โค้ดเสียงดังด้วย Buzzer

[Arduino] เสียงดังด้วย Buzzer

วันนี้เราจะมาเล่น Output ที่เป็นเสียงกันบ้างครับ
โดยตัวกำเนิดเสียงก็คือเจ้า Piezo หรือ Buzzer นั้นเองครับ
เจ้า Piezo หรือ Buzzer จะคล้ายๆกับลำโพง คือมันสามารถส่งเสียงได้
โดยการสั่นสะเทือนที่เป็นจังหวะความถี่ เกิดเป็นคลื่นเสียงครับ
โดยปกติเสียงที่เราได้ยินกันจะอยู่ที่ย่านความถี่ 20 Hz ถึง 20KHz

หน้าตาของเจ้า Piezo Buzzer

เราจะใช้คำสั่ง tone() โดยคำสั่งจะทำงานดังนี้ครับ
จะทำการสร้าง Square wave ด้วยความถี่ที่เรากำหนดไปยัง pin ที่เรากำหนด ตามระยะเวลาที่เรากำหนด
ดังโครงสร้าง

tone(pin,frequency,duration)

*pin = ขาที่เราต่อ buzzer เข้ากับ arduino *frequency = ความถี่ที่เรากำหนด ความถี่เป็น hertz (เป็น unsigned int)
*duration = ระยะเวลาที่จะให้เกิดเสียง (เป็น unsigned long)

Hardware:

- Arduino Uno R3 จำนวน 1 อัน
- โปรโตบอร์ด จำนวน 1 อัน
- Buzzer จำนวน 1 อัน
- R 100 Ohm จำนวน 1 อัน
- สายจั๊ม

Circuit:

เราจะต่อวงจรโดย
- ขา — ของ buzzer ต่อกับ GND ของ Arudino
- ขา + ของ buzzer ต่อกับ R 100 ohm และขาของ R อีกข้างต่อเข้ากับ pin 8 ของ Arduino

Code :ไปที่ File -> Examples -> Digital -> toneMelody
โดยโค๊ดนี้จะใช้ไฟล์ pitches.h เป็นไฟล์ที่เกี่ยวกับการกำหนดโน๊ตให้เสียงนั้นเอง
เช่น NOTE_C4 คือเสียง โด (กลาง)
NOTE_FS4 คือเสียง ฟา (สูง)

*/
 #include "pitches.h"

// notes in the melody:
int melody[] = {
  NOTE_C4, NOTE_G3,NOTE_G3, NOTE_A3, NOTE_G3,0, NOTE_B3, NOTE_C4};

// note durations: 4 = quarter note, 8 = eighth note, etc.:
int noteDurations[] = {
  4, 8, 8, 4,4,4,4,4 };

void setup() {
  // iterate over the notes of the melody:
  for (int thisNote = 0; thisNote < 8; thisNote++) {

// to calculate the note duration, take one second 
    // divided by the note type.
    //e.g. quarter note = 1000 / 4, eighth note = 1000/8, etc.
    int noteDuration = 1000/noteDurations[thisNote];
    tone(8, melody[thisNote],noteDuration);

// to distinguish the notes, set a minimum time between them.
    // the note's duration + 30% seems to work well:
    int pauseBetweenNotes = noteDuration * 1.30;
    delay(pauseBetweenNotes);
    // stop the tone playing:
    noTone(8);
  }
}

void loop() {
  // no need to repeat the melody.
}

ไฟล์ pitches.h

/*************************************************
 * Public Constants
 *************************************************/

#define NOTE_B0  31
#define NOTE_C1  33
#define NOTE_CS1 35
#define NOTE_D1  37
#define NOTE_DS1 39
#define NOTE_E1  41
#define NOTE_F1  44
#define NOTE_FS1 46
#define NOTE_G1  49
#define NOTE_GS1 52
#define NOTE_A1  55
#define NOTE_AS1 58
#define NOTE_B1  62
#define NOTE_C2  65
#define NOTE_CS2 69
#define NOTE_D2  73
#define NOTE_DS2 78
#define NOTE_E2  82
#define NOTE_F2  87
#define NOTE_FS2 93
#define NOTE_G2  98
#define NOTE_GS2 104
#define NOTE_A2  110
#define NOTE_AS2 117
#define NOTE_B2  123
#define NOTE_C3  131
#define NOTE_CS3 139
#define NOTE_D3  147
#define NOTE_DS3 156
#define NOTE_E3  165
#define NOTE_F3  175
#define NOTE_FS3 185
#define NOTE_G3  196
#define NOTE_GS3 208
#define NOTE_A3  220
#define NOTE_AS3 233
#define NOTE_B3  247
#define NOTE_C4  262   // เสียงโด (กลาง)
#define NOTE_CS4 277
#define NOTE_D4  294   // เสียงเร (กลาง)
#define NOTE_DS4 311
#define NOTE_E4  330   // เสียงมี (กลาง)
#define NOTE_F4  349   // เสียงฟา (กลาง)
#define NOTE_FS4 370
#define NOTE_G4  392   // เสียงซอล (กลาง)
#define NOTE_GS4 415
#define NOTE_A4  440   // เสียงลา (กลาง)
#define NOTE_AS4 466
#define NOTE_B4  494   // เสียงที (กลาง)
#define NOTE_C5  523
#define NOTE_CS5 554
#define NOTE_D5  587
#define NOTE_DS5 622
#define NOTE_E5  659
#define NOTE_F5  698
#define NOTE_FS5 740
#define NOTE_G5  784
#define NOTE_GS5 831
#define NOTE_A5  880
#define NOTE_AS5 932
#define NOTE_B5  988
#define NOTE_C6  1047
#define NOTE_CS6 1109
#define NOTE_D6  1175
#define NOTE_DS6 1245
#define NOTE_E6  1319
#define NOTE_F6  1397
#define NOTE_FS6 1480
#define NOTE_G6  1568
#define NOTE_GS6 1661
#define NOTE_A6  1760
#define NOTE_AS6 1865
#define NOTE_B6  1976
#define NOTE_C7  2093
#define NOTE_CS7 2217
#define NOTE_D7  2349
#define NOTE_DS7 2489
#define NOTE_E7  2637
#define NOTE_F7  2794
#define NOTE_FS7 2960
#define NOTE_G7  3136
#define NOTE_GS7 3322
#define NOTE_A7  3520
#define NOTE_AS7 3729
#define NOTE_B7  3951
#define NOTE_C8  4186
#define NOTE_CS8 4435
#define NOTE_D8  4699
#define NOTE_DS8 4978

โค้ดเชื่อมต่อเอาท์พุทด้วย LED 4 ดวง

โค้ดเชื่อมต่อเอาท์พุทด้วย LED 4 ดวง

เนื้อหาเชิงทฤษฎี

ในการทดลองนี้ ผู้ศึกษาจะได้ต่อบอร์ดกับอุปกรณ์เอาต์พุตเพื่อขับให้อุปกรณ์ทำงานการต่อวงจรเพื่อใช้งานขาต่างๆ ในโหมดการทำงานแบบเอาท์พุตมีอยู่ด้วยกันสองแบบ แบบแรกจะทำงานเมื่อส่งแรงดันไฟฟ้าขาออก 5 V หรือที่เรียกว่า ลอจิก HIGH (‘1’) และแบบที่สองจะทำงานเมื่อส่งแรงดันไฟฟ้าขาออก 0 V หรือลอจิก LOW (‘0’) โดยในการทดลองจะได้กล่าวถึงวิธีการเขียนโปรแกรมว่าจะสามารถสั่งงานให้ทำงานในโหมด Digital Output ได้อย่างไร
เบื้องต้นขออธิบายวิธีการต่อวงจรเพื่อใช้งาน Digital Output ในการเปิดปิดหลอดไฟ LED ซึ่งมีอยู่ด้วยกันสองวิธีดังแสดงในภาพวิธีแรกเรียกว่า Active High กล่าวคือเมื่อเราส่งลอจิก HIGH จากบอร์ดหลอด LED จะติด และหากบอร์ดส่งลอจิก LOW หลอด LED จะดับส่วนวิธีที่สองเรียกว่า Active Low จะได้ผลลัพธ์ที่กลับกันทั้งนี้บอร์ด Arduino Mega 2560 จะมี LED ติดมาด้วยอยู่แล้ว 1 ดวงที่ขาหมายเลข 13 โดยต่อแบบ Active High

ฟังก์ชั่นของโปรแกรมที่ควรทราบ

• pinMode

pinMode เป็นฟังก์ชั่นที่ใช้ในการตั้งค่าโหมดการทำงานให้กับขาของบอร์ด Arduino

Syntax:

pinMode\(pin, mode\)

Parameter:

pin: หมายเลขขาที่ต้องการตั้งค่าใช้งาน

mode:INPUT :ตั้งขาเป็นอินพุต โดยต่อแบบ Pull Down

INPUT_PULLUP :ตั้งขาเป็นอินพุตที่ต่อแบบ Pull Up และใช้ตัวต้านทาน Pull Up ภายในของบอร์ด

OUTPUT :ตั้งขาให้เป็นเอาท์พุต

• digitalWrite

digitalWrite เป็นฟังก์ชั่นที่ใช้ในการเขียนค่าลอจิกไปที่ขาของบอร์ด Arduino

Syntax:

digitalWrite\(pin, logic\)

Parameter:

pin: หมายเลขขาที่ต้องการเขียนค่า

logic: ลอจิกที่ต้องการส่งออกเป็น HIGH หรือ LOW

ขั้นตอนการทดลอง

1.ต่อตัวต้านทานและหลอด LED ภายนอกเพิ่มเติมเข้ากับบอร์ดให้ทำงานแบบ Active High ดังภาพ

2.เปิดโปรแกรม Arduino IDE แล้วไปที่ File -> New File

3.เขียนโค้ดลงในสเก็ตช์ดังต่อไปนี้

#define LED 13 
voidsetup() 
{
  pinMode(LED,OUTPUT); // Setup output pin
}

voidloop() 
{
  digitalWrite(LED,HIGH); // Pin 13 is HIGH
  delay(250);
  digitalWrite(LED,LOW); // Pin 13 is LOW
  delay(250);
}

คำอธิบายโปรแกรม

การกำหนด #define เพื่อให้เรียกขาหมายเลข 13 ที่ต่อกับหลอด LED ของบอร์ดอยู่แล้วว่า LED

ส่วนภายในฟังก์ชั่น setup() เป็นการตั้งค่าให้ขา LED เป็น Digital Output

ส่วนภายในฟังก์ชั่น loop() เริ่มจากสั่งให้เขียนลอจิก HIGH ไปยังขา LED และหน่วงเวลา 250 ms จากนั้นสั่งให้เขียนลอจิก LOW ไปที่ขา LED และหน่วงเวลาอีก 250 ms จากนั้นวนซ้ำคำสั่งในลูปไปเรื่อยๆ

4.คอมไพล์โค้ดและบันทึกไฟล์ไว้บน Desktop ในตัวอย่างนี้เราตั้งชื่อไฟล์ว่า “test” จากนั้นอัพโหลดไฟล์ลงในบอร์ด

5.สังเกตผลลัพธ์ที่หลอดไฟ LED บนบอร์ดและที่ต่อจากภายนอก หลอดทั้งสองดวงจะกระพริบติดดับพร้อมๆ กัน

สรุปผล

ในการทดลองนี้ ผู้ศึกษาได้ทดลองใช้งาน Digital Output ของบอร์ด Arduino Mega 2560 ด้วยการสั่งเปิดปิดไฟหลอด LED ที่มีการต่อวงจรแบบ Active High

แบบฝึกหัดทดสอบความเข้าใจ

1. คำสั่งอะไรที่ใช้ในการสั่งเขียนค่าลอจิก ‘1’ ไปที่ขา 13 องบอร์ด Arduino
2. คำสั่งอะไรที่ใช้ในการสั่งเขียนค่าลอจิก ‘0’ ไปที่ขา 13 ของบอร์ด Arduino
3. หากต่อวงจรหลอด LED แบบ Active High จะต้องส่งลอจิกอะไรเพื่อให้หลอด LED นั้นติด
4. หากต่อวงจรหลอด LED แบบ Active Low จะต้องส่งลอจิกอะไรเพื่อให้หลอด LED นั้นติด
5. เขียนโค้ดโดยประยุกต์จากโค้ดในการทดลอง เพื่อให้หลอดไฟ LED สีแดงที่ต่อเพิ่มภายนอกที่ขาหมายเลข 7 กระพริบสามครั้งและให้หลอดไฟ LED สีเขียวที่ต่อเพิ่มจากภายนอกที่ขาหมายเลข 8 กระพริบห้าครั้งและวนซ้ำเช่นนี้ไปเรื่อยๆ โดยหลอดไฟทั้งสองดวงต่อแบบ Active High

เฉลย-แบบฝึกหัดทดสอบความเข้าใจ

1.digitalWrite(13, HIGH);

2.digitalWrite(13, LOW);

3.ลอจิก ‘1’ หรือ HIGH

4.ลอจิก ‘0’ หรือ LOW

5.เขียนโค้ดได้ดังนี้

#defineLED_Red 7
#defineLED_Green 8  

voidsetup() 
{
pinMode(LED_Red,OUTPUT);   // setup Red LED as output
pinMode(LED_Green,OUTPUT); // setup Green LED as output
}

voidloop() 
{
for(int count = 1 ; count <= 3 ; count++)
{
digitalWrite(LED_Red,HIGH); // Turn On Red LED
delay(250);
digitalWrite(LED_Red,LOW); // Turn Off Red LED
delay(250);
}

for(int count = 1 ; count <= 5 ; count++)
{
digitalWrite(LED_Green,HIGH); // Turn On Green LED
delay(250);
digitalWrite(LED_Green,LOW); // Turn Off Green LED
delay(250);
}
}

การใช้งาน 7 Segment

การใช้งาน 7 Segment กับ Arduino ตอนที่ 2 7 Segment 4 หลัก

1. รูปแสดง 7 Segment 4 Digit (ขอบคุณรูปภาพจาก tandyonline.co.uk)

การใช้งาน 7 Segment แบบหลายหลัก สามารถควบคุมได้แบบเดียวกับ 7 Segment แบบหลักดียว แต่มีขา Common เพิ่มขึ้นมา เพื่อควบคุมให้ 7 Segment หลักที่ต้องการติดขึ้นมา โดยอาศัยหลักการที่ว่า การแสดงผลตัวเลขในแต่ละหลักสลับกันไปแบบรวดเร็ว (ระดับ 50mS - 1mS) จะทำให้ดวงตาของเราไม่สามารถสังเกตุเห็นการสลับการแสดงผลได้ทัน ทำให้เรามองเห็นตัวเลขติดพร้อมๆกันในทุกๆหลัก ทั้งๆที่ในเสี้ยววินาทีนั้นมีตัวเลขติดแค่หลักเดียว

2. รูปแสดงหลักการแสดงผลตัวเลขของ 7 Segment หลายหลัก (ขอบคุณรูปภาพจาก antronics.co.uk)

3. รูปแสดงขาของ 7 Segment 4 Digit (ขอบคุณภาพจาก arduino.fisch.lu)

การสั่งให้ 7 Segment แสดงผลตัวเลขออกมาในแต่ละหลักจะใช้การควบคุมขา Common

• Common Anode - ขาคอมม่อนจะต้องได้รับลอจิก 1 ตัวเลขจึงจะแสดงผล
• Common Cathode - ขาคอมม่อนจะต้องได้รับลอจิก 0 ตัวเลขจึงจะแสดงผล

โดยที่การแสดงผลตัวเลขที่หลักใดๆก็ตาม หลักอื่นๆจะต้องไม่มีการแสดงผล หากมีการแสดงผลหลายๆหลักพร้อมกันจะทำให้การแสดงผลตัวเลขไม่สมบูรณ์ (มองไม่เป็นตัวเลข)

การต่อวงจรใช้งานกับ Arduino

ทั้งแบบ Common Anode และ Common Cathode ต่อใช้งานแบบเดียวกัน แต่จะแตกต่างกันในส่วนของโค้ดโปรแกรม

โค้ดโปรแกรม Arduino

เนื่องจากการจะเขียนโปรแกรมให้ภายในลูป (loop function) นั้นจัดการการแสดงผลตัวเลขไปพร้อมๆกับการประมวลผลอื่นๆจะทำให้ค่อนข้างที่จะเขียนโค้ดได้ยาก ดังนั้นเพื่อให้ง่ายต่อการเขียนโค้ด จึงต้องใช้อินเตอร์รัพท์ภายในเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งอินเตอร์รัพท์นี้จะช่วยแสดงผลตัวเลขได้ตลอดเวลา แม้ภายในฟังก์ชั่นหลัก (loop setup function) จะทำงานอย่างอื่น เช่น ติด delay() อยู่ก็ตาม การแสดงผลตัวเลขก็ยังดำเนินต่อไปแบบไม่มีปัญหา

เนื่องจากการใช้อินเตอร์รัพท์แบบภายในค่อนข้างยุ่งยากในการใช้งาน ดังนั้นจึงต้องใช้ไลบารี่ TimerOne เข้ามาเกี่ยวข้อง เพื่อความง่ายในการใช้งาน

สามารก๊อบโค้ดด้านล่างอัพลงบอร์ด Arduino แล้วดูผลการทำงานได้เลย

#include "TimerOne.h"

int D1 = 8;

int D2 = 9;

int D3 = 10;

int D4 = 11;

int CommonAK = 1; // Common Anode set to 1, Common Cathode set to 2

int num[] = { 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F };

int OnDigi = 0;

int NumberDisplay = 0;

bool ColonShow = false;

void setup() {

  // put your setup code here, to run once:

  Begin7Segment4Digi();

  NumberDisplay = 2558;

}

void loop() {

  

}

void Begin7Segment4Digi() {

  DDRD  = 0xFF;

  pinMode(D1, OUTPUT);

  pinMode(D2, OUTPUT);

  pinMode(D3, OUTPUT);

  pinMode(D4, OUTPUT);

  digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  Timer1.initialize(1000); // 1000 = 1mS

  Timer1.attachInterrupt(NextDigi);

}

void NextDigi() {

  digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  int ShowOn = 0;

  OnDigi = (OnDigi==4 ? 1 : OnDigi+1);

  if (OnDigi==1) {

    if (NumberDisplay<10)

      ShowOn = NumberDisplay;

    else

      ShowOn = NumberDisplay%10;

  } else if (OnDigi==2) {

    if (NumberDisplay<10)

      ShowOn = 0;

    if (NumberDisplay<100)

      ShowOn = NumberDisplay/10;

    if (NumberDisplay<1000)

      ShowOn = (NumberDisplay/10)%10;

    if (NumberDisplay<10000)

      ShowOn = (NumberDisplay/10)%10;

  } else if (OnDigi==3) {

    ShowOn = (NumberDisplay / 100) % 10;

  } else if (OnDigi==4) {

    ShowOn = NumberDisplay / 1000;

  }

  if (CommonAK==1)

    PORTD = ~((num[ShowOn])|(ColonShow&&OnDigi==3 ? 0x80 : 0));

  else

    PORTD = ((num[ShowOn])|(ColonShow&&OnDigi==3 ? 0x80 : 0));

  if (OnDigi==1) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

  } else if (OnDigi==2) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  } else if (OnDigi==3) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  } else if (OnDigi==4) {

    digitalWrite(D1, (CommonAK==1 ? HIGH : LOW));

    digitalWrite(D2, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D3, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

    digitalWrite(D4, (CommonAK==1 ? LOW : HIGH));

  }

}

จากโค้ด หากต้องการเปลี่ยนตัวเลขเป็นตัวเลขใดๆที่แสดงผลในหน้าจอ เพียงแค่เซ็ตตัวแปร NumberDisplay เป็นตัวเลขที่ต้องการ (ไม่เกิน 4 หลัก) ก็จะทำให้ตัวเลขที่แสดงผลเปลี่ยนไป

• Common Anode - เซ็ตให้ CommonAK = 1
• Common Cathode- เซ็ตให้ CommonAK = 2

หากต้องการให้เครื่องหมายโคล่อน (:) ติด หรือดับ สามารถควบคุมได้โดยเซ็ตให้ตัวแปร ColonShow เป็น true หรือ false

วงจร Arduino ไฟวิ่งแบบเรียงไปกลับ

วงจร Arduino ไฟวิ่งแบบเรียงไปกลับ เป็นวงจรที่จะมีไฟวิ่งจาก 6ไป 1 และทำการย้อนกลับจาก 1 ไป 6 ใหม่ และ4 ไป3 วนไปเรื่อยๆ

โปรแกรมที่ใช้ในการเขียน Code Arduino

Code ที่เขียนในโปรแกรม

int led1 = 1;
int led2 = 2;
int led3 = 3;
int led4 = 4;
int led5 = 5;
int led6 = 6;
void setup(){

pinMode(led1,OUTPUT);
}

void loop(){

digitalWrite(led6, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led6, LOW);

digitalWrite(led5, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led5, LOW);

digitalWrite(led3, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led3, LOW);

digitalWrite(led4, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led4, LOW);

digitalWrite(led2, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led2, LOW);

digitalWrite(led1, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led1, LOW);

digitalWrite(led2, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led2, LOW);

digitalWrite(led4, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led4, LOW);

digitalWrite(led3, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led3, LOW);

digitalWrite(led5, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led5, LOW);

digitalWrite(led6, HIGH);
delay(50);
digitalWrite(led6, LOW);

}

Arduion

Arduino คืออะไร ? Arduino คือ โครงการที่นำชิปไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลต่างๆ มาใช้ร่วมกันในภาษา C ซึ่งภาษา C นี้เป็นลักษณะเฉพาะ คือมีการเขียนไลบารี่ของ Arduino ขึ้นมาเพื่อให้การสั่งงานไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน สามารถใช้งานโค้ดตัวเดียวกันได้ โดยตัวโครงการได้ออกบอร์ดทดลองมาหลายๆรูปแบบ เพื่อใช้งานกับ IDE ของตนเอง สาเหตุหลักที่ทำให้ Arduino เป็นนิยมมาก เป็นเพราะซอฟแวร์ที่ใช้งานร่วมกันสามารถโหลดได้ฟรี และตัวบอร์ดทดลองยังถูกแจกแปลน ทำให้ผู้ผลิตจีนนำไปผลิตและขายออกตลาดมาในราคาที่ถูกมากๆ โดยบอร์ดที่ถูกที่สุดในตอนนี้คือบอร์ด Arduino ที่มีราคาเพียง 120 – 150 บาทเท่านั้น Arduino ต่างอะไรกับ AVR แบบปกติ ? จากที่ได้กล่าวไปแล้ว Auduino นั้นได้ใช้ชิป AVR เป็นหลักใน Auduino แทบรุ่น สาเหตุมาจากไมโครคอนโทรเลอร์ของตะกูล AVR นั้นมีความทันสมัย ในชิปในบางตัวสามารถเชื่อมต่อผ่าน USB ได้โดยตรง สามารถใช้กับคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ได้เป็นอย่างดี และในไมโครคอนโทรเลอร์ตะกูล AVR ยังมีส่วนของโปรแกรมพิเศษที่เรียกว่า Bootloader อยู่ในระดับล่างกว่าส่วนโปรแกรมปกติ ซึ่งจะเป็นส่วนโปรแกรมที่จะถูกเรียกขึ้นมาก่อนการเรียกโปรแกรมปกติ

ทำให้สามารถเขียนสั่งให้ทำงานใดๆก็ได้ ก่อนการเรียกโปรแกรมปกติ ทำให้ Arduino นั้นอาศัยส่วนโปรแกรมแกรมพิเศษนี้ในการทำให้ชิปสามารถโปรแกรมผ่านพอร์ตอนุกรมชนิด UART ได้ จึงทำให้การเขียนโปรแกรมลงไปในชิปใช้เพียง USB to UART ก็เพียงพอแล้ว แต่การโปรแกรมด้วยการใช้โปรโตคอล UART ก็มีข้อเสียตรงที่ต้องใช้เวลาในการบูตเข้าโปรแกรมปกติประมาณ 1 – 2 วินาที

ไมโคร

ไมโคร คอนโทรลเลอร์ เป็นอุปกรณ์ชิปไอซีพิเศษชนิดหนึ่ง ที่เราสามารถเขียนโปรแกรม
เพื่อควบคุมการทำงานตามที่ต้องการได้

ภายในไมโครคอนโทรลเลอร์จะประกอบไปด้วย

-หน่วยประมวลผล

-หน่วยความจำชั่วคราว (RAM)

-หน่วยความจำถาวร (ROM)

-พอร์ตอินพุต,เอาท์พุต

*ส่วนพิเศษอื่นๆ จะขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิตของแต่ละบริษัทที่จะผลิตขึ้นมา

ใ่ส่คุณสมบัติพิเศษลงไปเช่น

     - ADC (Analog to Digital) ส่วนภาครับสัญญาณอนาล็อกแปลงไปเป็นสัญญาณดิจิตอล

     - DAC (Digital to Analog) ส่วนภาคส่งสัญญาณดิจิตอลแปลงไปเป็นสัญญาณอนาล็อก

     - I2C (Inter Integrate Circuit Bus) เป็นการสื่อสารอนุกรม แบบซิงโครนัส (Synchronous)

เพื่อใช้ ติดต่อสื่อสาร ระหว่าง ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) กับอุปกรณ์ภายนอก

ซึ่งถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัท Philips Semiconductors โดยใช้สายสัญญาณเพียง 2 เส้นเท่านั้น

คือ serial data (SDA) และสาย serial clock (SCL) ซึ่งสามารถ เชื่อมต่ออุปกรณ์

จำนวนหลายๆ ตัว เข้าด้วยกันได้ ทำให้ MCU ใช้พอร์ตเพียง 2 พอร์ตเท่านั้น

     - SPI (Serial Peripheral Interface) เป็นการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์เพื่อรับส่งข้อมูลแบบ

ซิงโครนัส (Synchronize) มีสัญญาณนาฬิกาเข้ามาเกี่ยวข้องระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์

(Microcontroller) หรือจะเป็นอุปกรณ์ภายนอกที่มีการรับส่งข้อมูลแบบ SPI อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่

เป็นมาสเตอร์ (Master) โดยปกติแล้วจะเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ หรืออาจกล่าวได้ว่าอุปกรณ์ Master

จะต้องควบคุมอุปกรณ์ Slave ได้ โดยปกติตัว Slave มักจะเป็นไอซี (IC) หน้าที่พิเศษต่างๆ เช่น

ไอซีอุณหภูมิ, ไอซีฐานเวลานาฬิกาจริง (Real-Time Clock) หรืออาจเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์

ที่ทำหน้าที่ในโหมด Slave ก็ได้เช่นกัน

     - PWM (Pulse Width Modulation) การสร้างสัญญาณพัลส์แบบสแควร์เวฟ

ที่สามารถปรับเปลี่่ยนความถี่และ Duty Cycle ได้เพื่อนำไปควบอุปกรณ์ต่างๆเ่ช่น มอเตอร์

     - UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ทำหน้าที่รับส่งข้อมูลแบบ

อะซิงโครนัสสำหรับมาตรฐานการรับส่งข้อมูลแบบ RS-232

ไมโครคอนโทรลเลอร์ arduino

                 Arduino คือ บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ในรูปแบบ open-source เน้นการใช้งานที่ง่ายทั้ง  hardware และ software

             กว่าปีที่ Arduino ได้รับสมองของหลายพันโครงการจากวัตถุในชีวิตประจำวันได้ใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนชุมชนทั่วโลกของผู้ผลิต -. นักเรียน, มือสมัครเล่น, ศิลปิน, โปรแกรมเมอร์และผู้เชี่ยวชาญด้าน – ได้รวมตัวกันรอบแพลตฟอร์มเปิดแหล่งที่มานี้ผลงานของพวกเขาได้ เพิ่มขึ้นเป็นจำนวนเงินที่เหลือเชื่อของความรู้ที่สามารถเข้าถึงได้ที่สามารถช่วยที่ดีของสามเณรและผู้เชี่ยวชาญเหมือนกัน

             Arduino คือ โครงการที่นำชิปไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลต่างๆ มาใช้ร่วมกันในภาษา C ซึ่งภาษา C นี้เป็นลักษณะเฉพาะ คือมีการเขียนไลบารี่ของ Arduino ขึ้นมาเพื่อให้การสั่งงานไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน สามารถใช้งานโค้ดตัวเดียวกันได้ โดยตัวโครงการได้ออกบอร์ดทดลองมาหลายๆรูปแบบ เพื่อใช้งานกับ IDE ของตนเอง สาเหตุหลักที่ทำให้ Arduino เป็นนิยมมาก เป็นเพราะซอฟแวร์ที่ใช้งานร่วมกันสามารถโหลดได้ฟรี และตัวบอร์ดทดลองยังถูกแจกแปลน ทำให้ผู้ผลิตจีนนำไปผลิตและขายออกตลาดมาในราคาที่ถูกมากๆ โดยบอร์ดที่ถูกที่สุดในตอนนี้คือบอร์ด Arduino ที่มีราคาเพียง 120 – 150 บาทเท่านั้น

ตระกูล pic

           PIC หมายถึง microcontroller อีกระข้าลหนึ่ง ย่อมาจากคำว่า Peripheral Interface Controllerซึ่ง concept ของเจ้า microcontroller เชื้อสายนี้ก็คือ มานะรวมเอาทุกๆสิ่งทุกๆอย่างไว้ในตัวของมันไม่ว่าจะเป็น PROGRAM MEMROY, RAM, EEPROM, SERIAL, I2C, PWM, A/D อื่นๆอีกมากมาย โดยไม่จำเป็นจะต้องต่อ เครื่องใช้ไม้สอยเสริมจากข้างนอก

PIC เป็นครอบครัวที่เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ทำโดยเทคโนโลยีไมโครชิพมาจาก PIC1650 การพัฒนามาจากเครื่องดนตรีทั่วไปส่วนไมโครอิเล็กทรอนิกส์ ชื่อ PIC แรกเรียกว่า Peripheral Interface แบบควบคุม ส่วนแรกของครอบครัวที่มีอยู่ในปี 1976; ในปี 2013 บริษัท ฯ ได้จัดส่งกว่าสิบสองล้านชิ้นส่วนบุคคลที่ใช้ในความหลากหลายของระบบฝังตัว

           

ความแตกต่างระหว่างไอซีไมโครโปรเซสเซอร์ และ ไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์    

       โครงสร้างภายในของไอซีไมโครโปรเซสเซอร์จะประกอบไปด้วยหน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU) และหน่วยควบคุม

   

     ส่วนโครงสร้างของไอซีไมโครคอนโทรลเลอร์จะประกอบไปด้วยหน่วยคำนวณทางคณิตศาสตร์และลอจิก (ALU) และหน่วยควบคุมเหมือนกับไอซีไมโครโปรเซสเซอร์  แล้วยังรวมหน่วยความจำและพอร์ต I/O ไว้ภายในด้วย  และยังเพิ่มวงจรต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับงานควบคุมไว้ด้วย เช่น Timer  ,  Serial  port  เป็นต้น

ระบบคอมพิวเตอร์ที่สร้างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

      ระบบคอมพิวเตอร์ในยุคปัจจุบันทำงานด้วยสัญญาณไฟฟ้าจึงถูกสร้างมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ในรูปของวงจรรวม (Integrated Circuit) ที่เรียกกันว่าไอซี (IC)  ดังนั้นเราจึงได้คอมพิวเตอร์ที่สร้างจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังรูป

   

ตระกูลของไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิต

      ในปัจจุบันไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิต ยังได้รับความนิยมใช้งานกันมาก  มีหลายบริษัทได้ผลิตออกมาจำหน่ายให้เลือกใช้งาน ซึ่งในแต่ละตระกูลก็มีให้เลือกใช้หลายเบอร์ เช่น ตระกูล MCS-51 มีเบอร์ AT89S8252 มีขนาด 40 ขา เบอร์ AT89S2051 มีขนาด 20 ขา เป็นต้น  โดยส่วนใหญ่ในประเทศไทยจะมี 2 ตระกูลที่นิยมใช้กันมาก คือ ตระกูล MCS-51 ซึ่งตระกูลนี้ได้ผลิตมาจากหลายบริษัท เช่น บริษัท Intel  บริษัท Atmel  บริษัท NXP (บริษัท Phillips เดิม)  และ ตระกูล PIC ผลิตโดยบริษัท Microchip  ดังแสดงในตาราง

  ตระกูล   บริษัทที่ผลิต   MCS - 51  บ. Intel , บ. Atmel , บ. Dallas , บ. NXP (บ. Philips)   PIC   บ. Microchip   68HC   บ. Freescale (บ. Motorola)   Z8  บ. Zilog   AVR  บ. Atmel

https://www.bloggang.com/viewdiary.php?id=uten-microcontroller&month=02-2012&date=11&group=7&gblog=1