระพริ บของ LED วงจรที่ ใช ในการทดลองนี้ แสดงได ดั งรู ปที่ 4-11 และมี โปรแกรมดั งแสดงในโปรแกรมที่ 4-7

ม ีส วนของโปรแกรมที ่ควรทราบอยู แห งหนึ ่งค ือ หากผู พ ัฒนาโปรแกรมต องการให ม ีการแสดงข อความบนหน าต าง Serial monitor ของ Arduino1.0 ในทุ กครั้ งที่ เริ่ มต นทํ างานใหม จะต องหน วงเวลารอให วงจร USBภายใน ATmega32U4 ของ Unicon เตร ียมความพร อมในการทํ างานหรื ออี นั มเมอเรชั่ นให เสร็ จสมบู รณ เสี ยก อนด วยการแทรกคํ าสั่ ง delay(5000); ก อนใช คํ าสั่ ง Serial.print();

ร ูปที ่ 4-12 วงจรทดสอบการร ับข อม ูลจากพอร ตอน ุกรมเพ่ื อควบคุ ม LED

KRC102

510

LED

+

S

ZX-LED

เช่ือมตอดวยสาย JST3AA-8

1

Unicon port

11


R1510

LED1

R210k

100 Unicon

โปรแกรมที่ 4-7 ไฟล Serial02.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino สํ าหรั บทดสอบการรั บค าจากพอร ตอน ุกรมเพ่ื อก ําหนดความเร ็วในการกะพร ิบของ LED

/* * Code for blinking LED that is received data from serial port * to control rate of blinking. Receive keyboard button 1-5 only. * File : Serial02.pde * By : Opas Sirikunchittavorn */

#define LED1_PIN 11 // LED pin as pin 11int incomingByte = 0; // for incoming serial data.int delayTime = 100; // Initial value of delay time.

void setup(){ pinMode(LED1_PIN, OUTPUT); // set pin 11 as OUTPUT Serial.begin(9600); // opens serial port at 9600 bps delay(5000); // Delay for USB enumeration Serial.print("Press 1-5 for control speed of LED :");}

void loop(){ if (Serial.available() > 0) { incomingByte = Serial.read(); // read the incoming byte: // ASCII '1'=49, '2'=50, '3'=51, '4'=52 and '5'=53 // calculate new delay time if(incomingByte >= 49 && incomingByte <=53) { // echo to user Serial.write(incomingByte); Serial.println(); delayTime=(incomingByte-48)*100; } Serial.print("Press 1-5 for control speed of LED :"); } digitalWrite(LED1_PIN, HIGH); // Turn on LED1 delay(delayTime); // wait for delayTime digitalWrite(LED1_PIN, LOW); // Turn off LED1 delay(delayTime); // wait for delayTime}

ผลการทํ างานของโปรแกรมที่ 4-7 แสดงได ดั งรู ปท่ี 4-13 โปรแกรมนี้ จะพิ มพ ข อความ Press 1-5 forcontrol speed of LED : ออกทางพอร ตอนุ กรม แล วรอให ผู ทดลองกดปุ ม 1 ถึ ง 5 ที่ แป นคี ย บอร ด โดยกด 1คื อให LED ติ ด 0.1 วิ นาที และดั บ 0.1 วิ นาที และถ ากด 5 จะทํ าให LED ติ ด 0.5 วิ นาที และดั บ 0.5 วิ นาที ถ าไม ใช ปุ ม 1 ถึ ง 5 โปรแกรมจะไม ตอบสนอง

เมื่ อกดแล วโปรแกรมจะส งรหั ส ASCII ของปุ มนี้ กลั บคื นเพื่ อแจ งผู ทดลอง แล วนํ าค าที่ ได ไปคํ านวณค าหน วงเวลาการติ ดดั บของ LED

Unicon 101

ที่ หน าต าง Serial Monitor ของ Arduino เมื่ อต องการส งข อความ ให พิ มพ ข อความที่ ต องการในช องว างด านบน เมื่ อพิ มพ เสร็ จให คลิ กปุ ม Send

ค ารหั ส ASCII ของตั วอั กษร 1,2,3,4 และ 5 คื อ 49,50,51,52 และ 53 ตามลํ าดั บ ในการคํ านวณค าหน วงเวลาของฟ งก ชั่ น delay() ทํ าได โดยนํ าค ารหั ส ASCII ของตั วอั กษรลบด วย 48 แล วนํ าค าที่ ได คู ณด วย 100ซึ่ งมี สู ตรดั งนี้

delayTime=(incomingByte-48)*100;

การตรวจจั บอิ นพุ ตจากการกดปุ ม 1 ถึ ง 5 ของผู ใช งาน ทํ าได โดยใช คํ าสั่ ง if โดยกํ าหนดเงื่ อนไขดั งนี้ if(incomingByte >= 49 && incomingByte <=53)

เงื่ อนไขของคํ าสั่ งนี้ จะเป นจริ งเมื่ อค าของข อมู ลที่ รั บได มากกว าหรื อเท ากั บ 49 และต องน อยกว าหรื อเท ากั บ 53 จึ งจะคํ านวณค าหน วงเวลาใหม ถ าเป นปุ มอื่ น เงื่ อนไขของคํ าสั่ ง if เป นเท็ จ จะกํ าหนดให ข ามส วนคํ านวณค าหน วงเวลาไป

ร ูปที ่ 4-13 ผลการท ํางานของโปรแกรมที ่ 4-7

พิ มพ ข อความที่ นี่ 1

คลิ กเพ่ื อส ง2

102 Unicon

4.3.1 คํ าอธิ บายและการเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น

4.3.1.1 int analogRead(pin)

อ านค าจากขาพอร ตที่ กํ าหนดให เป นอิ นพุ ตอะนาลอก Unicon มี วงจรแปลงสั ญญาณอะนาลอกเป นดิ จิ ตอลความละเอี ยด 10 บิ ต ทํ าให แปลงค าแรงดั นอิ นพุ ต 0 ถึ ง +5V ให เป นข อมู ลตั วเลขจํ านวนเต็ ม ระหว าง 0ถึ ง 1,023


pin - หมายเลขของขาอิ นพุ ตอะนาลอก มี ค า 0 ถึ ง 11 หรื อเป นตั วแปรที่ ใช แทนค า 0 ถึ ง 11

ค าที่ ส งกลั บ

เลขจํ านวนเต็ มจาก 0 ถึ ง 1023

หมายเหตุ

สํ าหรั บขาที่ เป นอิ นพุ ตอะนาลอกไม จํ าเป นต องประกาศแจ งว าเป นอิ นพุ ตหรื อเอาต พุ ต

ตั วอย างที่ 4-10int ledPin = 31; // LED connected to digital pin 13

int analogPin = 3; // potentiometer connected to analog pin 3

int val = 0; // variable to store the read value

int threshold = 512; // threshold

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the digital pin 31 as output

}

void loop()

{

val = analogRead(analogPin); // read the input pin

if (val >= threshold)

{

digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED on

}

else

{

digitalWrite(ledPin, LOW); // LED off

}

}

ต ัวอย างนี ้จะสั ่งให ขา 31 เป น HIGH เมื ่ออ านค าจากขา analogPin แล วม ีค ามากกว าหร ือเท าก ับค าเงื ่อนไขที ่ก ําหนดไว (ในต ัวอย าง ค าเงื ่อนไขหร ือ threshold = 255) ทํ าให LED ที่ ต ออยู ติ ดสว าง แต ถ าม ีค าน อยกว า ขา31 จะเป น LOW ทํ าให LED ดั บ

Unicon 103

4.3.1.2 analogWrite(pin, value)

ใช ในการเขี ยนค าอะนาลอกไปยั งขาพอร ตที่ กํ าหนดไว เพื่ อสร างสั ญญาณ PWM


pin - หมายเลขขาพอร ตของโมดู ล POP-MCU

value - เป นค าดิ วตี้ ไซเกิ ลมี ค าระหว าง 0 ถึ ง 255

เมื ่อค าเป น 0 แรงด ันของขาพอร ตที่ กํ าหนดจะเป น 0V เมื ่อมี ค าเป น 255 แรงดั นที่ ขาพอร ตจะเป น +5Vสํ าหรั บค าระหว าง 0 ถึ ง 255 จะทํ าให ขาพอร ตที่ กํ าหนดไว มี ค าแรงดั นเปลี่ ยนแปลงในย าน 0 ถึ ง 5V


เลขจํ านวนเต็ มจาก 0 ถึ ง 255


ขาพอร ตที่ ใช สร างสั ญญาณ PWM ด วยฟ งก ชั่ น analogWrite () ซึ่ งก็ คื อ ขา 3, 5, 9, 10 และ11จะพิ เศษจากขาที่ เป นพอร ตดิ จิ ตอลปกติ คื อ ไม ต องกํ าหนดค าเพื่ อเลื อกเป น INPUT หรื อ OUTPUT

ค าความถี่ ของสั ญญาณ PWM มี ค าประมาณ 490Hz

คํ าสั่ ง analogWrite ทํ างานกั บขา 3, 5, 9, 10, 11 เท านั้ น สํ าหรั บขาอื่ นๆ จะต องเขี ยนค าดิ จิ ตอลเป นกํ าหนดเป น 0 หรื อ 5V

ผู ใช งานสามารถนํ าส ัญญาณที ่ได จากคํ าสั ่งนี ้ไปใช ในการปร ับความสว างของ LED หร ือต อขยายกระแสเพื่ อต อปรั บความเร็ วของมอเตอร ได หลั งจากเรี ยกใช คํ าสั่ งนี้ ที่ ขาพอร ตที่ กํ าหนดจะมี สั ญญาณ PWM ส งออกมาอย างต อเนื ่อง จนกว าจะเร ียกใช คํ าสั ่ง analogWrite (หร ือเร ียกค ําสั ่ง digitalRead หร ือ digitalWriteที่ ขาเดี ยวกั น)

ตั วอย างที่ 4-11int ledPin = 11; // LED connected to digital pin 11

int analogPin = 0; // potentiometer connected to analog pin 0

int val = 0; // variable to store the read value

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets the pin as output

}

void loop()

{

val = analogRead(analogPin); // read the input pin

analogWrite(ledPin, val / 4); // analogRead values go from 0 to 1023,// analogWrite values from 0 to 255

}

ตั วอย างนี้ จะควบคุ มความสว างของ LED ที่ ต อกั บขา 11 ให เป นไปตามค าที่ อ านได จากตั วต านทานปรั บค าได ที่ ต อกั บขา A0 (ตรงกั บขา 18)

104 Unicon

4.3.2 การทดลองอิ นพุ ตอะนาลอกของ Unicon

ภายในไมโครคอนโทรลเลอร ATmega32U4 บนบอร ด Unicon ม ีวงจรแปลงส ัญญาณอะนาลอกเป นด ิจ ิตอล ความละเอ ียด 10 บ ิต จํ านวน 12 ช อง ซึ ่งได กํ าหนดขาต อเป น A0 ถ ึง A11

วงจรแปลงสั ญญาณอะนาลอกเป นดิ จิ ตอลมี ความละเอี ยด 10 บิ ต ทํ าหน าที่ แปลงแรงดั นอิ นพุ ต 0 ถึ ง5V เป นค าเลขจํ านวนเต็ ม 0 ถึ ง 1023

ฟ งก ชั่ นสํ าหรั บอ านค าจากอิ นพุ ตอะนาลอกคื อanalogRead()

โดยค าในวงเล็ บคื อหมายเลขของช องสั ญญาณท่ี ต องการอ านค า (0 ถึ ง 11) เมื่ อฟ งก ชั่ นทํ างานเสร็ จจะคื นค าเป นเลขจํ านวนเต็ ม (int) จาก 0 ถึ ง 1,023

ถ าต องการคํ านวณเป นค าแรงดั นที่ มี หน วยเป นโวลต (Volt : V) กระทํ าได จากความสั มพั นธ ดั งนี้

volt = ค าที่ อ านได x 5 /1023

ร ูปที ่ 4-14 วงจรทดลองอ านค าอ ินพุ ตอะนาลอกเพ่ื อส งไปแสดงท่ี คอมพิ วเตอร

1

Unicon port

A0/18


+5V

VR110k

Potentiometer

A

ZX-POTHZX-POTV

A

POTENTIOMETER

Unicon 105

4.3.2.1 การทดลองอ านค าอิ นพุ ตอะนาลอกและส งค าออกพอร ตอนุ กรม

ในการทดลองน้ี จะต องต อวงจรเพิ่ มเติ มคื อ ตั วต านปรั บค าได ที่ ต อกั บกั บไฟเลี้ ยง +5V และกราวน โดยมี วงจรดั งรู ปที่ 4-14 ซึ่ งสามารถใช แผงวงจร ZX-POTV หรื อ ZX-POTH ต อเข ากั บบอร ด Unicon ได ทั นที

สํ าหรั บโปรแกรมทดลองแสดงในโปรแกรมที่ 4-8

จากการทํ างานของโปรแกรมที่ 4-8 พบว าตั วโปรแกรมจะส งผลการแปลงสั ญญาณอะนาลอกซึ่ งก็ คื อค าแรงดั นไฟตรงเป นข อมู ลดิ จิ ตอลของเลขจํ านวนเต็ มจาก 0 ถึ ง 1023

ถ าต องการให ส งข อมู ลเป นค าของแรงดั นในหน วยโวลต (V) ที่ มี การแสดงเป นตั วเลขทศนิ ยมออกทางพอร ตอนุ กรม จะต องมี การแก ไขโปรแกรมเล็ กน อย ดั งแสดงโปรแกรมที่ แก ไขแล วในโปรแกรมที่ 4-9

ในโปรแกรมที่ 4-9 นี้ การคํ านวณเพื่ อแปลงค าที่ อ านได จากอิ นพุ ต A0 ให เป นแรงดั น หากใช สู ตรtemp = analogValue*4.0/1023;

จะได ค าแรงดั นเป นตั วเลขทศนิ ยม เสร็ จแล วให นํ าค าที่ ได ไปเข าฟ งก ชั่ น sprintf() เพื่ อแปลงค าตั วเลขให เป นตั วอั กษร จากการทดลองพบว า ฟ งก ชั่ น sprintf() ของ Arduino ไม สามารถใช กั บตั วแปรเลขทศนิ ยมได จึ งต องดั ดแปลงสู ตรการแปลงค าเป นแรงดั น ดั งนี้

temp = analogValue*4.0/1023*1000;

คํ าตอบที่ ได เป นเลขจํ านวนเต็ มจาก 0000 (0V) ถึ ง 5000 (5 V) แล วจึ งแปลงเป นข อความและส งออกพอร ตอนุ กรมที ละตั วอั กษร โดยต องใส ตํ าแหน งของจุ ดทศนิ ยมให ถู กต อง

เมื่ อเปรี ยบเที ยบขนาดไฟล ที่ ได หลั งการคอมไพล ของโปรแกรมที่ 4-8 และ 4-9 พบว า ไฟล มี ขนาดใหญ ขึ้ นจาก 2,726 ไบต เป น 5,166 ไบต เนื่ องจากมี การเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น sprintf เพื่ อแปลงตั วเลขให เป นข อความก อน ดั งนั้ นในการใช งานไมโครคอนโทรลเลอร จึ งนิ ยมส งเป นข อมู ลดิ บ แล วให ฝ งรั บซึ่ งก็ คื อคอมพิ วเตอร นํ าข อมู ลนี้ ไปคํ านวณต อ

โปรแกรมที่ 4-8 ไฟล AnalogIn01.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino สํ าหรั บอ านค าอิ นพุ ตอะนาลอกแล วส งข อม ูลที ่ได จากการแปลงส ัญญาณออกไปที ่พอร ตอน ุกรม

/* Code for read analog input at An 0 and send to serial port. * File : AnalogIn01.ino * By : Opas Sirikunchittavorn */#define ANALOG_PIN 0 // Analog input at pin An 0.int analogValue = 0; // Variable for store analog value

void setup(){ Serial.begin(9600); // set serial port at 9600 bps}

void loop(){ analogValue = analogRead(ANALOG_PIN); // Read analog input at pin An 0. Serial.print("Analog input0 = "); // Send string to serial port. Serial.println(analogValue); // Send analog value to serial port. delay(200); // Delay 0.2 second.}

106 Unicon

โปรแกรมที ่ 4-9 ไฟล AnalogIn02.pde โปรแกรมภาษา C ของ Arduinoส ําหร ับอ านค าอ ินพุ ตอะนาลอกแล วท ําการแปลงเป นค าแรงด ันเพ่ื อส งออกไปย ังพอร ตอน ุกรม

/* Code for read analog input at An 0, convert to voltage input * and send to serial port. * File : AnalogIn02.pde (Size after compile 5166 bytes) * By : Opas Sirikunchittavorn */

#include <stdio.h> // include file stdio.h for function sprintf()#define ANALOG_PIN 0 // Analog input at pin An 0.int analogValue = 0; // variable to store analog value

void setup(){ Serial.begin(9600); // set serial port at 9600 bps}

void loop(){ char str[5]; // Declare string variable int temp; // Temporary variable. analogValue = analogRead(ANALOG_PIN); // Read analog input at pin An 0. temp = analogValue*4.0/1023*1000; // convert to volt and scale *1000 sprintf(str,"%4d",temp); // convert interger to string Serial.print("Analog input0 = "); // print string Serial.print(str[0]); // print voltage in first digit Serial.print("."); if(str[1]==' ') Serial.print("0"); else Serial.print(str[1]); // print voltage in 3rd digit (0.1 volt) if(str[2]==' ') Serial.print("0"); else Serial.print(str[2]); // print voltage in 4th digit (0.01 volt) Serial.print(str[3]); // print voltage in 5th digit (0.001 volt) Serial.println(" Volt"); delay(200); // wait 0.2 second}

รู ปที่ 4-15 ผลการทํ างานของโปรแกรมที่ 4-8 แสดงผ านหน าต าง Serial Terminal ของ Arduino IDE

Unicon 107

รู ปที่ 4-16 ผลการทํ างานของโปรแกรมที่ 4-9 แสดงผ านหน าต าง Serial Terminal ของ Arduino IDE

แผงวงจรตั วต านทานปรั บค าได แบบแกนหมุ น : ZX-POTH และ ZX-POTV

ใช กํ าหนดแรงดั น 0 ถึ ง +5V ตามการหมุ นแกน นํ าไปใช วั ดค ามุ มและระยะทางได มี แบบตั วตั้ งและตั วนอน ให เอาต พุ ต 2 แบบคื อ แรงดั นมากขึ้ นเมื่ อหมุ นทวนเข็ มนาฬิ กา หรื อ ตามเข็ มนาฬิ กา

เมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกาแรงดันที่ไดจะมากขึ้น

เมื่อหมุนตามเข็มนาฬิกาแรงดันที่ไดจะมากขึ้น

Potentiometer

A เมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกาแรงดันที่ไดจะมากขึ้น

เมื่อหมุนตามเข็มนาฬิกาแรงดันที่ไดจะมากขึ้น

A

POTENTIOMETER

แบบตัวตั้ง

แบบตัวนอน

A ZX-POTV/POTH

10kB

+

S

+

S

Unicon-Note4/1

108 Unicon

ร ูปที ่ 4-17 วงจรที ่ใช ในการอ านค าอิ นพุ ตอะนาลอกเพ่ื อควบค ุมการกะพร ิบของ LED

/* Code for read analog input at An 0, used analog value to control blink rate of LED * By : Opas Sirikunchittavorn */

#define LED1_PIN 2 // LED1 connect at Di 2#define ANALOG_PIN 0 // Analog input at pin An 0.int analogValue = 0;

void setup(){ pinMode(LED1_PIN,OUTPUT);}void loop() { analogValue = analogRead(ANALOG_PIN); // read analog input at pin an 0 digitalWrite(LED1_PIN,HIGH); // Turn on LED1 delay(analogValue); // delay time = analogValue digitalWrite(LED1_PIN,LOW); delay(analogValue);}

4.3.2.2 ทดลองอ านค าอิ นพุ ตอะนาลอกเพื่ อควบคุ มความเร็ วในการกะพริ บของ LED

ในต ัวอย างนี ้เป นการอ านค าแรงด ันที ่ขา A0 แล วน ําค าที ่ได จากการแปลงส ัญญาณอะนาลอกเป นด ิจ ิตอลของUnicon ไปปร ับความเร ็วของการกะพร ิบของ LED ที ่ขา 11 ด วยการปร ับค าหน วงเวลาของฟ งก ชั ่น delay()ท ําให LED ต ิด-ด ับได นาน 0 ถ ึง 1.023 ว ินาท ี วงจรทดลองแสดงด ังร ูปที ่ 4-18 โปรแกรมทดลองค ือโปรแกรมที ่ 4-10

โปรแกรมที ่ 4-10 ไฟล AnalogIn03.ino สํ าหร ับอ านค าอะนาลอกเพ่ื อควบค ุมการกะพร ิบของ LED

1

Unicon port

+5V

VR110k

Potentiometer

A

ZX-POTH

ZX-LED

+

S

11

R1510

LED1A0/18


Unicon 109

4.3.2.4 การทดลองเอาต พุ ตอะนาลอกของบอร ด Unicon

ใน Arduino ม ีฟ งก ชั ่น analogWrite() ทํ าให สร างส ัญญาณอะนาลอกส งออกทางขาพอร ตเอาต พ ุตได โดยอาศ ัยเทคนิ คการสร างส ัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) หร ือส ัญญาณมอด ูเลชั ่นทางความกว างพ ัลส ผู ใช งานสามารถปร ับค าดิ วตี ้ไซเก ิลของส ัญญาณพ ัลส ได ระหว าง 0 ถ ึง 255 เมื ่อค าเป น 0 แรงดั นของขาพอร ตที ่ก ําหนดไว จะม ีค าเป น 0V หากม ีค าเป น 255 แรงดั นที ่ขาพอร จะเป น +5V ส ําหร ับค า 0 ถ ึง 255 จะท ําให ขาที ่กํ าหนดไว ม ีค าแรงดั นเปลี ่ยนแปลงสล ับไปมาระหว าง 0 และ 5V ถ าม ีค าส ูง ช วงเวลาที ่ขาพอร ตนั ้นมี แรงดั น 5V จะนานขึ ้น

ถ าค าเป น 51 สั ญญาณพั ลส จะมี ระดั บสั ญญาณ +5V เป นเวลานาน 20% ของคาบเวลา และมี แรงดั น0V นาน 80% ของคาบเวลา หรื อมี ค าดิ วต้ี ไซเกิ ลเท ากั บ 20%นั่ นเอง

ถ ามี ค าเป น 127 สั ญญาณพั ลส จะมี ระดั บสั ญญาณ +5V เป นเวลานานครึ่ งหนึ่ งของคาบเวลา และ 0Vนานครึ่ งหนึ่ งของคาบเวลา หรื อมี ค าดิ วต้ี ไซเกิ ล 50%

ถ ามี ค าเป น 191 นั่ นคื อ สั ญญาณพั ลส จะมี ระดั บสั ญญาณ +5V เป นเวลานานสามส วนสี่ ของคาบเวลาและมี แรงดั น 0V นานหนึ่ งส วนสี่ ของคาบเวลา หรื อมี ค าดิ วต้ี ไซเกิ ล 75%

ในรู ปที่ 4-18 แสดงสั ญญาณ PWM ที่ ค าดิ วต้ี ไซเกิ ลต างๆ

รู ปที่ 4-18 แสดงสั ญญาณ PWM ที ่ค าดิ วตี้ ไซเกิ ลต างๆ

20%

50%

75%

ดิ วตี้ ไซเกิ ลของสั ญญาณพั ลส

คํ านวณได จาก 100%T

tD w

โดยที่ tw คื อความกว างของพั ลส T คื อ คาบเวลาของสั ญญาณพั ลส 1 ลู กการเปลี่ ยนแปลงดิ วตี้ ไซเกิ ลไม ส งผลต อความถี่ ของสั ญญาณแต อย างใดT

tW

Unicon-Note4/2

110 Unicon

รู ปที ่ 4-19 วงจรทดสอบการทํ างานของฟ งก ชั่ น analogWrite()

โปรแกรมที ่ 4-11 ไฟล AnalogOut.ino โปรแกรมภาษา C ของ Arduino ส ําหร ับควบค ุมความสว างของLED ด วยส ัญญาณ PWM

/* Code for fading LED at pin 11 by used analogWrite() function. * By : Opas Sirikunchittavorn */

#define LED_PIN 11 // LED1 connected to digital pin 11int value = 0; // variable to keep the actual value

void setup(){}

void loop(){ for(value = 0 ; value <= 255; value+=5) // fade in (from min to max) { analogWrite(LED_PIN, value); // sets the value (range from 0 to 255) delay(30); // waits for 30 milliseconds to see the dimming effect } for(value = 255; value >=0; value-=5) // fade out (from max to min) { analogWrite(LED_PIN, value); delay(30); }}

1

Unicon port

ZX-LED

+

S

11

R1510

LED1


Unicon 111

ค าแรงดั นของส ัญญาณพ ัลส จะได เป นค าเฉลี ่ยของส ัญญาณพั ลส ซึ่ งสามารถค ํานวณได จากความส ัมพ ันธ ทางคณิ ตศาสตร ต อไปน้ี

Outout_voltage = (on_time / off_time) * max_voltage

เราสามารถนํ าสั ญญาณ PWM ที่ ได จากคํ าสั่ ง analogWrite() นี้ ไปปรั บความสว างของ LED หรื อต อขยายกระแสเพื่ อควบคุ มความเร็ วของมอเตอร ไฟตรงได หลั งจากเรี ยกใช คํ าสั่ งนี้ แล วขาพอร ตที่ กํ าหนดจะมี สั ญญาณ PWM ส งออกมาอย างต อเนื่ อง จนกว าจะมี การเรี ยกใช คํ าสั่ ง analogWrite ในรอบใหม หรื อเรี ยกคํ าสั่ ง digitalRead หรื อ digitalWrite ที่ ขาพอร ตเดี ยวกั น

ฮาร ดแวร Arduino Leonardo และ Unicon มี ขาพอร ตที่ ทํ าหน าที่ เป นเอาต พุ ตอะนาลอกได 5 ขา คื อ ขา3, 5, 9, 10 และ 11

การสั ่งให ขาพอร ตเป นเอาต พ ุตอะนาลอก จะต องสั ่งผ านฟ งก ชั ่น analogWrite() ม ีร ูปแบบดั งนี ้analogWrite(pin,value);

เมื่ อ pin คื อ หมายเลขขาพอร ตที่ ต องการ (3, 5, 9, 10 และ 11)

value คื อ ค าดิ วตี้ ไซเกิ ลที่ ต องการ ค าจาก 0 ถึ ง 255

การทดลองนี้ จะสาธิ ตการใช ฟ งก ชั่ น analogWrite()โดยมี วงจรทดลองแสดงดั งรู ปที่ 4-19 ส วนโปรแกรมแสดงในโปรแกรมที ่ 4-11 โดยกํ าหนดให ขา 11 ทํ างานเป นขาพอร ต PWM เพื ่อสร างส ัญญาณ PWM ที ่ม ีค าด ิวตี ้ไซเก ิลจาก 0 ถ ึง 255 ท ําให LED ที ่ต ออยู ม ีการต ิดสว างไล จากด ับไปสว างที ่ส ุด จากนั ้นเปลี ่ยนค าด ิวตี ้ไซเก ิลเป นจาก 255 ลดลงไปถ ึง 0 ทํ าให LED ที ่ต ิดสว างที ่ส ุด ค อยๆ หรี ่ลงจนดั บ จากนั ้นการท ํางานจะวนกล ับไปขั บLED ให ต ิดสว างอ ีกครั ้ง

4.3.2.5 การทดลองเอาต พุ ตอะนาลอกของบอร ด Unicon เพื่ อขั บ LED 3 สี

อี กหนึ่ งตั วอย างการใช งานเอาตค พุ ตอะนาลอกสร างสั ญญาณ PWM ที่ น าสนใจคื อ การขั บ LED 3 สี RGB (Red, Green, Blue หรื อสี แดง, สี เขี ยว และสี นํ้ าเงิ น) เพื่ อสร างแสงสี ต างๆ จากการผสมของแสงจาก LEDแต ละสี ในตั วถั งเดี ยวกั น

RED

GREEN

ZX-LED3C O

BLUE

จุดรับสัญญาณขับLED สีเขียว

จุดรับสัญญาณขับLED สีแดง

จุดรับสัญญาณขับLED สีน้ําเงิน

ร ูปที ่ 4-20 แผงวงจร ZX-LED3C และจุ ดต อส ัญญาณ

แผงวงจร LED 3ส ีที ่ใช ในการทดลองนี ้ค ือZX-LED3C แผงวงจรไฟแสดงผลหลายส ี ม ีหน าตาของบอร ดแสดงในรู ปที่ 4-20 และวงจรสมบู รณ แสดงในรู ปที่ 4-21 ใช LED แม ส ีแสง 3 ส ีค ือ ส ีแดง,เข ียว และนํ ้าเง ินที ่บรรจ ุรวมอยู ในต ัวถ ังเด ียวก ัน ม ีขาร วมเป นขาแคโทด ในการแสดงผลสามารถผสมให เก ิดแสงส ีต างๆ ได ด วยการป อนแรงด ันไฟตรงเข าที ่ช องอ ินพ ุตส ีแดง (R - Red), เข ียว (G - Green) และนํ ้าเง ิน (B - Blue) ด วยแรงดั นที ่ป อนให แก LED ทั ้ง 3ต ัวที ่แตกต างก ันจะท ําให LED เปล งแสงส ีที ่เก ิดจากการผสมก ันของ LED 3 ส ีที ่อยู ภายใน

112 Unicon

ร ูปที ่ 4-21 วงจรของ ZX-LED3C แผงวงจรไฟแสดงผลหลายสี

1

Unicon port


13511

LED1RGB

R1680

R2330

R3510

RED

GREEN

ZX-LED3C O

BLUE

11 5 13สญัญาณ PWMสําหรับขับ LED สีเขียว

สญัญาณ PWMสําหรับขับ LED สีแดง

RBG

com

สัญญาณ PWMสําหรับขับ LED สีน้ําเงนิ

Q1KRC102

(DTC114)

RR680

RG330

Q3KRC102

(DTC114)

RB510

RED GREEN BLUE

LED1RGB

CommonCathode

R G B

Q4KRA102

(DTA114)

Q5KRA102

(DTA114)

Q6KRA102

(DTA114)

Q2KRC102

(DTC114)

+V

รู ปที่ 4-22 วงจรทดลองขั บ LED 3 สี ด วยสั ญญาณ PWM โดยใช บอร ด Unicon

Unicon 113

// Init the Pins used for PWMconst int redPin = 13; // Set pin 13 for driving the red LEDconst int greenPin = 11; // Set pin 11 for driving the green LEDconst int bluePin = 5; // Set pin 13 for driving the blue LEDint Level; // Declare the level counterint LevelR; // Declare the red LED level variableint LevelG; // Declare the green LED level variableint LevelB; // Declare the blue LED level variable

void setup(){ // Set all LED pin as output pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT); analogWrite(redPin, 200); // Start witg red color 0.3 second delay(300); Level=0; // Clear counter}

void loop(){ Level++; // Increase counter LevelR = Level + 200; // Define red LED level LevelG = Level; // Define green LED level LevelB = Level; // Define blue LED level analogWrite(redPin, LevelR); // Send PWM signal to red LED analogWrite(bluePin, LevelB); // Send PWM signal to blue LED analogWrite(greenPin, LevelG);// Send PWM signal to green LED delay(50); if (Level > 255) // Check maximum value of PWM { Level = 0; // Clear counnter analogWrite(redPin, 200); // Drive red LED again delay(300); }}

การทํ างานของโปรแกรม

เริ่ มต นด วยการกํ าหนดให ขาพอร ตที่ ใช ในการขั บ LED เป นเอาต พุ ตด วยคํ าสั่ ง pinMode จากนั้ นขั บ LED ให แสดงสี แดง แล วเข าสู ลู ปของโปรแกรมเพื่ อเริ่ มต นผสมแสงสี อื่ นเข าไป ด วยการป อนสั ญญาณPWM ไปยั งจุ ดต อรั บสั ญญาณของ LED แต ละสี โดยใช คํ าสั่ ง analogWrite โดยวนป อนค าสํ าหรั บแสงสี เข ียวและนํ ้าเงิ น ตั ้งแต 0 ถึ ง 255 ในการทํ างานจร ิง จะเห็ น LED ข ับแสงสี แดง ครู หนุ งจากนั้ นจะเริ่ มเปลี ่ยนเป นสี เขี ยว เขี ยวอมฟ า จนกลายเป นสี ขาว แล ววนกลั บมาเป นสี แดงเพื่ อเรี่ มรอบการแสดงผลใหม

โปรแกรมที ่ 4-12 ไฟล PWM_LED3C.ino โปรแกรมภาษา C/C++ ของ Arduino สํ าหร ับขั บ LED 3 สี ด วยส ัญญาณ PWM

114 Unicon

LED แต ละสี มี วงจรขั บแยกกั นอิ สระ ซึ่ งใช ทรานซิ สเตอร เบอร KRA102 และ KRC102 ทํ างานร วมก ัน ต ัวต านทานที ่ใช ในการจํ ากั ดกระแสของ LED แต ละส ีจะแตกต างก ัน ทั ้งนี ้เพื ่อให เมื ่อป อนแรงดั น +5V ให แก LED ทั้ ง 3 สี แล ว จะทํ าให เกิ ดการรวมแสงสี เป นแสงสี ขาว

วงจรทดลองแสดงในรู ปที่ 4-22 และโปรแกรมสํ าหรั บทดสอบแสดงในโปรแกรมที่ 4-12 การทํ างานหลั กๆ ของโปรแกรมคื อ สร างสั ญญาณ PWM ที่ มี ค าดิ วต้ี ไซเกิ ลต างกั น เพื่ อนํ าไปขั บ LED แต ละสี เพื่ อให ได แสงสี ตามที่ ต องการ

4.3.2.6 การตรวจสอบขาของ LED 3 สี 4 ขา

ในกรณี ที่ ทํ าการทดลองโดยใช LED 3 สี 4 ขาแบบปกติ จะต องทํ าการตรวจสอบขาของ LED ก อนเนื่ องจาก LED 3 สี 4 ขานี้ มี การจั ดขาที่ แตกต างกั นไปในแต ละผู ผลิ ต ทั้ งยั งแตกต างกั นทั้ งชนิ ดแอโนดร วมกั บแคโทดร วม

(1) ตรวจสอบก อนว า LED 3 สี ที่ ใช เป นแบบแอโนดร วมหรื อแคโทดร วม โดยต อขาร วมหรื อขาคอมมอน (common) ซึ่ งเป นขาที่ ยาวสุ ดเข ากั บไฟเลี้ ยง +3V หรื อ +3.3V หรื อ +5V ต องต ออนุ กรมกั บตั วต านทานประมาณ 330 ถึ ง 510 ก อน เพื่ อจํ ากั ดกระแสไฟฟ าไม ให ไหล ผ าน LED มากเกิ นไป รวมถึ งป องกั นในกรณี ที่ ต อกลั บขั้ วด วย จากน้ั นให ต อขาที่ เหลื อเข ากั บกราวด ที ละขา ดั งรู ป

(1.1) ถ า LED ต ิดสว างในการต อท ุกขา สร ุปได ว า LED ต ัวน้ั นๆ เป นแบบแอโนดร วม ให ตรวจสอบต อว าขาใดเป น ขาแคโทดของ LED ส ีใด

(1.2) ถ า LED ต ิดจากการต อคู ใดคู หนึ่ ง อาจเป นเพราะต ําแหน งขาร วมผ ิด โดยขาที่ ต อเข ากั บกราวด แล ว LED ติ ด อาจเป นขาแคโทดร วม

(1.3) ถ า LED ไม ติ ดเลยในทุ กกรณี ให ทํ าต อในขั้ นตอนที่ (2)

Unicon 115

(2) ต อขาร วมเข ากั บกราวด ผ านตั วต านทานประมาณ 330 ถึ ง 510 ส วนขาที่ เหลื อต อกั บ +3V หรื อ+3.3V หรื อ +5V โดยให ต อที ละขา เพื่ อดู ว า LED ติ ดหรื อไม (ติ ดเป นสี ใดก็ ได )

(2.1) ถ า LED ติ ดสว างในการต อทุ กขา สรุ ปได ว า LED ตั วน้ั นๆ เป นแบบแคโทดร วม ให ตรวจสอบต อว าขาใดเป นขาแอโนดของ LED สี ใด

(2.2) ถ า LED ติ ดจากการต อคู ใดคู หนึ่ งเท านั้ น (ติ ดกรณี เดี ยว) อาจเกิ ดจากตํ าแหน งขาร วมผิ ด โดยขาที่ ต อเข ากั บไฟเลี้ ยงแล วทํ าให LED ติ ด อาจเป นขาแอโทดร วม

(2.3) ถ า LED ไม ติ ดเลยในทุ กกรณี ให กลั บไปทํ าในข้ั นตอนที่ (1)ใหม อี กครั้ ง หรื ออาจสรุ ปได ว าLED ตั วน้ั นๆ เสี ยหายไปแล ว

4.3.2.7 การทดลองใช งานอิ นพุ ตและเอาต พุ ตอะนาลอกของบอร ด Unicon เพื่ อขั บ LED 3 สี

ในตั วอย างการทดลองต อไปนี้ เป นการใช งานอิ นพุ ตอะนาลอกเพื่ อรั บสั ญญาณมาควบคุ มการทํ างานของเอาตค พุ ตอะนาลอกให สร างสั ญญาณ PWM ตามการเปลี่ ยนแปลงค าของอิ นพุ ต โดยเอาต พุ ตของวงจรต อเข ากั บ LED 3 สี หรื อแผงวงจร ZX-LED3C ดั งแสดงวงจรในรู ปที่ 4-23 ด านอิ นพุ ตอะนาลอกของบอร ด Uniconที่ ช อง A0, A1 และ A2 ให ต อเข ากั บ ZX-POTH หรื อ ZX-POTV หรื อตั วต านทานปรั บค าได จํ านวน 3 ตั ว

โปรแกรมสํ าหรั บทดลองแสดงในโปรแกรมที่ 4-13

116 Unicon

ร ูปที ่ 4-23 วงจรทดลองข ับ LED3 สี ด วยสั ญญาณ PWM โดยร ับการกํ าหนดค าจากส ัญญาณอ ินพุ ตอะนาลอก

Unicon 117

โปรแกรมที่ 4-13 ไฟล PWM_AnalogLED3C.ino โปรแกรมภาษา C/C++ ของ Arduino สํ าหรั บขั บLED 3 สี ด วยสั ญญาณ PWM ที ่เปลี ่ยนแปลงตามส ัญญาณอ ินพ ุตอะนาลอก

// Init the Pins used for PWMconst int redPin = 13;const int greenPin = 11;const int bluePin = 5;

// Init the Pins used for 10K potsconst int redPot = 0;const int greenPot = 1;const int bluePot = 2;

// Init our Varsint RedValue;int GreenValue;int BlueValue;

void setup(){ pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT);}

void loop(){// Read the voltage on each analog pin then scale down to 0 to 255 RedValue = (map(analogRead(redPot), 0, 1023, 0, 255)); BlueValue = (map(analogRead(bluePot), 0, 1023, 0, 255)); GreenValue = (map(analogRead(greenPot), 0, 1023, 0, 255));

// Write the color to each pin using PWM analogWrite(redPin, RedValue); analogWrite(bluePin, BlueValue); analogWrite(greenPin, GreenValue);}

การทํ างานของโปรแกรม

เริ่ มต นด วยการกํ าหนดให ขาพอร ตที่ ใช ในการขั บ LED เป นเอาต พุ ตด วยคํ าสั่ ง pinMode จากนั้ นอ านค าของสั ญญาณอิ นพุ ตอะนาลอกจากขา A0 ถึ ง A2 แล วทํ าการปรั บค าจาก 0 ถึ ง 1023 เป นค า 0 ถึ ง255 ด วยคํ าสั่ ง map แล วนํ ามาเก็ บไว ในตั วแปร RedValue, GreenValue และ BlueValue ตามลํ าดั บ

จากนั ้นท ําการสร างส ัญญาณ PWM ออกไปย ังขาเอาต พ ุตอะนาลอกทั ้ง 3 ขา ด วยค ําสั ่ง analogWrite

ดั งนั้ น LED จะขั บแสงสี ต างๆ ตามสั ญญาณ PWM ที่ เปลี่ ยนแปลงตามการปรั บค าของตั วต านทานที่ อิ นพุ ตอะนาลอก

118 Unicon

4.4.1 unsigned long millis()

คื นค าเป นค าเวลาในหน วยมิ ลลิ วิ นาที นั บตั้ งแต Unicon เริ่ มรั นโปรแกรมป จจุ บั น


ค าเวลาในหน วยเป นมิ ลลิ วิ นาที ตั้ งแต เริ่ มรั นโปรแกรมป จจุ บั น คื นค าเป น unsigned long ค าตั วเลขจะเกิ ดการโอเวอร โฟลว (ค าเกิ นแล วกลั บเป นศู นย ) เมื่ อเวลาผ านไปประมาณ 9 ชั่ วโมง

ตั วอย างที่ 4-12long time;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

Serial.print("Time: ");

time = millis();

Serial.println(time); //prints time since program started

delay(1000); // wait a second so as not to

// send massive amounts of data

}

4.4.2 delay(ms)

เป นฟ งก ชั่ นชะลอการทํ างานหรื อหน วงเวลาของโปรแกรมตามเวลาที่ กํ าหนดในหน วยมิ ลลิ วิ นาที


ms - ระยะเวลาที่ ต องการหน วงเวลา หน วยเป นมิ ลลิ วิ นาที (1000 ms เท ากั บ 1 วิ นาที )

ตั วอย างที่ 4-13int ledPin = 31; // LED connected to pin 31

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); // sets as output

}

void loop()

{

digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED on

delay(1000); // waits for a second

digitalWrite(ledPin, LOW); // LED off

delay(1000); // waits for a second

}

จากตั วอย างนี้ กํ าหนดให pin หมายเลข 31 เป นเอาต พุ ต สั่ งให เป น HIGH (LED ติ ด) หยุ ดรอ 1000มิ ลลิ วิ นาที (1 วิ นาที ) แล วสั่ งเป น LOW (LED ดั บ) แล วหยุ ดรอ 1000 มิ ลลิ วิ นาที

Unicon 119

4.4.3 delayMicroseconds(us)

เป นฟ งก ชั่ นชะลอการทํ างานหรื อหน วงเวลาของโปรแกรมตามเวลาที่ กํ าหนดในหน วยไมโครวิ นาที


us - ค าหน วงเวลาในหน วยไมโครวิ นาที (1000 ไมโครวิ นาที = 1 มิ ลลิ วิ นาที และหน่ึ งล านไมโครวิ นาที = 1 วิ นาที )

ตั วอย างที่ 4-16int outPin = 11; // digital pin 11

void setup()

{

pinMode(outPin, OUTPUT); // sets as output

}

void loop()

{

digitalWrite(outPin, HIGH); // sets the pin on

delayMicroseconds(50); // pauses for 50 microseconds

digitalWrite(outPin, LOW); // sets the pin off

delayMicroseconds(50); // pauses for 50 microseconds

}

จากตั วอย างนี้ กํ าหนดให ขา 11 ทํ างานเป นเอาต พุ ตเพื่ อส งสั ญญาณพั ลส ที่ มี คาบเวลา 100 ไมโครวิ นาที ต อเน่ื องตลอดเวลา

ผู ทดลองสามารถอั ปโหลดโปรแกรมนี้ ไปยั งบอร ด Unicon เพื่ อทดสอบการทํ างาน โดยใช ออสซิ ลโลสโคปต อวั ดสั ญญาณที่ จุ ดต อพอร ต 11 ของ Unicon ดั งในรู ปท่ี 4-24

คํ าเตื อน

ฟ งก ชั่ นนี้ สามารถทํ างานอย างแม นยํ าในช วงตั้ งแต 3 ไมโครวิ นาที ขึ้ นไป ไม สามารถประกั นได ว าdelayMicroseconds จะทํ างานได อย างเที่ ยงตรงสํ าหรั บค าหน วงเวลาที่ ตํ่ ากว านี้

เพื่ อให หน วงเวลาได อย างแม นยํ า ฟ งก ชั่ นนี้ จะหยุ ดการทํ างานของอิ นเตอร รั ปต ทํ าให การทํ างานบางอย าง เช น การร ับข อม ูลจากพอร ตอน ุกรม หร ือการเพิ ่มค าที ่จะส งกล ับค ืนโดยฟ งก ชั ่น milis() จะไม เก ิดขึ ้นด ังนั ้นควรจะใช ฟ งก ชั ่นนี ้สํ าหร ับการหน วงเวลาสั ้นๆ ถ าต องการหน วงเวลานานๆ แนะน ําให ใช ฟ งก ชั ่น delay()แทน

120 Unicon

ร ูปที ่ 4-24 แสดงการว ัดส ัญญาณที ่จ ุดต อพอร ตของบอร ด Unicon ในการทดสอบฟ งก ชั ่นหน วงเวลา

รู ปสั ญญาณที่ ได จากการวั ดด วยออสซิ ลโลสโคป จะพบว า ได คาบเวลา 108 ไมโครวิ นาที ซึ่ งคลาดเคลื่ อนจากที่ กํ าหนดไว ในโปรแกรมเล็ กน อย

1

สายวัดของออสซิลโลสโคปปลายปากคีบจับสายตอกราวด

สายกราวด

สายตอกราวด

ขากราวด (GND)

ขา 11

จายไฟ +6Vไมเกิน +9V

Unicon 121

4.4.4 การทดลองใช งานฟ งก ชั่ นหน วงเวลาในการสร างสั ญญาณเสี ยง

การสร างเสี ยงเพื่ อขั บลํ าโพงที่ เป นขดลวดหรื อลํ าโพงแบบเป ยโซ ตั วไมโครคอนโทรลเลอร จะต องสร างสั ญญาณกระแสสลั บที ่กระแสไฟฟ าสามารถไหลกล ับท ิศได จ ึงต องใช สั ญญาณจากไมโครคอนโทรลเลอร 2 เส น หรื อถ าต องการประหยั ดจะใช สั ญญาณเพี ยงเส นเดี ยวก็ ได แต ต องต อตั วเก็ บประจุ อนุ กรมกั บขาเอาต พ ุตที่ ใช ขั บสั ญญาณเสี ยงด วย

ในการทดลองนี้ จะสร างเสี ยงความถี่ 1kHz ออกที่ ลํ าโพงเป ยโซนาน 0.5 วิ นาที แล วเงี ยบ 0.5 วิ นาที สลั บกั นตลอดเวลา โดยใช วงจรในรู ปที่ 4-25 และเขี ยนโปรแกรมได ดั งโปรแกรมที่ 4-14

อุ ปกรณ ที่ เพิ่ มเข ามาในการทดลองน้ี คื อ ZX-SPEAKER แผงวงจรลํ าโพงเป ยโซ มี วงจรภายในแสดงในรู ปที่ 4-26

ส วนด านการเขี ยนโปรแกรม ในการทดลองน้ี มี เป าหมายคื อ สร างสั ญญาณเสี ยงความถี่ 1kHz สั ญญาณจ ึงม ีคาบเวลาเท าก ับ 1 ม ิลล ิว ินาท ี ด ังนั ้นจะต องทํ าให ส ัญญาณที ่ส งไปย ังลํ าโพงเป ยโซมี ระด ับส ัญญาณเป นลอจ ิกสู งหรื อ HIGH หรื อ “1” เป นเวลา 500 ไมโครวิ นาที และเป นลอจิ กต่ํ าหรื อ LOW หรื อ “0” นาน 500 ไมโครวิ นาที สลั บกั นต อเนื่ อง ทํ าได โดยใช คํ าสั่ งดั งนี้

digitalWrite(PIEZO_PIN,HIGH);

delayMicroseconds(500);

digitalWrite(PIEZO_PIN,LOW);


1

Unicon port


SPEAKER O

+ S

+

S

C110F SP1

Piezo

11

ร ูปที ่ 4-25 วงจรทดลองสร างส ัญญาณเสี ยงด วยฟ งก ชั ่นหน วงเวลาของ Arduino

122 Unicon

ในโปรแกรมต องการให เสี ยงความถี่ 1kHz ดั งนาน 0.5 วิ นาที แสดงว าต องให สั ญญาณเกิ ดข้ึ น 500 ลู กด ังนั ้นส วนของโปรแกรมด านบนจะต องท ํางาน 500 ครั ้ง ซึ ่งในโปรแกรมทํ าได โดยใช ค ําสั ่งวนรอบ for() ด ังนี ้

for(i=0;i<500;i++)

เมื่ อต องการให เงี ยบ 0.5 วิ นาที ทํ าได โดยใช คํ าสั่ ง delay(500);

รู ปที่ 4-26 หน าตา, วงจร และข อมู ลทางเทคนิ คของ ZX-SPEAKER แผงวงจรลํ าโพงเป ยโซ

C110/16V

SP1Piezospeaker

S+

K1SOUND

ใช ลํ าโพงเป ยโซ มี อิ มพี แดนซ 32

มี ค าความถี่ เรโซแนนซ ในย าน1 ถึ ง 3kHz

รั บสั ญญาณอิ นพุ ตได สู งสุ ด 5Vp-p

โปรแกรมที่ 4-14 ไฟล Sound1kHz.ino โปรแกรมภาษา C/C++ ของ Arduino สํ าหรั บทดลองสร างส ัญญาณเส ียงอย างง ายก ับบอร ด Unicon

/***********************************************************

* Program drive piezo speaker to sound at 1kHz 0.5 sec

and off 0.5 sec.

* File : Sound1kHz.ino

* By : Opas Sirikunchittaworn

***********************************************************/

#define PIEZO_PIN 11

void setup()

{

pinMode(PIEZO_PIN,OUTPUT); // Piezo speaker at pin 3

}

void loop()

{

int i;

for(i=0;i<500;i++)

{

digitalWrite(PIEZO_PIN,HIGH);


digitalWrite(PIEZO_PIN,LOW);


}

delay(500); // off buzzer 0.5 second.

}

Unicon 123

ใช ระบุ ว าเมื่ อเกิ ดการอิ นเตอร รั ปต จากภายนอกจะให โปรแกรมกระโดดไปยั งฟ งก ชั่ นใด

4.5.1 attachInterrupt(interrupt, function, mode)

ใช ระบุ ว า เมื่ อขาอิ นพุ ตที่ รั บสั ญญาณอ ินเตอร รั ปต จากภายนอกมี การเปลี่ ยนแปลงเก ิดข้ึ น จะกํ าหนดให ซ ีพี ย ูกระโดดไปยั งฟ งก ชั ่นใด โดยบอร ด Unicon มี ขาอ ินพุ ตรั บส ัญญาณอ ินเตอร ร ัปต จากภายนอก 4 ขาค ือ INT0ถึ ง INT3 ซึ่ งตรงกั บขา 3, 2, 0 และ 1 ตามลํ าดั บ ซึ่ งใช งานร วมกั บขา SCL และ SDA (ขาสั ญญาณสํ าหรั บติ ดต ออุ ปกรณ ระบบบั ส I2C), RxD, TxD (ขารั บส งข อมู ลอนุ กรม UART1)

1

INT0 : 3/SCL INT1 : 2/SDAINT2 : 0/RxD INT3 : 1/TxD


ฟ งก ชั่ นท่ี ทํ างานเมื่ อการอิ นเตอร รั ปต จะไม สามารถเรี ยกใช ฟ งก ชั่ น milis() และ delay() ได เมื่ อเกิ ดการตอบสนองอิ นเตอร รั ปต แล ว ดั งนั้ นข อมู ลที่ เข ามาทางขา serial data อาจสู ญหายได


Interrupt - หมายเลขของช องอิ นพุ ตอิ นเตอร รั ปต (เป น int)

function - ฟ งก ชั ่นที ่จะกระโดดไปทํ างานเมื ่อเกิ ดอ ินเตอร ร ัปต ฟ งก ชั ่นนี ้ต องไม ร ับค าพาราม ิเตอร และไม มี การคื นค า

124 Unicon

mode - เลื อกประเภทสั ญญาณที่ ใช กระตุ นให เกิ ดการอิ นเตอร รั ปต

LOW เกิ ดอิ นเตอร รั ปต เมื่ อขาสั ญญาณเป นลอจิ ก “0”

CHANGE เกิ ดอิ นเตอร รั ปต เมื่ อมี การเปลี่ ยนแปลงลอจิ ก

RISING เกิ ดอ ินเตอร ร ัปต เมื ่อม ีการเปลี ่ยนลอจ ิก “0” เป น “1”

FALLING เก ิดอ ินเตอร ร ัปต เมื ่อม ีการเปลี ่ยนลอจ ิก “1” เป น “0”

ตั วอย างที่ 4-14int pin = 31;volatile int state = LOW;void setup(){

pinMode(pin, OUTPUT);attachInterrupt(0, blink, CHANGE);

}void loop(){

digitalWrite(pin, state);}void blink(){

state = !state;

}

ตั วอย างนี้ เลื อกอิ นพุ ตอิ นเตอร รั ปต ช อง 0 กํ าหนดให กระโดดไปทํ างานท่ี ฟ งก ชั่ น blink เพื่ อเปลี่ ยนสถานะลอจิ กท่ี ขา 31 เมื่ อเกิ ดการอิ นเตอร รั ปต จากการเปลี่ ยนแปลงลอจิ กท่ี ขา INT0 หรื อ SCL หรื อขา 3

4.5.2 detachInterrupt(interrupt)

ยกเลิ กการอิ นเตอร รั ปต


Interrupt - หมายเลขของช องอิ นพุ ตอิ นเตอร รั ปต ที่ ต องการยกเลิ ก (ค าเป น 0 หรื อ 1)

การอิ นเตอร รั ปต (interrupt)

หรื อการขั ดจั งหวะการทํ างานของซี พี ยู นั บเป นคุ ณสมบั ติ ที่ ต องมี ในไมโครคอนโทรลเลอร สมั ยใหม และเป นค ุณสมบ ัต ิที ่ม ีบทบาทส ําค ัญอย างมาก ในขณะที ่ระบบก ําล ังทํ าการล ําเล ียงขวดไปตามสายพานเพื ่อท ําการบรรจ ุนํ ้ายา แล วเก ิดเหต ุการณ ขวดหมด จ ึงต องม ีการข ัดจ ังหวะกระบวนการบรรจ ุนํ ้ายาชั ่วขณะ จนกว าจะจ ัดหาขวดเข ามาในระบบเป นที ่เร ียบร อยกระบวนการท ํางานก ็จะด ําเน ินต อไป

จากต ัวอย างด ังกล าว ถ าเปร ียบเท ียบก ับโปรแกรมควบค ุมของไมโครคอนโทรลเลอร ระบบลํ าเล ียงขวดเพ่ื อบรรจ ุนํ ้ายาเปรี ยบได กั บโปรแกรมหลั ก เหตุ การณ ขวดหมดคื อ เงื่ อนไขของการเกิ ดอิ นเตอร รั ปต ที่ เป นจริ ง ทํ าให เกิ ดอิ นเตอร ร ัปต ขึ้ นการจ ัดหาขวดมาเพิ ่มเต ิมเปร ียบได ก ับซ ีพ ีย ูกระโดดออกจากโปรแกรมหลั กไปท ํางานที ่โปรแกรมย อยบร ิการอ ินเตอร ร ัปต เพื ่อจ ัดหาขวด นั ่นค ือ เสร ็จสิ ้นการบร ิการอ ินเตอร ร ัปต ซ ีพ ีย ูก ็จะกระโดดกล ับมาท ํางานที ่โปรแกรมหล ักต อไป ระบบสายพานล ําเล ียงก ็จะท ํางานต อไปตามปกต ิ

Unicon-Note4/3

Unicon 125

4.6.1 min(x, y)

หาค าตั วเลขที่ น อยที่ สุ ดของตั วเลขสองตั ว


x - ตั วเลขตั วแรก เป นข อมู ลประเภทใดก็ ได

y - ตั วเลขตั วที่ สอง เป นข อมู ลประเภทใดก็ ได


ค าที่ น อยท่ี สุ ดของตั วเลขสองตั วที่ ให

ตั วอย างที่ 4-15sensVal = min(sensVal, 100);

// assigns sensVal to the smaller of sensVal or 100,

// ensuring that it never gets above 100.

ตั วอย างนี้ จะได ค าของ sensVal ที่ ไม เกิ น 100 กลั บจากฟ งก ชั่ น

4.6.2 max(x, y)

หาค าตั วเลขที่ มากที่ สุ ดของตั วเลขสองตั ว

พารามิ เตอร x - ตั วเลขตั วแรก เป นข อมู ลประเภทใดก็ ได y - ตั วเลขตั วที่ สอง เป นข อมู ลประเภทใดก็ ได


ค าที่ มากที่ สุ ดของตั วเลขสองตั วที่ ให

ตั วอย างที่ 4-16sensVal = max(senVal, 20);

// assigns sensVal to the bigger of sensVal

// or 20 (effectively ensuring that it is at least 20)

จากตั วอย างนี้ ค าของ sensVal จะมี ค าอย างน อย 20

4.6.3 abs(x)

หาค าสั มบู รณ (absolute) ของตั วเลข เป นการทํ าให ค าของตั วแปรเป นค าจํ านวนเต็ มบวก


x - ตั วเลข


x เมื่ อ x มี ค ามากกว าหรื อเท ากั บศู นย (x มี ค าเป นบวกหรื อศู นย )

- x เมื่ อ x มี ค าน อยกว าศู นย (x มี ค าติ ดลบ)

126 Unicon

4.6.4 constrain(x, a, b)

ป ดค าตั วเลขที่ น อยกว าหรื อมากกว าให อยู ในช วงที่ กํ าหนด


x - ตั วเลขที่ ต องการป ดค าให อยู ในช วงที่ กํ าหนด สามารถเป นข อมู ลชนิ ดใดก็ ได

a - ค าตํ่ าสุ ดของช วงที่ กํ าหนด

b - ค าสู งสุ ดของช วงที่ กํ าหนด


x เมื่ อ x มี ค าอยู ระหว าง a และ b

a เมื่ อ x มี ค าน อยกว า a

b เมื่ อ x มี ค ามากกว า b

ตั วอย างที่ 4-17sensVal = constrain(sensVal, 10, 150);

// limits range of sensor values to between 10 and 150

จากตั วอย างนี้ ค าของ sensVal จะอยู ในช วง 10 ถึ ง 150

4.7.1 randomSeed(seed)

ใช กํ าหนดตั วแปรสํ าหรั บสร างตั วเลขสุ ม โดยสามารถใช ตั วแปรได หลากหลายรู ปแบบ โดยทั่ วไปจะใช ค าเวลาป จจุ บั น (จากฟ งก ชั่ น milis()) แต สามารถใช ค าอย างอื่ นได เช น ค าที่ ได เมื่ อผู ใช กดสวิ ตช หรื อค าสั ญญาณรบกวนที่ อ านได จากขาอิ นพุ ตอะนาลอก


seed เป นค าตั วเลขแบบ long int

ตั วอย างที่ 4-18long randNumber;

void setup()

{

Serial.begin(19200);

}

void loop()

{

randomSeed(analogRead(0));

randNumber = random(300);

Serial.println(randNumber);

}

ในตั วอย างนี้ กํ าหนดให เกิ ดการสุ มตั วเลขขึ้ นเมื่ ออ านค าจากอิ นพุ ตอะนาลอกช อง 0 (A0) ย านของตั วเลขสุ มคื อ 0 ถึ ง 300 เมื่ อทํ าการสุ มตั วเลขแล ว ให แสดงค านั้ นท่ี หน าต าง Serial Monitor

Unicon 127

4.7.2 long random(max), long random (min,max)ใช สร างตั วเลขสุ มเสม ือน (pseudo-random numbers) เพื ่อนํ าไปใช ในโปรแกรม ก อนใช ฟ งก ชั ้นน้ี จะต อง

เรี ยกใช ฟ งก ชั่ น randomSeed() ก อน


min กํ าหนดค าตั วเลขสุ มไม น อยกว าค านี้ (เป นออปชั่ นเพิ่ มเติ ม)

max กํ าหนดค าสู งสุ ดของตั วเลขสุ ม


คื นค าเป นตั วเลขสุ มในช วงที่ กํ าหนด (เป นตั วแปร long int)

ตั วอย างที่ 4-21long randNumber;

void setup()

{

Serial.begin(19200);

}

void loop()

{

randomSeed(analogRead(2)); // return a random number from 50 - 300

randNumber = random(50,300);

Serial.println(randNumber);

}

ในตั วอย างนี้ กํ าหนดให สุ มตั วเลขเมื่ ออ านค าจากอิ นพุ ตอะนาลอกช อง 2 (A2) ย านของตั วเลขสุ มคื อ50 ถึ ง 300 เมื่ อทํ าการสุ มตั วเลขแล ว ให แสดงค านั้ นท่ี หน าต าง Serial Monitor

128 Unicon

Unicon€¦ · Unicon สํ าหรั บวิ ธี...

Documents

Transcript of Unicon€¦ · Unicon สํ าหรั บวิ ธี...