Page 1
เอกสารประกอบการสอน วชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ตามหลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พ.ศ. 2556
ประเภทวชาชางอตสาหกรรม
PO
WE
R
DIG
ITA
L P
WM
(~)
AN
AL
OG
IN
8
7
~ 6
~ 5
4
3
2
1
0
SCL
SDA
AREF
GND
13
12
11
10
9
A0
A1
A2
A3
A4
A5
5vRES
3.3V5V
GND
GND
VIN
UN
O
VR
นายวโรจน กตตวรปรดา ต าแหนง คร วทยฐานะ ช านาญการ
สาขาวชาชางอเลกทรอนกส วทยาลยเทคนคราชบร ส านกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา กระทรวงศกษาธการ
Page 2
ก
ค าน า เอกสารประกอบการสอนวชาไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105-2105 ตามหลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 สาขาวชาอเลกทรอนกส ส านกงานคณะกรรมการการอาชวะศกษา กระทรวงศกษาธการ เลมน ผจดท าไดศกษาและเรยบเรยงจากประสบการณการสอน การฝกอบรมสมมนา จากต าราเอกสารวชาการตางๆ และแหลงขอมลทางอนเตอรเนต โดยเรยบเรยงใหตรงกบ จดประสงครายวชา สมรรถนะรายวชาและค าอธบายรายวชา ตามทหลกสตรก าหนด ซงประกอบดวยหนวยการเรยนทงหมด 14 หนวย ประกอบดวย โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร การเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอรส าหรบ Arduino การเขยนโปรแกรมภาษาซส าหรบ Arduino การก าหนดดจตอล และแอนาลอก pin การควบคมหลอดไฟแสดงผล LED การควบคมตวแสดงผล LED 7 สวน การควบคมหนาจอแสดงผล LCD การเชอมตอ Arduino กบ สวตซ การเชอมตอ Arduino กบรเลย การอนเตอรรพตของไมโครคอนโทรลเลอร การใชงานเซนเซอร LDR การใชงานเซนเซอรวดอณหภม การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง เอกสารประกอบการสอนเลมนส าเรจลลวงไปดวยด ผจดท าตองขอบพระคณคณะวทยากร โครงการพฒนาขาราชการครและบคลากรทางการศกษากอนแตงตงใหมวทยฐานะครช านาญการพเศษ ส านกพฒนาสมรรถนะครและบคลากรอาชวะศกษา ผเชยวชาญทกทานทตรวจความถกตองและใหขอเสนอแนะอยางดยง ผเรยบเรยงคาดหวงวาเอกสารประกอบการสอนเลมนจะเปนประโยชนตอผเรยน ครผสอน และบคคลตางๆ ในวงกวางตอไป และขอนอมรบความผดพลาดและขอบกพรองตางๆทเกดขนกบเอกสารประกอบการสอนเลมนมา ณ ทนดวย .......................................... (นายวโรจน กตตวรปรดา) ผจดท า
Page 3
ข
สารบญ
เรอง หนา ค าน า ก สารบญ ข รายละเอยดรายวชา 1 จดประสงครายวชา 1 สมรรถนะรายวชา 1 ค าอธบายรายวชา 1 ตารางวเคราะหหนวยการเรยนรและเวลาทใชในการจดการเรยนรวชา 2 ตารางวเคราะห หวขอการเรยนรหลก/หวขอรอง/หวขอยอย และเวลาจดการเรยนร 3 โครงการสอน 6 แผนการจดการเรยนร 8 หวเรอง 8 สาระส าคญ 8 จดประสงคการเรยนร 9 กจกรรมการเรยนการสอน 10 สอการเรยนการสอน 11 การวดผลประเมนผล 11 แบบทดสอบกอนเรยน 12 ใบความร 14 ใบงาน 19 แบบประเมนผลการปฏบตงาน 27 เฉลยใบงาน 32 แบบทดสอบหลงเรยน 42 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน 44 เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 44 ตารางการวเคราะหหวขอหลก 80 ตารางการวเคราะหหวขอยอย 81 ตารางการวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม 81
Page 4
1
รายละเอยดรายวชา
หลกสตร ประกาศนยบตรวชาชพ พทธศกราช 2556 ประเภท วชาอตสาหกรรม รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต จดประสงคของรายวชา
1. เขาใจโครงสรางการท างาน ชดค าสง และการเขยนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร 2. มทกษะในการใชค าสง และการเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอร 3. มกจนวยในการแสวงหาความรเพมเตม การท างานดวยความประณต รอบคอบและปลอดภย
สมรรถนะรายวชา
1. แสวงหาความรเกยวกบการประยกตใชงานไมโครคอนโทรลเลอร 2. ประกอบและทดสอบไมโครคอนโทรลเลอร 3. ประยกตใชงานไมโครคอนโทรลเลอร
ค าอธบายรายวชา
ศกษาและปฏบตเกยวกบโครงสรางสวนประกอบและหนาทในสวนตางๆ ของไมโครคอนโทรลเลอรชดค าสงและการเขยนโปรแกรมดวยภาษาแอสแซมบลและภาษาระดบสงของไมโครคอนโทรลเลอร การควบคมระบบดวยไมโครคอนโทรลเลอร การตอวงจรและการประยกตใชงาน
Page 5
2
ตารางท 1 วเคราะหหนวยการเรยนรและเวลาทใชในการจดการเรยนรวชา
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หนวยท ชอหนวยการเรยนร สปดาหท เวลา
(ชวโมง) 1 โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 1 4 (1) 2 เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 2 4 (1)
3 การเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอรส าหรบ Arduino
3 4 (1)
4 การเขยนโปรแกรมภาษาซส าหรบ Arduino (1) – (3) 4-6 12 (3) 5 การก าหนดดจตอล และแอนาลอก Pin 7 4 (1) 6 การควบคม LED (แอลอด) 8-9 8 (2) 7 การควบคมตวแสดงผล LED 7 สวน 10 4 (1) 8 การควบคมหนาจอแสดงผล LCD 11 4 (1) 9 การเชอมตอ Arduino กบ สวทซ 12 4 (1) 10 การเชอมตอ Arduino กบรเลย 13 4 (1) 11 การอนเตอรรพตของไมโครคอนโทรลเลอร 14 4 (1) 12 การใชงานเซนเซอร LDR 15 4 (1) 13 การใชงานเซนเซอรวดอณหภม 16 4 (1) 14 การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง 17 4 (1) - สอบปลายภาค 18 4 (1)
รวม 72 (18)
Page 6
3
ตารางท 2 วเคราะห หวขอการเรยนรหลก/หวขอรอง/หวขอยอย และเวลาจดการเรยนร รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต
สปดาหท
หนวยท
ชอหนวยการเรยนร/หวขอการเรยนร เวลาจดการเรยนร
ทฤษฎ ปฏบต รวม (ชม.)
1 1 โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 1.1 แนะน ารายวชาและเกณฑการใหคะแนน
1.2 โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร
1.3 สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร
1.4 ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร
1.5 หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
4 0 4
2 2 เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 2.1 ประวตของบอรด Arduino
2.2 โครงสรางของ Arduinoบอรด Arduino รนตางๆ
1 3 4
3 3 การเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอรส าหรบ Arduino 3.1 ภาษาคอมพวเตอร
3.2 การเขยนโฟลวชารต
1 3 4
4-6 4 การเขยนโปรแกรมภาษาซส าหรบ Arduino (1) – (3) 4.1 โครงสรางภาษาซส าหรบ Arduino
4.2 ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino
4.3 ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino
3 9 12
7 5 การก าหนด ดจตอล และแอนาลอก Pin 5.1 กลมค าสงดจตอลอนพต/เอาตพต 5.2 กลมค าสงแอนาลอกอนพต/เอาตพต
1 3 4
8-9 6 การควบคม LED (แอลอด) 6.1 การเขยนโปรแกรมควบคมการท าซ ากบ LED
6.2 โครงสรางและการท างานของหลอดไฟแสดงผล LED
2 6 8
Page 7
4
ตารางท 2 (ตอ) วเคราะห หวขอการเรยนรหลก/หวขอรอง/หวขอยอย และเวลาจดการเรยนร รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต
สปดาหท
หนวยท
ชอหนวยการเรยนร/หวขอการเรยนร เวลาจดการเรยนร
ทฤษฎ ปฏบต รวม (ชม.)
10 7 การควบคมตวแสดงผล LED 7 สวน 7.1 โครงสรางและการท างานของหลอดแสดงผล
LED 7 สวน
7.2 การใชงาน LED 7 สวน
1 3 4
11 8 การควบคมหนาจอแสดงผล LCD 8.1 การเชองตอจอแสดงผล LCD กบ Arduino 8.2 การใชงานหนาจอแสดงผล LCD
1 3 4
12 9 การเชอมตอ Arduino กบ สวตช 9.1 การท างานและการตอสวตช
1 3 4
13 10 การเชอมตอ Arduino กบรเลย 10.1 โครงสรางและการท างานของรเลย
1 3 4
14 11 การอนเตอรรพตของไมโครคอนโทรลเลอร 11.1 การอนเตอรรพท 11.2 การควบคมการอนเตอรรพทกบ Arduino
1 3 4
15 12 การใชงานเซนเซอร LDR 12.1 โครงสรางและการท างานของ LDR 12.2 การตอใชงาน LDR กบ Arduino
1 3 4
16 13 การใชงานเซนเซอรวดอณหภม 13.1 การใชงานของเซนเซอรวดอณหภม 13.2 การตอใชงานเซนเซอรวดอณหภมกบ Arduino 13.3 การตอใชงานเซนเซอรวดความเคลอนไหวกบ
Arduino
1 3 4
17 14 การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง 14.1 โครงสรางและการท างานของมอเตอรไฟฟา
กระแสตรง 14.2 การตอใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงกบ Arduino
1 3 4
18 - สอบปลายภาค 4 0 4
Page 8
5
โครงการสอน รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ชอหนวยท 1 จ านวน 4 ชวโมง
เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร
จดประสงคการสอน รายการสอน
1. อธบายโครงสรางไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
2. อธบายสถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอรไดถกตอง
3. บอกความแตกตางของไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
4. อธบายหลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
1. แนะน ารายวชาและเกณฑการใหคะแนน
2. โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร
3. สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร
4. ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร
5. หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
วธการสอน 1. บรรยายประกอบ power point สอการสอน 1. ใบความร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 2. Power Point เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 3. การบาน เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 4. แบบฝกหดในชนเรยน
Page 9
6
เอกสารอางอง ทะนงศกด สตนาโค.2559.ไมโครคอยโทรลเลอรเบองตน.กรงเทพมหานคร: ส านกพมพ บรษท
พฒนาคณภาพวชาการ (พว.) จ ากด ทนพงษ ภรกษ.เอกสารประกอบวชาไมโครคอนโทรลเลอรเบองตน. [Online] Available:
http://www.sbt.ac.th/new/sites/default/files/TNP_Unit_1.pdf เขาถงวนท 11 พฤษภาคม 2560
ปยะ ศภวราสวฒน.2559.ไมโครคอนโทรลเลอร.กรงเทพมหานคร:ภาควชาครศาสตรวศวกรรม คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง.
ประพนธ พพฒนสข และ ธระพนธ พพฒนสข.2557.ไมโครคอนโทรลเลอร.กรงเทพมหานคร: ศนยสงเสรมอาชวะ
สชน ชนสห.2557.ไมโครคอนโทรลเลอร.นนทบร: บรษทศนยหนงสอ เมองไทย จ ากด ประจน พลงสนตกล.2558.พนฐานภาษา C ส าหรบ Arduino.กรงเทพมหานคร :บรษท แอพซอฟตเทค จ ากด เอกขย มะการ.2552.เรยนร เขาใจ ใชงาน ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR ดวย Arduino.กรงเทพฯ:บรษท อทท จ ากด การประเมน 1. คะแนนจากการท าแบบฝกหดในชนเรยน
2. คะแนนจากการท าการบาน
Page 10
7
แผนการจดการเรยนร
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร สอนครงท 1 หนวยท 1 ชอหนวย โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร จ านวน 4 ชม. หวขอเรอง
1.6 แนะน ารายวชาและเกณฑการใหคะแนน 1.7 โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร 1.8 สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร 1.9 ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร 1.10 หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
สาระส าคญ
ในหนวยนจะศกษาเกยวกบไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) อปกรณควบคมขนาด
เลกทสามารถควบคมอปกรณภายนอกได แตในตวอปกรณควบคมขนาดเลกนไดบรรจความสามารถทคลายคลงกบระบบคอมพวเตอร โครงสรางโดยทวไปของไมโครคอนโทรลเลอรนน สามารถแบงออกมาไดเปน 5 สวนใหญๆ ดงตอไปน
1. หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU : Central Processing Unit) 2. หนวยความจ า (Memory) สามารถแบงออกเปน 2 สวน คอ หนวยความจ าทมไวส าหรบ
เกบโปรแกรมหลก (Program Memory) และ หนวยความจ าขอมล (Data Memory) 3. สวนตดตอกบอปกรณภายนอก หรอพอรต (Port) ม 2 ลกษณะคอ พอรตอนพต (Input
Port) และพอรตสงสญญาณหรอพอรตเอาตพต (Output Port) 4. ชองทางเดนของสญญาณ หรอบส (BUS) คอเสนทางการแลกเปลยนสญญาณขอมล
ระหวาง ซพย หนวยความจ าและพอรต 5. วงจรก าเนดสญญาณนาฬกา ความแตกตางระหวางไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโพรเซสเซอรคอไมโครโพรเซสเซอร
ไมสามารถตอใชงานไดเพยงตวเดยวจะตองตอกบหนวยความจ าและอปกรณอนพต/เอาตพตจงจะสามารถน าไปใชงานไดแตตวไมโครคอนโทรลเลอรสามารถน าไปใชในงานควบคมไดทนทเพราะภายในไดรวมเอาหนวยความจ า อปกรณอนพต/เอาตพต และ วงจรทจ าเปนบางสวนเขาไวภายในตวไอซเรยบรอยแลว จดประสงคเชงพฤตกรรม
ทฤษฎ 1. อธบายโครงสรางไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง 2. อธบายสถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอรไดถกตอง 3. บอกความแตกตางของไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
4. อธบายหลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
Page 11
8
กระบวนการสอน ขนท 1 การน าเขาสบทเรยน (ทฤษฎ)
ระบบไมโครคอนโทรลเลอรทมผลตอการใชชวตประจ าวนมาก ยกตวอยางการประยกตใชงานของไมโครคอนโทรลเลอรในปจจบนเชน สญญาณไฟจราจร เครองซกผา เครองถายเอกสาร วชาไมโครคอนโทรลเลอรนกเรยนจะไดเรยนรหนาทสวนตางๆและชดค าสงของไมโครคอนโทรลเลอร การควบคม และการตอวงจรประยกตใชงาน วนน เราจะมาเรยนโครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร ขนท 2 กจกรรมการเรยนการสอน
หวขอการสอน เวลา (นาท)
วตถประสงคเชงพฤตกรรม (เพอใหนกศกษาสามารถ)
วธการสอนและกจกรรม
น าเขาสบทเรยน 5 บรรยาย
ทฤษฎ :
1.1 แนะน ารายวชาและเกณฑการ ใหคะแนน
10 บรรยาย
1.2 โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร
60 1. อธบายโครงสรางไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
บรรยายประกอบpower point
1.3 สถาปตยกรรมของ ไมโครคอนโทรลเลอร
50 2. อธบายสถาปตยกรรมของ ไมโครคอนโทรลเลอรไดถกตอง
บรรยายประกอบ power point
1.4 ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร
25 3. บอกความแตกตางของไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
บรรยายประกอบpower point
1.5 หลกการท างานของ ไมโครคอนโทรลเลอร
50 4. อธบายหลกการท างานของ ไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
บรรยายประกอบpower point
ท าแบบฝกหด 25
สรปและทบทวนบทเรยน 15 บรรยาย
Page 12
9
ขนท 3 การสรปและทบทวนบทเรยน (ทฤษฎ)
ไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) อปกรณควบคมขนาดเลกทสามารถควบคมอปกรณภายนอกได แตในตวอปกรณควบคมขนาดเลกนไดบรรจความสามารถทคลายคลงกบระบบคอมพวเตอร โครงสรางโดยทวไปของไมโครคอนโทรลเลอรนน สามารถแบงออกมาไดเปน 5 สวนใหญๆ ดงตอไปน
1. หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU : Central Processing Unit) 2. หนวยความจ า (Memory) สามารถแบงออกเปน 2 สวน คอ หนวยความจ าทมไวส าหรบ
เกบโปรแกรมหลก (Program Memory) และ หนวยความจ าขอมล (Data Memory) 3. สวนตดตอกบอปกรณภายนอก หรอพอรต (Port) ม 2 ลกษณะคอ พอรตอนพต (Input
Port) และพอรตสงสญญาณหรอพอรตเอาตพต (Output Port) 4. ชองทางเดนของสญญาณ หรอบส (BUS) คอเสนทางการแลกเปลยนสญญาณขอมล
ระหวาง ซพย หนวยความจ าและพอรต 5. วงจรก าเนดสญญาณนาฬกา
ความแตกตางระหวางไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโปรเซสเซอรคอไมโครโปรเซสเซอรไมสามารถตอใชงานไดเพยงตวเดยวจะตองตอกบหนวยความจ าและอปกรณอนพต/เอาตพตจงจะสามารถน าไปใชงานไดแตตวไมโครคอนโทรลเลอรสามารถน าไปใชในงานควบคมไดทนทเพราะภายในไดรวมเอาหนวยความจ า อปกรณอนพต/เอาตพต และ วงจรทจ าเปนบางสวนเขาไวภายในตวไอซเรยบรอยแลว ขนท 4 การประเมนผล 4.1 ถามตอบในชนเรยน 1. ค าถาม โครงสรางโดยทวไปของไมโครคอนโทรลเลอร ค าตอบ 1. หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU : Central Processing Unit)
2. หนวยความจ า (Memory) 3. สวนตดตอกบอปกรณภายนอก 4. ชองทางเดนของสญญาณ หรอบส (BUS) 5. วงจรก าเนดสญญาณนาฬกา
2. ค าถาม สถาปตยกรรมวอนนวแมนน และสถาปตยกรรมฮารวารดแตกตางกนอยางไร ค าตอบ สถาปตยกรรมวอนนวแมนนจะตดตอกบหนวยความจ าผานบสขอมลเพยง 8 บต สวน
สถาปตยกรรมฮารวารดมบสขอมลสองทาง สวนแรกคอซพยจะตดตอกบหนวยความจ า แรมผานบสขอมล 8 บต และสวนทสองคอซพยจะตดตอกบหนวยความจ ารอมผาน บสขอมล 12, 14, 16 บต
3. ค าถาม PWM (Pulse Width Modulation) มหนาทอะไร ค าตอบ การสรางสญญาณพลส ทสามารถปรบเปลยนความถและ Duty Cycle ไดเพอน าไปควบ อปกรณตางๆเชน มอเตอร
Page 13
10
สอการเรยนการสอน
1.ใบความร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 2.Power Point เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 3.การบาน เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 4.แบบฝกหดในชนเรยน
การวดผลประเมนผล
1.คะแนนจากการท าแบบฝกหดในชนเรยน 2.คะแนนจากการท าการบาน
Page 14
11
แบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 1
วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ................................................................................................................................................................ ค าสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว แลวท าเครองหมายกากบาท (× ) ลงหนาขอทถกตอง (ขอละ 1 คะแนน) 1. ไมโครคอนโทรลเลอรนยมเรยกวาอะไร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. ICU ข. CPU ค. COM ง. MCU 2. ไมโครโปรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร แตกตางกนอยางไร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 3) ก. ไมโครโปรเซสเซอรมหนวยความจ าภายใน ข. ไมโครคอนโทรลเลอรไมมความจ าภายใน ค. ไมโครคอนโทรลเลอรมหนวยความจ าและ พอรตเชอมตออปกรณอนพตและเอาตพต ง. ไมโครโปรเซสเซอรมหนวยความจ าและ พอรตเชอมตออปกรณอนพตและเอาตพต 3. ขอใดไมใชสวนประกอบทเปนโครงสรางพนฐาน ของไมโครคอนโทรลเลอร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. หนวยความจ าขอมล ข. วงจรก าเนดสญญาณไซน ค. หนวยประมวลกลาง ง. สวนตดตอกบอปกรณภายนอกหรอพอรต 4. ชองทางเดนสญญาณใดใชส าหรบก าหนดต าแหนงของขอมลในหนวยความจ า (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. Data Bus ข. Control Bus ค. Address Bus ง. Access Bus
Page 15
12
5. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR พฒนามาจากไมโครคอนโทรลเลอรตระกลใด
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2) ก. MCS-51 ข. ARM ค. PIC ง. MSP 6. บอรด Arduino UNO R3 สรางมาจากไอซไมโครคอนโทรลเลอรตระกลอะไร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2) ก. MCS-51 ข. AVR ค. PIC ง. MSP 7. UART เปนการสอสารตามมาตรฐานการรบสงขอมลแบบอะไร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. SPI ข. I2C ค. RS-485 ง. RS-232
Page 16
13
ใบความร หนวยท 1 เรอง ไมโครคอนโทรลเลอร
ไมโครคอนโทรลเลอร ปจจบนไมโครคอนโทรลเลอรถกน ามาใชอยางกวางขวางในงานดานอเลกทรอนกส เพราะใช
งานได งาย สะดวก มขนาดเลก ราคาถก และทส าคญสามารถสงงานใหท างานตามเงอนไขใหมตามผใชงานโดยไมจ าเปนตองเปลยนวงจรภายนอก มบรษทผผลตไอซไมโครคอนโทรลเลอรออกมาหลายตระกล เชน Z80, PIC, MCS51, AVR, ARM7, ARM9, 68HC แตละตระกลกจะมคณสมบตตางกนออกไป 1. โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร 1.1 ความหมายของไมโครคอนโทรลเลอร
ไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) มาจากค าวาไมโคร (Micro) หมายถงขนาดเลก สวนค าวาคอนโทรลเลอร (Controller) หมายถงตวควบคมหรออปกรณควบคมไมโครคอนโทรลเลอรจงหมายถงอปกรณควบคมขนาดเลกทสามารถควบคมอปกรณภายนอกได แตในตวอปกรณควบคมขนาดเลกนไดบรรจความสามารถทคลายคลงกบระบบคอมพวเตอร กลาวคอไมโครคอนโทรลเลอร ไดรวมเอาซพย ( CPU ) หนวยความจ า (Memory) อนพตเอาตพตพอรต (I/O Port) รจสเตอร (Register) วงจรผลตสญญาณ (Oscillator) และวงจรอเลกทรอนกส เชน วงจรแปลงจากสญญาณ อนาลอกเปนดจทลวงจรสรางสญญาณ PWM (มเฉพาะบางเบอร) ไมโครคอนโทรลเลอรจงสามารถน าไปประยกตใชงานควบคมตาง ๆ ไดด 1.2 โครงสรางภายในของไมโครคอนโทรลเลอร
ไมโครคอนโทรลเลอรแตละเบอรแตละตระกลนนมโครงสรางภายในแตกตางกนขนอยกบ บรษทผผลตและจดประสงคของการสรางไมโครคอนโทรลเลอรเบอรน น ๆ พนฐานของโครงสรางภายในของไมโครคอนโทรลเลอรมสวนประกอบดงรปท 1
InterruptControl
FlashMemory
SPIEEPROMMemory
UARTPort
RAMSFR
CPU
OscillatorWatchdog
TimerExternal Memory
ControlInput Output
PortTimer 0Timer 1
Internal Address bus / Data
รปท 1.1 โครงสรางของไมโครคอนโทรลเลอร
Page 17
14
รปท 1.2 โครงสรางพนฐานของไมโครคอนโทรลเลอร โครงสรางโดยทวไปของไมโครคอนโทรลเลอรนน สามารถแบงออกมาไดเปน 5 สวนใหญๆ ดงตอไปน
1. หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU: Central Processing Unit) ท าหนาทเปนศนยกลางควบคมการท างานของระบบคอมพวเตอรทงหมด โดยน าขอมลจากอปกรณรบขอมลมาท างาน ประมวลผลขอมลตามค าสงของโปรแกรม และสงผลลพธออกไปหนวยแสดงผลโดยการท างานของซพยม 2 จงหวะ
1.1 เฟตซ (Fetch) คอ การอานค าสงโปรแกรมแลวท าการถอดรหสค าสงเปนภาษาเครอง 1.2 เอกซควต (Executed) คอ การท าตามค าสงโปรแกรมทถอดรหสแลว 2. หนวยความจ า (Memory) สามารถแบงออกเปน 2 สวน คอ 1.2.1 หนวยความจ าทมไวส าหรบเกบโปรแกรมหลก (Program Memory) เปรยบเสมอน
ฮารดดสกของเครองคอมพวเตอรตงโตะ คอขอมลใด ๆ ทถกเกบไวในนจะไมสญหายไปแมไมมไฟเลยง อกสวนหนงคอ
1.2.2 หนวยความจ าขอมล (Data Memory) ใชเปนเหมอนกระดาษทดในการค านวณของซพย และเปนทพกขอมลชวคราวขณะท างาน แตหากไมมไฟเลยง ขอมลกจะหายไปคลายกบหนวยความแรม (RAM) ในเครองคอมพวเตอรทว ๆ ไป แตส าหรบไมโครคอนโทรลเลอรสมยใหม หนวยความจ าขอมลจะมท งท เปนหนวยความจ าแรม ซ งขอมลจะหายไปเมอไมม ไฟเลยง และเปนออพรอม (EEPROM: Erasable Electrically Read-Only Memory) ซงสามารถเกบขอมลไดแมไมมไฟเลยง
3. สวนตดตอกบอปกรณภายนอก หรอพอรต (Port) ม 2 ลกษณะคอ พอรตอนพต (Input Port) และพอรตสงสญญาณหรอพอรตเอาตพต (Output Port) สวนนจะใชในการเชอมตอกบอปกรณภายนอก ถอวาเปนสวนทส าคญมาก ใชรวมกนระหวางพอรตอนพตเพอรบสญญาณ อาจจะดวยการกดสวตชเพอน าไปประมวลผลและสงไปพอรตเอาตพต เพอแสดงผลเชน การตดสวางของหลอดไฟ เปนตน
Page 18
15
4. ชองทางเดนของสญญาณ หรอบส (BUS) คอเสนทางการแลกเปลยนสญญาณขอมลระหวาง ซพย หนวยความจ าและพอรต เปนลกษณะของสายสญญาณ จ านวนมากอยภายในตวไมโครคอนโทรลเลอร โดยแบงเปนบสขอมล (Data Bus), บสแอดเดรส (Address Bus) และบสควบคม (Control Bus)
รปท 1.3 การตดตอของไมโครคอนโทรลเลอร
1) บสต าแหนง (Address Bus) จะเปนกลมสายสญญาณทใชส าหรบก าหนดต าแหนงของขอมลในหนวยความจ า หรอระบต าแหนงทอยของอปกรณภายนอกตางๆ โดยบสต าแหนงจะเปนเสนทางทใชสงขอมลออกจากไมโครโพรเซสเซอรเพยงทศทางเดยว โดยใชเพอระบต าแหนงของอปกรณทตองการจะตดตอดวยเทานน
2) บสขอมล (Data Bus) จะเปนกลมสายสญญาณทใชในการรบสงขอมลหรอรหสค าสงตางๆระหวางไมโครโพรเซสเซอรกบหนวยความจ าโปรแกรมหนวยความจ าขอมล อปกรณอนพตและอปกรณเอาตพตทกตวทตอพวงอยกบระบบ โดยบสขอมลนจะเปนแบบสองทศทางสามารถรบและสงขอมลทงไปและกลบไดในสายสญญาณเดยวกน โดยบสขอมลเปรยบเสมอนชองทางเดน รถถามมากจะท าใหการตดตอท าไดรวดเรวขน เชน บสขอมลแบบ 8 บตจะท างานไดเรวกวา บสขอมลแบบ 4 บต
3) บสควบคม (Control Bus) จะเปนกลมสายสญญาณทสงสญญาณควบคมการท างานตางๆ ของระบบ โดยไมโครโพรเซสเซอรสามารถสงสญญาณไปควบคมหนวยความจ าและอปกรณ อนพต/เอาตพตภายนอกเพออานหรอเขยนขอมลได และอปกรณภายนอกสามารถสงสญญาณมาควบคมการท างานของไมโครโพรเซสเซอรไดเชน การรเซต
5. วงจรก าเนดสญญาณนาฬกา นบเปนสวนประกอบทส าคญมากอกสวนหนง เนองจากการท างานทเกดขนในตวไมโครคอนโทรลเลอร จะขนอยกบการก าหนดจงหวะ หากสญญาณนาฬกามความถสง จงหวะการท างานกจะสามารถท าไดถขนสงผลใหไมโครคอนโทรลเลอรตวนน มความเรวในการประมวลผลสงตามไปดวย
1.3 โครงสรางภายนอกของไมโครคอนโทรลเลอร ในปจจบนผผลตไอซไมโครคอนโทรลเลอรไดสรางโครงสรางขาเพอตอใชงานหลายลกษณะเชนโครงสรางแบบ SOIC, PDIP, PLCC และ TQFP
Page 19
16
1) โครงสรางแบบ SOIC (Small Outline Integrated Circuit)
รปท 1.4 โครงสรางแบบ SOIC
2) โครงสรางแบบ PDIP (Plastic Dual In-line Package)
รปท 1.5 โครงสรางแบบ PDIP
3) โครงสรางแบบ PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)
รปท 1.6 โครงสรางแบบ PLCC
4) โครงสรางแบบ TQFP (Thin Quad Flat Packages)
รปท 1.7 โครงสรางแบบ TQFP
Page 20
17
2. สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอรม 2 แบบ คอ 2.1 สถาปตยกรรมวอนนวแมนน (Von-Newman Architecture) ไมโครคอนโทรลเลอรทใชสถาปตยกรรมน ซพยจะตดตอกบหนวยความจ าผานบสขอมลเพยง 8 บต ท าใหซพยไมสามารถอานหรอเขยนขอมลกบหนวยความจ าไดในเวลาเดยวกน การท างานจงคอนขางชา
รปท 1.8 สถาปตยกรรมวอนนวแมนน
2.2 สถาปตยกรรมฮารวารด (Harvard Architecture) ไมโครคอนโทรลเลอรทใชสถาปตยกรรมนจะมบสขอมลสองทาง สวนแรกคอซพยจะ
ตดตอกบหนวยความจ าแรมผานบสขอมล 8 บต และสวนทสองคอซพยจะตดตอกบหนวยความจ ารอมผานบสขอมล12, 14, 16 บต ซพยจงสามารถอานและเขาถงหนวยความจ าแรมและหนวยความจ ารวมไดในเวลาเดยวกนท าใหกระบวนการท าค าสงลดขนตอนลงไมโครคอนโทรลเลอรจงท างานไดเรวขน
รปท 1.9 สถาปตยกรรมฮารวารด
ประเภทของไมโครคอนโทรลเลอรเมอแบงสถาปตยกรรมการประมวลผล 1. ไมโครคอนโทรลเลอร 8 บต 2. ไมโครคอนโทรลเลอร 12 บต 3. ไมโครคอนโทรลเลอร 14 บต 4. ไมโครคอนโทรลเลอร 16 บต 5. ไมโครคอนโทรลเลอร 32 บต ประเภทของไมโครคอนโทรลเลอรเมอแบงสถาปตยกรรมผผลต
1. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล PIC (บรษทผผลต Microchip ไมโครชป) 2. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 (บรษทผผลต Atmel, Phillips) 3. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR (บรษทผผลต Atmel) 4. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล ARM7, ARM9 5. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล Basic Stamp (บรษทผผลต Parallax)
Page 21
18
6. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล PSOC (บรษทผผลต CYPRESS) 7. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MSP (บรษทผผลต Texas Instruments) 8. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล 68HC (บรษทผผลต MOTOROLA) 9. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล H8 (บรษทผผลต Renesas) 10. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล RABBIT 11. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล Z80 (บรษทผผลต Zilog)
ไมโครคอนโทรลเลอรตระกลตางๆ ทไดรบความนยมและมพฒนาการมาจนถงปจจบนมดงน Z-80 ไมโครคอนโทรลเลอรทนยมใชกน เรมตงแตตวแรกทเปนลกษณะของ CPU ไมถงขนเรยกวา
ไมโครคอนโทรลเลอร กคอ ตระกล Z80 เปนลกษณะของ CPU เลก ๆ ทตองอาศย อนพต/เอาตพต ตางๆ เพมเตมเขามามาก จงท าใหบอรดมขนาดคอนขางใหญ จดไดวาเปนการเรมตนการเรยนรทดของยคสมยนน ท าใหไดเรยนร ชดค าสงทเปน Op Code
รปท 1.10 ไมโครคอนโทรลเลอร Z-80
รปท 1.11 ตวอยางการใชงาน Z-80 บนบอรดทดลองจรง
MCS-51
Page 22
19
บรษททสรางไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS-51 เปนบรษทแรกคอบรษท Intel ตระกล MCS-51 เปนตระกลทพฒนาตอจาก Z80 ท าใหการศกษาเรยนรไมโครคอนโทรลเลอรงายขนกวาเดมไมวาจะเปนการเขยนโปรแกรมในลกษณะของ Assembly Code แลวโหลดลงบอรดเพอใชงาน ตลอดจนสถาปตยกรรมในการออกแบบ ไมโครคอนโทรลเลอรรนนจะชวยลดอปกรณรอบขางลงไปไดมาก เหมาะทจะน าไปใชงานจรง
รปท 1.12 ไมโครคอนโทรลเลอร MCS-51
ตวอยางการตอใชงาน MCS-51 บนบอรดทดลองจรง อปกรณรอบขางจะนอยกวา Z-80
มากท าให ออกแบบวงจรไดงายขนมาก
รปท 1.13 ตวอยางการตอใชงาน MCS-51 บนบอรดทดลอง
PIC บรษท Microchip Technology เปนผสรางและผลต PIC เปนไมโครคอนโทรลเลอรยค
ตอมาท ไดรบความนยมสงอกตระกลหนง ตงแตอดตจนถงปจจบน ค าวา PIC ยอมาจากค าวา (Peripheral Interface Controller) ไมโครคอนโทรลเลอรตระกลน มการพฒนาเทคโนโลยขนในทกดาน ท าใหไดรบความนยมกวา ไมโครคอนโทรลเลอรยคเกา เพราะในเรองของอปกรณตอพวงทมนอย ประกอบกบมหนวยความจ า EEPROM ในตว จงท าใหงายตอการบนทกและจดเกบขอมล และ PORT ตางๆ ไดมการ latch ในตว IC อย แลวจงสามารถตอออกมาใชงานภายนอกไดโดยตรง มกระแสและ
Page 23
20
แรงดนทเพยงพอ และอกความสามารถหนง คอสามารถโปรแกรมตว Boot Loader เขาไปในตวไมโครคอนโทรลเลอรได จงท าใหงายในการโหลดโปรแกรมเขาไปจากคอมพวเตอรโดยผานทาง Serial Port และกดปม Reset เพยงอยางเดยวไมตองการเครองโปรแกรม IC เพมเตม อยางทตองมกบระบบไมโครคอนโทรลเลอรรนเกาอยาง MCS-51
รปท 1.14 ไมโครคอนโทรลเลอร PIC
ตวอยางการตอใชงาน PIC กบบอรดทดลองจรง ฟงกชนการใชงานคอนขางครบ และโปรแกรมงาย โดย CCS, HI-TECH C Compiler, C18 C Compile, C30 C Compiler, MPLAB เปนตน
รปท 1.15 ตวอยางการตอใชงาน PIC
AVR เปนไมโครคอนโทรลเลอรรนตอมาทมการพฒนาตอมาจาก MCS-51 โดยบรษท ATMEL อน เนองมาจากวา MCS-51 ยคหลงนไมคอยมคนใชงานจรง และมใชงานแตเฉพาะ ในสถาบนการศกษา เปน เชนนกเพราะวาการออกออกแบบวงจรทคอนขางยงยาก และตองอาศยการตออปกรณรวมเยอะนนเอง ดงนน AVR จงเขามาเปนทนยมในการท างานดานน โดยคณสมบตหลก ทนาสนใจกคอ สามารถ Interface ผาน USB ไดโดยตรง ซงไมโครคอนโทรลเลอรยคเกาท าได โดยตอผานพอรต RS-232 แตเนองดวย คอมพวเตอรยคใหม พอรต RS-232 เรมหายาก ดงนน AVR จงไดรบความนยม
Page 24
21
รปท 1.16 ไมโครคอนโทรลเลอร AVR ตวอยางการตอ AVR ใชงานบนบอรดทมลกษณะใกลเคยงกบไมโครคอมพวเตอร
รปท 1.17 ตวอยางการตอใชงาน AVR
Arduino Arduino เปนไมโครคอนโทรลเลอรบอรดแบบส าเรจรปในยคปจจบน ซงถกสรางมาจาก
Controller ตระกล AVR ของ ATMEL ขอดของไมโครคอนโทรลเลอรบอรดคอเรองของ Open Source ทสามารถน าไป พฒนาตอเปนอปกรณตางๆ ไดและความสามารถในการเพม Boot Loader เขาไปทตว AVR จงท าใหการ Upload Code เขาตวบอรดสามารถท าไดงายขน และยงมการพฒนา Software ทใชในการควบคมตวบอรด ของ Arduino มลกษณะเปนภาษา C++ ทโปรแกรมเมอรมความคนเคยในการใชงาน ตวบอรดสามารถน าโมดลมาตอเพม ซงทาง Arduino เรยกวาเปน shield เพอเพมความสามารถเพมขน
Page 25
22
รปท 1.18 ไมโครคอนโทรลเลอรArduino
รปท 1.19 ตวอยางการตอใชงาน Arduino บนบอรด Shield
ไมโครคอนโทรลเลอร Raspberry Pi Raspberry Pi เปนไมโครคอนโทรลเลอร Board ยคนเหมอนกน ใช Controller ตระกล
ARM เชนกน ทนาสนใจส าหรบบอรด Raspberry Pi กคอการจ าลองตวมนเองใหเปนระบบคอมพวเตอรเครองเลกๆ เครองหนง ทสามารถรนระบบ Linux ไดในตว นนกหมายถงการดงระบบตางๆ เพอมาใชงานใน board ท าใหมความสะดวกมากเพราะม OS Linux ท างานใหแทนอยแลว อยางเชนการตดตอกบระบบ Network การตดตอกบระบบจอภาพ การตดตอระบบเสยง ตลอดจนการตดตอกบระบบการเกบขอมลผาน SD Card ซงสามารถท าไดครบและครอบคลม ดวยระบบปฏบตการ Linux ทรนอยบนตวบอรด Raspberry Pi
Page 26
23
รปท 1.20 ตวอยางการประยคใช Raspberry Pi เปน Smart TV
ทงหมดนกคอววฒนาการของระบบไมโครคอนโทรลเลอรจากอดตจนถงปจจบนทไดรบความนยม แตยงมอกหลายรนทมการผลตขนมาใชงานและมไดกลาวถงในทน มเฉพาะทนยมและรจกกนเปนวงกวางในปจจบนเทานน 3. ไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโพรเซสเซอร
จากการพฒนาเทคโนโลยในการผลตไอซรวมไดมความกาวหนาขนอยางมากมการน าทรานซสเตอรหลายๆตวมาสรางรวมไวดวยกนและพฒนาจนเปนทรานซสเตอรลานๆตวมาไวในวงจรรวมแบบ LSI (Large Scale integrated Circuit) ได และมการพฒนาตอไปโดยสามารถรวมเอาวงจรทใชเปนหนวยประมวลผลกลางของระบบคอมพวเตอร มาบรรจอยไวในไอซโดยเรยกไอซนวา ไมโครโพรเซสเซอร (Microprocessor) มาตอน าไมโครโพรเซสเซอรรวมกบหนวยความจ า และหนวยอนพต/เอาตพต จะท าใหไดเปนระบบคอมพวเตอรขนาดเลกขนมาเรยกวา ไมโครคอมพวเตอร (Microcomputer) คอคอมพวเตอรทใชไมโครโพรเซสเซอรเปนหนวยประมวลผลกลาง
ไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) คอ อปกรณควบคมขนาดเลกทมความสามารถ ในการประมวลผลและตดสนใจตางๆ สามารถเขยนโปรแกรมควบคมไดอยางอสระ ท าใหสามารถน าไปใชงานแทนวงจรอเลกทรอนกสทซบซอนไดเปนอยางด เหมาะกบการน าไปใชในงานควบคมตางๆ ซงภายในตวไมโครคอนโทรลเลอรจะประกอบดวย หนวยประมวลผลกลาง หนวยความจ า อปกรณอนพต/เอาตพต และวงจรสญญาณนาฬกา เหมอนกบน าระบบคอมพวเตอรขนาดเลกบรรจไวในไอซตวเดยว
ไมโครโพรเซสเซอรไมสามารถตอใชงานไดเพยงตวเดยว จะตองตอกบหนวยความจ าและอปกรณอนพต/เอาตพตจงจะสามารถน าไปใชงานได แตตวไมโครคอนโทรลเลอรสามารถน าไปใชในงานควบคมไดทนทเพราะภายในไดรวมเอาหนวยความจ า อปกรณอนพต/เอาตพต และ วงจรทจ าเปนบางสวนเขาไวภายในตวไอซเรยบรอยแลว โดยรปรางภายนอกของไอซไมสามารถบอกไดวา
Page 27
24
อปกรณตวนนเปนไมโครโพรเซสเซอรหรอไมโครคอนโทรลเลอร จะตองศกษาเอกสารรายละเอยดจากผผลต
Page 28
25
4. หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
รปท 1.21 ตวอยางการประยคใช Raspberry Pi เปน Smart TV
ไมโครคอนโทรลเลอรมาจากค าวา ไมโคร (Micro) คอไมโครโพรเซสเซอรและคอนโทรลเลอร (Controller) คอ ตวควบคม ไมโครคอนโทรเลอรจงเปนไอซหรอวงจรรวมทบรรจไมโครโพรเซสเซอรไวภายในสามารถเขยนโปรแกรมควบคมการท างานได ไมโครคอนโทรเลอรมความสามารถดานตางๆ ทรวมเขาไปอยในตวไอซ เชน ADC (Analog to Digital) สวนภาครบสญญาณอนาลอกแปลงไปเปนสญญาณดจตอล, DAC (Digital to Analog) สวนภาคสงสญญาณดจตอลแปลงไปเปนสญญาณอนาลอก, I2C (Inter Integrate Circuit Bus) เปนการสอสารอนกรม แบบซงโครนส (Synchronous) เพอใช ตดตอสอสาร ระหวาง ไมโครคอนโทรลเลอร (MCU) กบอปกรณภายนอก ซงถกพฒนาขนโดยบรษท Philips Semiconductors โดยใชสายสญญาณเพยง 2 เสนเทานน คอ serial data (SDA) และสาย serial clock (SCL) ซงสามารถ เชอมตออปกรณ จ านวนหลายๆ ตว เขาดวยกนได ท าให MCU ใชพอรตเพยง 2 พอรตเทานน, SPI (Serial Peripheral Interface) เปนการเชอมตอกบอปกรณเพอรบสงขอมลแบบซงโครนส (Synchronize) มสญญาณนาฬกาเขามาเกยวของระหวางไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) หรอจะเปนอปกรณภายนอกทมการรบสงขอมลแบบ SPI อปกรณทท าหนาทเปนมาสเตอร (Master) โดยปกตแลวจะเปนไมโครคอนโทรลเลอร หรออาจกลาวไดวาอปกรณ Master จะตองควบคมอปกรณ Slave ได โดยปกตตว Slave มกจะเปนไอซ (IC) หนาทพเศษตางๆ เชน ไอซอณหภม, ไอซฐานเวลานาฬกาจรง (Real-Time Clock) หรออาจเปนไมโครคอนโทรลเลอรทท าหนาทในโหมด Slave กไดเชนกน , PWM (Pulse Width Modulation) การสรางสญญาณพลส ทสามารถปรบเปลยนความถและ Duty Cycle ไดเพอน าไปควบอปกรณตางๆเชน มอเตอร, UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ท าหนาทรบสงขอมลแบบอะซงโครนสส าหรบมาตรฐานการรบสงขอมลแบบ RS-232
Page 29
26
รปท 1.22 การรบสงขอมลแบบ RS-232
Page 30
27
แบบฝกหด
ค าสง ใหผเรยนตอบค าถามใหสมบรณ ( 5 คะแนน ) 1. จงใหความหมายของไมโครคอนโทรลเลอร
................................................................................................................................................. ........................................................................................................................................................ ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... .........................................................................................................................................................
2. ไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโพรเซสเซอรตางกนอยางไร ( 5 คะแนน )
................................................................................................................................................. ........................................................................................................................................................ ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... .........................................................................................................................................................
Page 31
28
เฉลยแบบฝกหด ค าสง ใหผเรยนตอบค าถามใหสมบรณ
1. จงใหความหมายของไมโครคอนโทรลเลอร ( 5 คะแนน ) การรบสงขอมลแบบ RS-232 ตวควบคมหรออปกรณควบคม ดงนนไมโครคอนโทรลเลอรจง
หมายถงอปกรณควบคมขนาดเลกทสามารถควบคมอปกรณภายนอกได แตในตวอปกรณควบคมขน าด เล กน ไ ด บ ร รจ ค ว ามส ามารถท ค ล า ย คล ง ก บ ร ะบบคอม พ ว เ ตอร กล า ว ค อไมโครคอนโทรลเลอรไดรวมเอาซพย (CPU) หนวยความจ า (Memory) อนพตเอาตพตพอรต (I/O Port) รจสเตอร (Register) วงจรผลตสญญาณ (Oscillator) และวงจรอเลกทรอนกส เชน วงจรแปลงจากสญญาณอนาลอกเปนดจทลวงจรสรางสญญาณ PWM (มเฉพาะบางเบอร) ไมโครคอนโทรลเลอรจงสามารถน าไปประยกตใชงานควบคมตาง ๆ ไดด
2. ไมโครคอนโทรลเลอรและไมโครโพรเซสเซอรตางกนอยางไร ( 5 คะแนน )
ไมโครโพรเซสเซอรไมสามารถตอใชงานไดเพยงตวเดยว จะตองตอกบหนวยความจ าและอปกรณ อนพต/เอาตพตจงจะสามารถน าไปใชงานได แตตวไมโครคอนโทรลเลอรสามารถน าไปใชในงานควบคมไดทนทเพราะภายในไดรวมเอาหนวยความจ า อปกรณอนพต/เอาตพตและ วงจรทบางสวนเขาไวภายในตวไอซเรยบรอยแลว โดยรปรางภายนอกของไอซไมสามารถบอกไดวาอปกรณตวนนเปนไมโครโพรเซสเซอรหรอไมโครคอนโทรลเลอรจะตองศกษาเอกสารรายละเอยดจากผผลต
Page 32
29
แบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 1 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ............................................................................................................................. ................................... ค าสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว แลวท าเครองหมายกากบาท (× ) ลงหนาขอทถกตอง (ขอละ 1 คะแนน) 1. MCU เปนชอเรยกของอะไร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. ไมโครคอนโทรลเลอร ข. ไมโครโปรเซสเซอร ค. หนวยประมวลผลกลาง ง. หนวยความจ า 2. ขอใดเปนความแตกตางระหวางไมโครโปรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 3) ก. ไมโครโปรเซสเซอรมหนวยความจ าภายใน ข. ไมโครคอนโทรลเลอรไมมความจ าภายใน ค. ไมโครโปรเซสเซอรมหนวยความจ าและ พอรตเชอมตออปกรณอนพตและเอาตพต ง. ไมโครคอนโทรลเลอรมหนวยความจ าและ พอรตเชอมตออปกรณอนพตและเอาตพต 3. โครงสรางพนฐานของไมโครคอนโทรลเลอร ขอใดไมใชสวนประกอบของโครงสราง
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. หนวยความจ าขอมล ข. หนวยประมวลกลาง ค. วงจรก าเนดสญญาณไซน ง. สวนตดตอกบอปกรณภายนอกหรอพอรต 4. Data Bus เปนชองทางเดนสญญาณใด (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. สายสญญาณทใชในการรบสงขอมลหรอรหสค าสงตางๆ ข. สายสญญาณทสงสญญาณควบคมการท างานตางๆ ค. สายสญญาณต าแหนงของขอมลในหนวยความจ า ง. สายสญญาณทสงสญญาณนาฬกา
Page 33
30
5. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS-51 ถกพฒนาใหเปนไมโครคอนโทรลเลอรตระกลใด (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2)
ก. ARM ข. AVR ค. PIC ง. MSP 6. ไมโครคอนโทรลเลอรตระกลอะไรทน ามาสรางบอรด Arduino UNO R3 (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2) ก. MCS-51 ข. MSP ค. PIC ง. AVR 7. การสอสารตามมาตรฐานการรบสงขอมลแบบ RS-232 เปนการสอสารขอมลแบบใด (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. SPI ข. I2C ค. UART ง. RS-485
Page 34
31
เฉลยแบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 1 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ................................................................................................................................................................
1.ง 2.ค 3.ข 4.ค 5.ก 6.ข 7.ง
เฉลยแบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 1 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ............................................................................................................................. ...................................
1.ก 2.ง 3.ค 4.ก 5.ข 6.ง 7.ค
Page 35
32
โครงการสอน รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ชอหนวยท 2 จ านวน 4 ชวโมง
เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร
จดประสงคการสอน รายการสอน
ทฤษฎ 1. บอกประวตของบอรด Arduino ไดอยาง
ถกตอง 2. อธบายโครงสรางของ Arduino ไดถกตอง 3. บอกคณสมบตของ Arduino ไดถกตอง 4. เปรยบเทยบขอดและขอเสยของบอรด
Arduino รนตางๆ ได
ปฏบต 1. ตดตงโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง
2. อธบายการเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino ไดอยางถกตอง
3. อธบายขนตอนการใชงานโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง
1. ประวตของบอรด Arduino 2. โครงสรางของ Arduino 3. บอรด Arduino รนตางๆ
วธการสอน 1. บรรยายประกอบ power point
2. สาธต
3. ทดลอง
Page 36
33
สอการสอน 1. ใบความร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 2. Power Point เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 3. ของจรง โปรแกรม Arduino IDE, ชดทดลองไมโครคอนโทรลเลอร 4. แบบฝกหดในชนเรยน เอกสารอางอง ทะนงศกด สตนาโค.2559.ไมโครคอยโทรลเลอรเบองตน.กรงเทพมหานคร: ส านกพมพ บรษท
พฒนาคณภาพวชาการ (พว.) จ ากด ทนพงษ ภรกษ.เอกสารประกอบวชาไมโครคอนโทรลเลอรเบองตน. [Online] Available:
http://www.sbt.ac.th/new/sites/default/files/TNP_Unit_1.pdf เขาถงวนท 11 พฤษภาคม 2560
ปยะ ศภวราสวฒน.2559.ไมโครคอนโทรลเลอร.กรงเทพมหานคร:ภาควชาครศาสตรวศวกรรม คณะครศาสตรอตสาหกรรม สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง.
ประพนธ พพฒนสข และ ธระพนธ พพฒนสข.2557.ไมโครคอนโทรลเลอร.กรงเทพมหานคร: ศนยสงเสรมอาชวะ
สชน ชนสห.2557.ไมโครคอนโทรลเลอร.นนทบร: บรษทศนยหนงสอ เมองไทย จ ากด ประจน พลงสนตกล.2558.พนฐานภาษา C ส าหรบ Arduino.กรงเทพมหานคร :บรษท แอพซอฟตเทค จ ากด เอกขย มะการ.2552.เรยนร เขาใจ ใชงาน ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR ดวย Arduino.กรงเทพฯ:บรษท อทท จ ากด การประเมน 1. คะแนนจากการท าแบบฝกหดในชนเรยน 2. แบบประเมนผลการปฏบตงาน 3. เกณฑการใหคะแนนการปฏบตงาน
Page 37
34
แผนการจดการเรยนร(เหลอจดหนาและรป) รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร สอนครงท 2 หนวยท 2 ชอหนวย เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร จ านวน 4 ชม. หวขอเรอง
1.11 ประวตของบอรด Arduino 1.12 โครงสรางของ Arduino 1.13 บอรด Arduino รนตางๆ
สาระส าคญ
ทฤษฎ ในหวขอนจะเปนการศกษาเกยวกบประวตของผรเรมของ Arduino ชอวา Massimo Banzi และ David Cuartielles ซงอาศยอยในเมอง Ivrea ทางตะวนตกเฉยงเหนอของประเทศอตาล ทงสองคนตงใจสรางอปกรณประเภทไมโครคอนโทรลเลอรราคาถกทนกเรยนนกศกษาสามารถเขาถ ง และซอหามาเปนเจาของได ระบบเปนแบบ Open Source ไมมลขสทธในการน าไปใชงานตอเชงพาณชยและยงแจกไฟลทใชในการสรางตนแบบใหฟรๆ ท าใหประเทศผผลตอยางจนสามารถน าไปผลตไดในราคาถกๆ Arduino Uno R3 เปนบอรด Arduino ทไดรบความนยมมากทสด เนองจากราคาไมแพงสวนใหญโปรเจคและ Library ตางๆ ทพฒนาขนมา Support จะอางองกบบอรดนเปนหลก และขอดอกอยางคอ กรณท MCU เสย ผใชงานสามารถซอมาเปลยนเองไดงาย โครงสราง Arduino ประกอบดวย USBPort, Reset Button, ICSP Port, I/OPort, ICSP Port, MCU, I/OPort, Power Port, Power Jack , MCU ปฏบต
การปฏบตงานในหนวยนจะเปนการใชงานโปรแกรม Arduino IDE มขนตอนดงน 1.เปดโปรแกรม Arduino IDE 2. ตงคาบอรดใหตรงกบบอรดทใชงาน 3. ตงคาพอรตเชอมตอกบบอรด (กรณตอบอรดจรง) 4. ตงคาชนดการโปรแกรม (กรณตอบอรดจรง) 5. เขยนโปรแกรมหรอเรยกใชงานโปรแกรมตวอยาง 6. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครอง 7. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด (กรณตอบอรดจรง)
Page 38
35
จดประสงคเชงพฤตกรรม ทฤษฎ
1. บอกประวตของบอรด Arduino ไดอยางถกตอง 2. อธบายโครงสรางของ Arduino ไดถกตอง
3. บอกคณสมบตของ Arduino ไดถกตอง 4. เปรยบเทยบขอดและขอเสยของบอรด Arduino รนตางๆ ได ปฏบต
5. ตดตงโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง 6. อธบายการเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino ไดอยางถกตอง
7. อธบายขนตอนการใชงานโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง
Page 39
36
กระบวนการสอน ขนท 1 การน าเขาสบทเรยน (ทฤษฎ)
ไมโครคอนโทรลเลอรทใชงานในปจจบนมอยางแพรหลายอยางทนกเรยนทราบไดทราบกนจากสปดาหทแลว ในวนนเราจะเรยนรหนงในไมโครคอนโทรลเลอรทเปนทนยมนนกคอ Arduino เนองจากเปนระบบเปนแบบ Open Source ไมมลขสทธในการน าไปใชงานตอเชงพาณชยและมไฟลทใชในการสราง ตนแบบให ท าใหประเทศผผลตอยางจนสามารถน าไปผลตไดในราคาสบายๆ โดยไมตองกงวลเรองคาลขสทธซงวนนครจะสอนประวต Arduino รนตางๆทมอยในปจจบน ขอแตกตางของไมโครคอนโทรลเลอร Arduino รนตางๆ และการตดตงและใชงาน โปรแกรม Arduino IDE กจกรรมการเรยนการสอน
หวขอการสอน เวลา (นาท)
วตถประสงคเชงพฤตกรรม (เพอใหนกศกษาสามารถ)
วธการสอนและกจกรรม
น าเขาสบทเรยน 5 บรรยาย
ทฤษฎ :
2.1 ประวตของบอรด Arduino 10 บรรยาย
2.2 โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร
30 1. บอกประวตของบอรด Arduino ไดอยางถกตอง
บรรยายประกอบpower point
2.3 โครงสรางของ Arduino 30 2. อธบายโครงสรางของ Arduino ไดถกตอง
3. บอกคณสมบตของ Arduino ไดถกตอง
บรรยายประกอบ power point
2.4 บอรด Arduino รนตางๆ 20 4. เปรยบเทยบขอดและขอเสยของบอรด Arduino รนตางๆ ได
บรรยายประกอบpower point
ปฏบต :
ใบงานท 1 เรอง ซอฟตแวรส าหรบศกษา Arduino
160 5. ตดตงโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง
6. อธบายการเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino ไดอยางถกตอง 7. อธบายขนตอนการใชงานโปรแกรม
Arduino IDE ไดอยางถกตอง
บรรยาย สาธต ทดลอง
สรป 15 บรรยาย
Page 40
37
ขนท 3 การสรปและทบทวนบทเรยน (ทฤษฎ) ผรเรมของ Arduino ชอวา Massimo Banzi และ David Cuartielles ซงอาศยอยใน เมอง Ivrea ทางตะวนตกเฉยงเหนอของประเทศอตาล ทงสองคนตงใจสรางอปกรณประเภท ไมโครคอนโทรลเลอรราคาถกทนกเรยนนกศกษาสามารถเขาถง และซอหามาเปนเจาของได ระบบเปนแบบ Open Source ไมมลขสทธในการน าไปใชงานตอเชงพานชยและยงแจกไฟลทใชในการสรางตนแบบใหฟรๆ ท าใหประเทศผผลตอยางจนสามารถน าไปผลตไดในราคาถกๆ Arduino Uno R3 เปนบอรด Arduino ทไดรบความนยมมากทสด เนองจากราคาไมแพงสวนใหญโปรเจคและ Library ตางๆ ทพฒนาขนมา Support จะอางองกบบอรดนเปนหลก และขอดอกอยางคอ กรณท MCU เสย ผใชงานสามารถซอมาเปลยนเองไดงาย โครงสราง Arduino ประกอบดวย USBPort, Reset Button, ICSP Port, I/OPort, ICSP Port, MCU, I/OPort, Power Port, Power Jack , MCU (ปฏบต) การใชงานโปรแกรม Arduino IDE มขนตอนดงน
1.เปดโปรแกรม Arduino IDE 2. ตงคาบอรดใหตรงกบบอรดทใชงาน 3. ตงคาพอรตเชอมตอกบบอรด (กรณตอบอรดจรง) 4. ตงคาชนดการโปรแกรม (กรณตอบอรดจรง) 5. เขยนโปรแกรมหรอเรยกใชงานโปรแกรมตวอยาง 6. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครอง 7. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด (กรณตอบอรดจรง)
สอการเรยนการสอน
5. ใบความร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 6. Power Point เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร 7. ของจรง โปรแกรม Arduino IDE, ชดทดลองไมโครคอนโทรลเลอร 8. แบบฝกหดในชนเรยน
การประเมนผล 3. คะแนนจากแบบทดสอบหลงเรยน 4. แบบประเมนผลการปฏบตงาน 5. เกณฑการใหคะแนนการปฏบตงาน
Page 41
38
ขนท 4 การประเมนผล 4.1 ถามตอบในชนเรยน 1. ค าถาม จงบอกโครงสรางโดยทวไป Arduino
ค าตอบ โครงสราง Arduino ประกอบดวย USBPort, Reset Button, ICSP Port, I/OPort, ICSP Port, MCU, I/OPort, Power Port, Power Jack , MCU
2. ค าถาม Arduino Uno R3 ใช MCU เบอรอะไร ค าตอบ ATmega328 3. ค าถาม ขาใชงาน PWM (Pulse Width Modulation) ของ Arduino Uno R3 คอขาใดบาง ค าตอบ Pin 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 4. ค าถาม ขนตอนการพฒนา Arduino ดาน Software ค าตอบ 1. ตงคาบอรดใหตรงกบบอรดทใชงาน
2. ตงคาพอรตเชอมตอกบบอรด (กรณตอบอรดจรง) 3. ตงคาชนดการโปรแกรม (กรณตอบอรดจรง) 4. เขยนโปรแกรมหรอเรยกใชงานโปรแกรมตวอยาง 5. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครอง
6. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด (กรณตอบอรดจรง)
Page 42
39
แบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 2 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน .............................................................................................................................. .................................. ค าสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว แลวท าเครองหมายกากบาท (× ) ลงหนาขอทถกตอง (ขอละ 1 คะแนน) 1. Arduino เวอรชนแรกปรากฏตอสายตาชาวโลกเรยกชอวาอะไร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. Arduino Mini ข. Arduino Leonado ค. Arduino Mega ง. Arduino Nano 2. บอรด Arduino UNO R3 มพอรตดจตอลอนพต/เอาตพตกขา
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2) ก. 6 ขา ข. 11 ขา ค. 13 ขา ง. 14 ขา 3. ไอซไมโครคอนโทรลเลอรทใชบนบอรด Arduino UNO R3 คอเบอรอะไร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 3) ก. ATmega328 ข. ATmega168 ค. ATmega32U4 ง. ATmega16U2 4.สญลกษณใดในโปรแกรม Arduino IDE ใชอพโหลดโปรแกรมลงบอรด Arduino
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 7)
ก. ข. ค. ง.
Page 43
40
5. โปรแกรม Arduino IDE สามารถดาวนโหลดไดจากทใด (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 5)
ก. WWW.arduino.go.th ข. WWW.arduino.com ค. WWW.arduino.cc ง. WWW.arduino.org 6. การเชอมตอ Arduino IDE กบคอมพวเตอร จะตองตอสายเชอมตอทางใด
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 6) ก. พอรต PS2 ข. พอรต Serial RS-232 ค. พอรต LPT1 ง. พอรต USB 7. บอรด Arduino Mini 05 และบอรด Arduino UNO R3 แตกตางกนอยางไร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. ความเรวของสญญาณนาฬกา ข. ใชไมโครคอนโทรลเลอรคนละเบอร ค. บอรด Arduino Mini 05 ไมมพอรต USB ง. จ านวนพอรตแอนาลอก
Page 44
41
ใบความร หนวยท 2 เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร
"Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on
flexible, easy to-use hardware and software. It's intended for artists, designers, hobbyists, and anyone interested in creating interactive objects or environments." [ www.arduino.cc]
" Arduino เปนระบบทใชในการพฒนาอปกรณ อเลกทรอนกสตนแบบ ซงออกแบบใหใชงานงายทง ฮารดแวร และซอฟแวร กลมเปาหมายผใชงานอาดยโน ไดแก ศลปน นกประดษฐนกออกแบบ ใชในงานอดเรก หรอ ใคร ๆ กตามทสนใจในการประดษฐนวตกรรมงานสรางสรรค"
ประวตของบอรด Arduino Ardiono มผรเรมเปนชาวอตาเลยน ดงนนจงอานออกเสยงไปในทางอตาเลยนวา อาดยโน หรอ อาดโน หรอ อาดยอโน - ในป 2005 ผรเรมของ Arduino ชอวา Massimo Banzi และ David Cuartielles ซงอาศยอยในเมอง Ivrea ทางตะวนตกเฉยงเหนอของประเทศอตาล ทงสองคนตงใจสรางอปกรณประเภทไมโครคอนโทรลเลอรราคาถกทนกเรยนนกศกษาสามารถเขาถง และซอหามาเปนเจาของได โรงงานเลก ๆ ในเมองทวานกถกใชเปนทผลตบอรด Arduino เวอรชนแรก โดยใชชอโครงการของพวกเขาวา Arduino of Ivrea - นอกจากจะตงใจใหราคาของอปกรณนนถกเมอเทยบกบไมโครคอนโทรลเลอรตระกลอนๆ ในทองตลาดแลว พวกเขายงตงใจให Arduino สามารถพฒนาโดยโปรแกรมท "แจกฟร" ภายใตเงอนไขในการใชงานลกษณะ Open Source ดงนนจงเลอกใชการพฒนาบนพนฐานของระบบ Wiring - Arduino เวอรชนแรกปรากฏตอสายตาชาวโลกในเดอนกนยายน ป 2006 เรยกชอวา Arduino Mini ม ขนาดเลกและถกมาก ราคาขายในเมองไทยไมกรอยบาท (แตตอนนไมมขายแลว)
- ปจจบน Arduino มบอรดหลายแบบใหเลอกใชงานตามความถนดและความเหมาะสม มากกวา 20 รน แตละรนกมขนาด ความจ ความเรว จ านวนขาพอรตอนพต เอาตพต แตกตางกนออกไป มตงแตราคาหลกสองสามรอยบาท ไปจนกระทงพนกวาบาท นอกจากนยงมอปกรณตอพวง (Shield) ใหอกมากมาย สาเหตท Arduino Uno เปนทนยมเนองจาก 1. ระบบเปนแบบ Open Source ไมมลขสทธในการน าไปใชงานตอเชงพาณชยและยงแจกไฟลทใชในการสรางตนแบบใหฟรๆ ท าใหประเทศผผลตอยางจนสามารถน าไปผลตไดในราคาถกๆ โดยไมตองกงวลเรองคาลขสทธ
Page 45
42
2. ซอฟแวร หรอ Arduino IDE ทใชในการพฒนายงใหใชงานฟร ผใชดาวนโหลดไดอยางถกกฎหมาย สามารถไปใชงานตอ สรางผลตภณฑแลวขายตอโดยไมตองเสยเงนคาลขสทธใหแบบไมโครคอนโทรลเลอรเจาอนๆ 3. มซอฟแวร (แบบฟรๆ) ทสรางโดยนกพฒนาใจดเขามารวมอดมการณ (เชน Fritzing และ Processing) ท าใหเกดเปนชมชนขนาดใหญทมเครองมอเขามาใหใชกนฟรๆ จ านวนมากทง Blog และ website 4. ชมชนคนใช Arduino ในตางประเทศมอยมากมายหาไดจาก Website ตางๆ เชน Arduino.cc, Makezine.com, instructables.com เวบพวกนแจกแบบรางและไฟลตดตง (Sketch) ใหฟรๆ สามารถน าไปสรางโดยหาวสดไดงาย โครงสราง Hardware ของ Arduino Arduino เปรยบไดกบสมองทเชอมตอการระหวางรบรกบการแสดงออก ตวอยางเชนดวงตา (INPUT) เหนภาพและตวหนงสอ สมอง (Arduino) อานและท าใหเกดการแสดงผลทปาก (OUTPUT) ซงออกเสยงตวหนงสอทอาน Layout & Pin out Arduino Board
รปท 2.1 โครงสราง Hardware ของ Arduino
1. USBPort: ใชส าหรบตอกบ Computer เพออบโหลดโปรแกรมเขา MCU และจายไฟใหกบบอรด 2. Reset Button: เปนปม Reset ใชกดเมอตองการให MCU เรมการท างานใหม 3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เปนพอรตทใชโปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2 4. I/OPort:Digital I/O ตงแตขา D0 ถง D13 นอกจากน บาง Pin จะท าหนาทอนๆ เพมเตมดวย เชน Pin0,1 เปนขา Tx,Rx Serial, Pin 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 เปนขา PWM 5. ICSP Port: Atmega328 เปนพอรตทใชโปรแกรม Bootloader
Page 46
43
6. MCU: Atmega328 เปน MCU ทใชบนบอรด Arduino 7. I/OPort: นอกจากจะเปน Digital I/O แลว ยงเปลยนเปนชองรบสญญาณอนาลอกตงแตขา A0-A5 8. Power Port: ไฟเลยงของบอรดเมอตองการจายไฟใหกบวงจรภายนอก ประกอบดวยขาไฟเลยง +3.3 V, +5V, GND, Vin 9. Power Jack: รบไฟจาก Adapter โดยทแรงดนอยระหวาง 7-12 V 10. MCU ของ Atmega16U2 เปน MCU ทท าหนาทเปน USB to Serial โดย Atmega328 จะตดตอกบ Computer ผาน Atmega16U2 คณสมบตของ Arduino รนตางๆ
บอรด Arduino ถอวาเปน Open Hardware Platform ทถกพฒนาขนโดยม Micro-controller ของ Atmel เปนหวใจหลก บอรด Arduino ทผลตออกมาจ าหนายในปจจบนมทงหมด 20 รน
Page 47
44
รปท 2.2 คณสมบตของ Arduino รนตางๆ
บอรด Arduino รนตางๆ
1. Arduino Uno R3 เปนบอรด Arduino ทไดรบความนยมมากทสด เนองจากราคาไมแพงสวนใหญโปรเจคและ Library ตางๆ ทพฒนาขนมา Support จะอางองกบบอรดนเปนหลก และขอดอกอยางคอ กรณท MCU เสย ผใชงานสามารถซอมาเปลยนเองไดงาย
รปท 2.3 Arduino Uno R3
2. Arduino Uno SMD เปนบอรดทมคณสมบตและการท างานเหมอนกบบอรด Arduino
UNO R3 ทกประการ แตจะแตกตางกบท Package ของ MCU ซงบอรดนจะม MCU ทเปน Package SMD (Arduino UNO R3 ม MCU ทเปน Package DIP)
Page 48
45
รปท 2.4 Arduino Uno SMD
3. Arduino Mega 2560 R3 เปนบอรด Arduino ทออกแบบมาส าหรบงานทตองใช I/O มากกวา Arduino Uno R3 เชน งานทตองการรบสญญาณจาก Sensor หรอควบคมมอเตอร Servo หลายๆ ตว ท าให Pin I/O ของบอรด Arduino Uno R3 ไมสามารถรองรบได ทงนบอรด Mega 2560 R3 ยงมความหนวยความจ าแบบ Flash มากกวา Arduino Uno R3 ท าใหสามารถเขยนโคดโปรแกรมเขาไปไดมากกวา ในความเรวของ MCU ทเทากน
รปท 2.5 Arduino Mega 2560 R3
4. Arduino Mega ADK เปนบอรดทออกแบบมาใหบอรด Mega 2560 R3 สามารถตดตอกบอปกรณ Android Device ผานพอรตUSB Host ของบอรดได
รปท 2.6 Arduino Mega ADK
Page 49
46
5. Arduino Leonardo การท างานจะคลายกบบอรด Arduino Uno R3 แตมการเปลยน MCU ตวใหมเปน ATmega32U4 ซงมโมดลพอรต USB มาดวยบนชป (แตกตางจากบอรด Arduino UNO R3 หรอ Arduino Mega 2560 ทตองใชชป ATmega16U2 รวมกบ Atmega 328 ในการเชอมตอกบพอรต USB) ขอควรระวง: เนองจาก MCU เปนคนละเบอรกบ Arduino Uno R3 อาจะท าใหบอรด Shield บางตวหรอ Library ใชรวมกนกบบอรดArduino Leonardo ไมได ผใชงานจ าเปนตองตรวจสอบ กอนใชงาน
รปท 2.7 Arduino Leonardo
6. Arduino Mini 05 เปนบอรด Arduino ขนาดเลกทใช MCU เบอร ATmega 328
เบอรเดยวกบบอรด Arduino UNO R3 ขอแตกตาง: บอรด Arduino Mini 05 จะไมมพอรต USB มาให ผใชงานตองตอกบบอรด USB to Serial Converter เพมเมอตองการโปรแกรมบอรด
รปท 2.8 Arduino Mini 05
7. Arduino Pro Mini 328 3.3V เปนบอรด Arduino ขนาดเลกใช MCU เบอร ATmega 328 ซงจะคลายกบบอรด Arduino Mini05 แตบนบอรดจะม Regulator 3.3 V ชดเดยวเทานน ระดบแรงดนไฟทขา I/O คอ 3.3V
Page 50
47
รปท 2.9 Arduino Pro Mini 328 3.3V
8. Arduino Pro Mini 328 5V เปนบอรด Arduino ใช MCU เบอร ATmega 328
เชนเดยวกบบอรด Arduino Mini 05 แตบนบอรดจะม Regulator 5V ชดเดยวเทานน ระดบแรงดนไฟทขา I/O คอ 5V
รปท 2.10 Arduino Pro Mini 328 5V
9. Arduino Ethernet with PoE module เปนบอรด Arduino ทใช MCU เบอร
เดยวกบ Arduino Uno SMD ในบอรดมชปEthernet และชองส าหรบเสยบ SD Card รวมทงโมดล POE ท า ใหบอรดน ส ามารถใช แหล งจ าย ไฟจากสาย LAN ได โดยตรง โดยไมต องตอ Adapter เพม แตบอรด Arduino Ethernet with PoE module นจะไมมพอรต USB ท าใหเวลาโปรแกรมตองตอบอรด USB to Serial Converter เพมเตม
รปท 2.11 Arduino Ethernet with PoE module
Page 51
48
10. Arduino Ethernet without PoE module บอรดนจะตดโมดล POE ออกไปตองใชไฟจากพอรต Power Jack เทานน คณสมบตอนๆ จะเหมอนกบบอรด Arduino Ethernet with PoE module
รปท 2.12 Arduino Ethernet without PoE module
11. Arduino Due เปนบอรด Arduino ทเปลยนชป MCU ใหม ซงจากเดมเปนตระกล
AVR เปลยนเปนเบอร AT91SAM3X8E (ตระกลARM Cortex-M3) แทน ท าใหการประมวลผลเรวขน แตยงคงรปแบบโคดโปรแกรมของ Arduino ทงายอย ขอควรระวง: เนองจากMCU เปนคนละเบอรกบ Arduino Uno R3 อาจะท าใหบอรด Shield บางตวหรอ Library ใชรวมกนกบบอรด Arduino Leonardo ไมได ผใชงานจ าเปนตองตรวจสอบกอนใชงาน
รปท 2.13 Arduino Due
Page 52
49
ใบงานท 1 เรอง ซอฟตแวรส าหรบศกษา Arduino
เครองมอและอปกรณ 1. บอรด Arduino Uno R3 จ านวน 1 ชด 2. LED จ านวน 1 ตว ทฤษฎเบองตน 1. Arduino Uno R3: (Hardware)
รปท 2.14 โครงสราง Arduino Uno R3 และ IC AT mega 328
รปท 2.15 สวนประกอบของ Arduino Uno R3
Page 53
50
1. USB Port: ใชส าหรบตอกบ Computer เพออบโหลดโปรแกรมเขา MCU และจายไฟใหกบบอรด 2. Reset Button: เปนปม Reset ใชกดเมอตองการให MCU เรมการท างานใหม 3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เปนพอรตทใชโปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2 4. I/O Port: Digital I/O ตงแตขา D0 ถง D13 นอกจากน บาง Pin จะท าหนาทอนๆ เพมเตมดวย เชน Pin0,1 เปนขา Tx, Rx Serial, Pin 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 เปนขา PWM 5. ICSP Port: Atmega328 เปนพอรตทใชโปรแกรม Bootloader 6. MCU: Atmega328 เปน MCU ทใชบนบอรด Arduino 7. I/O Port: นอกจากจะเปน Digital I/O แลว ยงเปลยนเปน ชองรบสญญาณอนาลอก 8. Power Port: ไฟเลยงของบอรดเมอตองการจายไฟใหกบวงจรภายนอก ประกอบดวยขาไฟเลยง +3.3 V, +5V, GND, Vin 9. Power Jack: รบไฟจาก Adapter โดยทแรงดนอยระหวาง 7-12 V 10. MCU ของ Atmega16U2 เปน MCU ทท าหนาทเปน USB to Serial โดย Atmega328 จะตดตอกบ Computer ผานAtmega16U2 2. ขอมลเฉพาะ Arduino Uno R3 ไมโครคอนโทรลเลอร ATmega328 แหลงจายไฟ 5 V ไฟเขาจ ากดไวท 6-20 V ขาดจตอล I/O 14 ขา (PWM 6 ขา) ขาแอนาลอก 6 ขา กระแสไฟฟา DC ตอเขาขา I/O 40 mA กระแสไฟฟาออก DC จากขา 3.3 V 50 mA Flash Memory (0.5KB for boot loader) 32KB
EEPROM 1KB Clock Speed 16Mhz
Page 54
51
ล าดบขนตอนการทดลอง การทดลองท 1 การตดตงโปรแกรม Arduino IDE 1. เขาส https://www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Download Software
3. เลอก Just Download
Page 55
52
4. Unzip ไฟลไวท Drive D: 5. เปดใชงานโปรแกรม Arduino IDE
6. หนาจอโปรแกรม Arduino IDE
Page 56
53
การทดลองท 2 การเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino 1. ตอบอรด Arduino Uno R3 เขากบ คอมพวเตอร โดยตอสายเชอมตอทาง พอรต USB 2. ไปท Computer เลอก Manage
3. เลอก Device Manager
4. คลกท Unknown Device เลอก Update Driver Software…
Page 57
54
5. เลอก Browse my computer for driver Software…
6. เลอก Browse ไปยงโฟลเดอรทเกบโปรแกรม Arduino IDE เลอก Driver แลวกด Next
7. เมอตดตงเรยบรอยจะแสดงพอรต Arduino Uno (COM….)
Page 58
55
การทดลองท 3 การใชงานโปรแกรม Arduino IDE 1. เปดโปรแกรม Arduino IDE 2. ตงคาบอรดใหตรงกบบอรดทใชงาน
3. ตงคาพอรตเชอมตอกบบอรด (กรณตอบอรดจรง)
4. ตงคาชนดการโปรแกรม (กรณตอบอรดจรง)
Page 59
56
5. เขยนโปรแกรมหรอเรยกใชงานโปรแกรมตวอยาง
6. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครอง
7. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด (กรณตอบอรดจรง)
Page 60
57
การทดลองท 4 การโปรแกรม Arduino IDE เบองตน 1. ตอ LED เขาบอรด Arduino Uno R3 ดงรป
2. เขยนโปรแกรมดงน
3. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครองหากมขอผดพลาดใหท าการแกไข 4. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด 5. เปลยน delay (500); ในบรรทดท 7 และ 8 เปน delay (1000); สงเกตผลการทดลองทไดแลวบนทกผล .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
Page 61
58
6. แกไขเขยนโปรแกรมดงรปตอไปน
บนทกผลการทดลอง .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................................
Page 62
59
ค าถามทายการทดลอง 1. จงเขยนเลขทของนกเรยนหากเปนเลขตวเดยวใหเตม 0 ดานหนา .................................................................................................................................................................. 2. จงเขยนโปรแกรมสรางสญญาณรหสมอสเปนเลขทของนกเรยนโดยใชวงจรในการทดลองท 4
ตอบ
Page 63
60
แบบประเมนผลการปฏบตงาน หนวยท 2 ชอหนวย เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร
ชอ – สกล ........................................................รหสผเขาเรยน........................................................... ระดบชน ปวช.3 หอง................... แผนกวชาชางอเลกทรอนกส วน/เดอน/ป......................................................................................................................................... เรมปฏบตงานเวลา.........................น. เสรจเวลา...............................น. รวมปฏบตงาน.....................ชวโมง................นาท คะแนนเตมรวม 10 คะแนน
ล าดบ ท
หวขอการประเมน
คะแนน
เตม
ชวงระดบคะแนน ตว คณ
คะแนน จรงทได ด
มาก ด ปาน
กลาง นอย นอย
มาก 5 4 3 2 1
1 การเลอกใชเครองมอ วสดและอปกรณในการปฏบตงาน
2 0.4
2 ขนตอนการปฏบตงาน 2 0.4
3 ผลการปฏบตงานทท าไดถกตอง
3 0.4
4 เวลาทใชในการปฏบตงาน
3 0.4
รวม 10 รวม
ลงชอ……………………………………………….ผประเมน (…………………………………………………..)
Page 64
61
เกณฑการใหคะแนนปฏบตงาน
ค าชแจง เกณฑการใหคะแนนการปฏบตงานน ใหครผควบคมเปนผประเมนผลตามเกณฑการใหคะแนนเทานน
1. เกณฑการใหคะแนน การเตรยมวสดและอปกรณในการปฏบตงาน หวขอประเมน 1. เลอกใชวสดในการปฏบตงานไดอยางถกตอง 2. เลอกใชอปกรณในการปฏบตงานไดอยางถกตอง 3. เลอกใชวสดและอปกรณในการปฏบตงานไดอยางถกวธ 4. ท าความสะอาดหองเรยน หองปฏบตงานเปนระเบยบเรยบรอย 5. จดวางวสดและอปกรณในการปฏบตงานไดอยางเปนระเบยบเรยบรอย
ระดบคะแนน ดมาก หมายถง มการเลอกใชวสด และอปกรณในการปฏบตงาน ครบทกหวขอและการประเมน ด หมายถง มการเลอกใชวสด อปกรณในการปฏบตงาน มหวขอการประเมนได 4 หวขอ ปานกลาง หมายถง มการเลอกใชวสด อปกรณในการปฏบตงาน มหวขอการประเมนได 3 หวขอ นอย หมายถง มการเลอกใชวสด อปกรณในการปฏบตงาน มหวขอการประเมนได 2 หวขอ นอยมาก หมายถง มการเลอกใชวสด อปกรณในการปฏบตงาน มหวขอการประเมนได 1 หวขอ หรอ ปฏบตงาน ไมไดเลยตาม หวขอการประเมน
Page 65
62
2.ขนตอนการปฏบตงาน 2.1 เกณฑการใหคะแนน การเขยนโปรแกรม หวขอการประเมน
1. เตรยมวสดและอปกรณในการเขยนโปรแกรม 2. การใชวสดและอปกรณในการเขยนโปรแกรม 3. การใชงานโปรม Arduino IDE 4. การเชอมตอชดฝกกบคอมพวเตอร
ระดบคะแนน
ดมาก หมายถง ปฏบตงานไดส าเรจ รวดเรว และถกตองครบถวนทกหวขอ การประเมน ตามขนตอนในใบงานและขนตอนการปฏบตงาน ด หมายถง ปฏบตงานไดตามหวขอประเมน มความถกตองตามขนตอน ในใบงานและขนตอนการปฏบตงานได 4 หวขอการประเมน ปานกลาง หมายถง ปฏบตงานไดตามหวขอประเมน มความถกตองตามขนตอน ในใบงานและขนตอนการปฏบตงานได 3 หวขอการประเมน นอย หมายถง ปฏบตงานไดตามหวขอประเมน มความถกตองตามขนตอน ในใบงานและขนตอนการปฏบตงานได 2 หวขอการประเมน นอยมาก หมายถง ปฏบตงานไดตามหวขอประเมน มความถกตองตามขนตอน
ในใบงานและขนตอนการปฏบตงานไดนอยกวา 2 หวขอการประเมน
Page 66
63
3.เกณฑการใหคะแนน ผลการปฏบตงานทท าไดถกตอง
ระดบคะแนน ดมาก หมายถง ปฏบตงานไดส าเรจ รวดเรว ถกตองครบถวนทกใบงาน
ประเมน เปนไปตามขนตอนการปฏบตงานของใบงานและ แบบฝกหด
ด หมายถง ปฏบตงานไดส าเรจ ถกตองตามขนตอนทกใบงาน ประเมน เปนไปตามขนตอนการปฏบตงานของใบงาน
ปานกลาง หมายถง ปฏบตงานไดส าเรจ รวดเรว ถกตอง 3 ใบงาน ประเมน เปนไปตามขนตอนการปฏบตงานของใบงาน นอย หมายถง ปฏบตงานไดส าเรจ รวดเรว ถกตอง 2 ใบงาน
ประเมน เปนไปตามขนตอนการปฏบตงานของใบงาน นอยมาก หมายถง ปฏบตงานไดนอยกวา 2 ใบงาน ประเมน เปนไปตามขนตอนการปฏบตงานของใบงาน
Page 67
64
4.เกณฑการใหคะแนน เวลาทใชในการปฏบตงาน ระดบคะแนน ดมาก หมายถง ปฏบตงานดวยความรวดเรว ถกตอง แมนย า ทนตามเวลา ทก าหนด ด หมายถง การปฏบตงานไมทนตามเวลาทก าหนดไวแตไมเกน 5 นาท
ปานกลาง หมายถง การปฏบตงานไมทนตามเวลาทก าหนดไวแตไมเกน 10 นาท นอย หมายถง การปฏบตงานไมทนตามเวลาทก าหนดไวแตไมเกน 20 นาท นอยมาก หมายถง การปฏบตงานไมทนตามเวลาทก าหนดไวเกนกวา 20 นาท
Page 68
65
เฉลยใบงานท 1 เรอง ซอฟตแวรส าหรบศกษา Arduino
เครองมอและอปกรณ 1. บอรด Arduino Uno R3 จ านวน 1 ชด 2. LED จ านวน 1 ตว ทฤษฎเบองตน 1. Arduino Uno R3: (Hardware)
รปท 1.14 โครงสราง Arduino Uno R3 และ IC AT mega 328
รปท 2 สวนประกอบของ Arduino Uno R3
1. USB Port: ใชส าหรบตอกบ Computer เพออบโหลดโปรแกรมเขา MCU และจายไฟใหกบบอรด
Page 69
66
2. Reset Button: เปนปม Reset ใชกดเมอตองการให MCU เรมการท างานใหม 3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เปนพอรตทใชโปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2 4. I/O Port: Digital I/O ตงแตขา D0 ถง D13 นอกจากน บาง Pin จะท าหนาทอนๆ เพมเตมดวย เชน Pin0,1 เปนขา Tx, Rx Serial, Pin 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 เปนขา PWM 5. ICSP Port: Atmega328 เปนพอรตทใชโปรแกรม Bootloader 6. MCU: Atmega328 เปน MCU ทใชบนบอรด Arduino 7. I/O Port: นอกจากจะเปน Digital I/O แลว ยงเปลยนเปน ชองรบสญญาณอนาลอก 8. Power Port: ไฟเลยงของบอรดเมอตองการจายไฟใหกบวงจรภายนอก ประกอบดวยขาไฟเลยง +3.3 V, +5V, GND, Vin 9. Power Jack: รบไฟจาก Adapter โดยทแรงดนอยระหวาง 7-12 V 10. MCU ของ Atmega16U2 เปน MCU ทท าหนาทเปน USB to Serial โดย Atmega328 จะตดตอกบ Computer ผานAtmega16U2
Page 70
67
2. ขอมลเฉพาะ Arduino Uno R3 ไมโครคอนโทรลเลอร ATmega328 แหลงจายไฟ 5 V ไฟเขาจ ากดไวท 6-20 V ขาดจตอล I/O 14 ขา (PWM 6 ขา) ขาแอนาลอก 6 ขา กระแสไฟฟา DC ตอเขาขา I/O 40 mA กระแสไฟฟาออก DC จากขา 3.3 V 50 mA Flash Memory (0.5KB for boot loader) 32KB
EEPROM 1KB Clock Speed 16Mhz
ล าดบขนตอนการทดลอง การทดลองท 1 การตดตงโปรแกรม Arduino IDE 1. เขาส https://www.arduino.cc/en/Main/Software
2. Download Software
Page 71
68
3. เลอก Just Download
4. Unzip ไฟลไวท Drive D: 5. เปดใชงานโปรแกรม Arduino IDE
6. หนาจอโปรแกรม Arduino IDE
Page 72
69
การทดลองท 2 การเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino 1. ตอบอรด Arduino Uno R3 เขากบ คอมพวเตอร 2. ไปท Computer เลอก Manage
3. เลอก Device Manager
4. คลกท Unknown Device เลอก Update Driver Software…
Page 73
70
5. เลอก Browse my computer for driver Software…
6. เลอก Browse ไปยงโฟลเดอรทเกบโปรแกรม Arduino IDE เลอก Driver แลวกด Next
7. เมอตดตงเรยบรอยจะแสดงพอรต Arduino Uno (COM….)
Page 74
71
การทดลองท 3 การใชงานโปรแกรม Arduino IDE 1.เปดโปรแกรม Arduino IDE 2. ตงคาบอรดใหตรงกบบอรดทใชงาน
3. ตงคาพอรตเชอมตอกบบอรด (กรณตอบอรดจรง)
4. ตงคาชนดการโปรแกรม (กรณตอบอรดจรง)
Page 75
72
5. เขยนโปรแกรมหรอเรยกใชงานโปรแกรมตวอยาง
6. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครอง
7. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด (กรณตอบอรดจรง)
Page 76
73
การทดลองท 4 การโปรแกรม Arduino IDE เบองตน 1. ตอ LED เขาบอรด Arduino Uno R3 ดงรป
2. เขยนโปรแกรมดงน
3. คลกปมแปลงไฟลเปนภาษาเครองหากมขอผดพลาดใหท าการแกไข 4. คลกปมเบรนไฟลลงบอรด 5. เปลยน delay (500); ในบรรทดท 7 และ 8 เปน delay (1000); สงเกตผลการทดลองทไดแลวบนทกผล เมอเปลยนเปน Delay (1000) ท าให LED ตดนานขนกวา delay (500)
Page 77
74
6. แกไขเขยนโปรแกรมดงรปตอไปน
บนทกผลการทดลอง
เมอลงโปรแกรมในบอรดไมโครคอนโทรลเลอรพบวา LED จะตดและดบในเวลาทเทากน จากนนจะตดยาวและดบในเวลาทเทาเดมสามารถเขยนเปนรหสมอสไดดงน
Page 78
75
ค าถามทายการทดลอง 1. จงเขยนเลขทของนกเรยนหากเปนเลขตวเดยวใหเตม 0 ดานหนา เฉลย……30…………………………………………………………………………………………………………………………… 2. จงเขยนโปรแกรมสรางสญญาณรหสมอสเปนเลขทของนกเรยนโดยใชวงจรในการทดลองท 4
เฉลย int led = 13;
void setup(){
pinMode(led,OUTPUT);
}
void loop(){
digitalWrite(led,HIGH);
delay(500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
Page 79
76
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
digitalWrite(led,HIGH);
delay(1500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
}
Page 80
77
แบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 2 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ............................................................................................................................. ................................... ค าสง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงค าตอบเดยว แลวท าเครองหมายกากบาท (× ) ลงหนาขอทถกตอง (ขอละ 1 คะแนน) 1. ขอใดไมสาเหตท Arduino UNO เปนทนยมแพรหลายอยางรวดเรว
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 1) ก. ระบบเปนแบบ Open Source ไมมลขสทธ ข. ซอฟแวร หรอ Arduino IDE ทใชในการพฒนาใหใชงานฟร ค. ชมชนคนใช Arduino ในตางประเทศมอยมากมาย ง. มความเรวในการประมวลผลเรวกวาผผลตรายอน 2. บอรด Arduino UNO R3 มพอรตแอนาลอกอนพตกขา
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 2) ก. 6 ขา ข. 8 ขา ค. 12 ขา ง. 14 ขา 3. ไอซไมโครคอนโทรลเลอรทใชบนบอรด Arduino UNO R3 มหนวยความจ าแบบ FLASH เทาใด
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 3) ก. 8 KB ข. 16 KB ค. 32 KB ง. 64 KB 4.สญลกษณใดในโปรแกรม Arduino IDE ใชบนทกโปรแกรมลงบนคอมพวเตอร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 7)
ก. ข. ค. ง. 5. ขอใดไมใชขนตอนการตดตงโปรแกรม Arduino IDE (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 5) ก. ดาวนโหลดโปรแกรม ท WWW.arduino.cc ข. ตอบอรด Arduino Uno R3 เขากบ คอมพวเตอร ค. กดปม Just Download เพอดาวนโหลดโปรแกรม ง. Unzip ไฟลไวท Drive ในคอมพวเตอร
Page 81
78
6. ขอใดไมใชขนตอนการเชอมตอ Arduino IDE กบบอรด Arduino (จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 6)
ก. เชอมตอบอรด Arduino กบคอมพวเตอร ข. ไปยงโฟลเดอรทเกบโปรแกรม Arduino IDE เลอก Driver ค. อพโหลดโปรแกรมลงบอรด Arduino ง. ตดตง Driver Software 7. บอรด Arduino UNO SMD และบอรด Arduino UNO R3 แตกตางกนอยางไร
(จดประสงคเชงพฤตกรรมขอ 4) ก. Package ของ ไมโครคอนโทรลเลอร ข. ใชไมโครคอนโทรลเลอรคนละเบอร ค. ความเรวของสญญาณนาฬกา ง. จ านวนพอรตแอนาลอก
Page 82
79
เฉลยแบบทดสอบกอนเรยนหนวยท 2 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ............................................................................................................................. ...................................
1.ก 2.ง 3.ก 4.ข 5.ค 6.ง 7.ค
เฉลยแบบทดสอบหลงเรยนหนวยท 2 วชา ไมโครคอนโทลเลอร เรอง เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร ระดบ ปวช.3 แผนกวชาชางอเลกทรอนกส จ านวน 7 ขอ 7 คะแนน ............................................................................................. ...................................................................
1.ง 2.ก 3.ค 4.ง 5.ช 6.ค 7.ก
Page 83
80
ตารางท 1 การวเคราะหหวขอหลก รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต
หนวยท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร 2 เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร
3 การเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอรส าหรบ Arduino
4 การเขยนโปรแกรมภาษาซส าหรบ Arduino (1) – (3) 5 การก าหนดดจตอล และแอนาลอก Pin 6 การควบคม LED (แอลอด) 7 การควบคมตวแสดงผล LED 7 สวน 8 การควบคมหนาจอแสดงผล LCD 9 การเชอมตอ Arduino กบ สวตซ 10 การเชอมตอ Arduino กบรเลย 11 การอนเตอรรพตของไมโครคอนโทรลเลอร 12 การใชงานเซนเซอร LDR 13 การใชงานเซนเซอรวดอณหภม 14 การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 84
81
ตารางท 2 การวเคราะหหวขอยอย
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 1 ชอหนวย โครงสรางและสวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร
2 สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร 3 ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร 4 หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 85
82
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 2 ชอหนวย เครองมอส าหรบพฒนาไมโครคอนโทรลเลอร
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 ประวตของบอรด Arduino 2 โครงสรางของ Arduinoบอรด Arduino รนตางๆ
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 86
83
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 3 ชอหนวย การเขยนโปรแกรมควบคมไมโครคอนโทรลเลอรส าหรบ Arduino
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 ภาษาคอมพวเตอร 2 การเขยนโฟลวชารต
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 87
84
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 4 ชอหนวย การเขยนโปรแกรมภาษาซส าหรบ Arduino (1) – (3)
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางภาษาซส าหรบ Arduino 2 ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino
3 ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 88
85
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 5 ชอหนวย การก าหนดดจตอลและแอนาลอก Pin
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 กลมค าสงแอนาลอกอนพตและเอาตพต 2 กลมค าสงแอนาลอกอนพตและเอาตพต
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 89
86
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 6 ชอหนวย การควบค LED (แอลอด)
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 การเขยนโปรแกรมควบคมการท าซ ากบ LED 2 โครงสรางและการท างานของ LED
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 90
87
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 7 ชอหนวย การควบคมตวแสดงผล LED 7 สวน
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางและการท างานของหลอดแสดงผล LED 7 สวน 2 การใชงาน LED 7 สวน
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 91
88
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 8 ชอหนวย การควบคมหนาจอแสดงผล LCD
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 การใชงานหนาจอแสดงผล LCD
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 92
89
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 9 ชอหนวย การเชอมตอ Arduino กบ สวตช
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 การท างานและการตอสวตช
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 93
90
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย
รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 10 ชอหนวย การเชอมตอ Arduino กบรเลย
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางและการท างานของรเลย
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 94
91
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 11 ชอหนวย การอนเตอรรพตของไมโครคอนโทรลเลอร
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 การอนเตอรรพท 2 การควบคมการอนเตอรรพทกบ Arduino
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 95
92
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 12 ชอหนวย การใชงานเซนเซอร LDR
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางและการท างานของ LDR 2 การตอใชงาน LDR กบ Arduino
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 96
93
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 13 ชอหนวย การใชงานเซนเซอรวดอณหภม
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 การใชงานของเซนเซอรวดอณหภม 2 การตอใชงานเซนเซอรวดอณหภมกบ Arduino 3 การตอใชงานเซนเซอรวดความเคลอนไหวกบ Arduino
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 97
94
ตารางท 2 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย รหสวชา 2105 – 2105 ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร ทฤษฎ 1 ชวโมง/สปดาห ปฏบต 3 ชวโมง/สปดาห จ านวน 2 หนวยกต หวขอหลก หนวยท 14 ชอหนวย การควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรง
ล าดบท หวขอหลก (ชอหนวย) แหลงขอมล
A B C D E 1 โครงสรางและการท างานของมอเตอรไฟฟากระแสตรง 2 การตอใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงกบ Arduino
A : หลกสตรรายวชา (Course Description) B : ต าราและเอกสาร (Literatures) แหลงขอมล (Sources) C : ประสบการณ (Experiences) D : ผเชยวชาญ (Experts) E : อนๆ (Other)
Page 99
96
ตารางท 3 การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 1 1. แนะน ารายวชาและเกณฑการใหคะแนน
2. โครงสรางไมโครคอนโทรลเลอร 3. สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร 4.ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร 5. หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
(ทฤษฎ) 1. อธบายโครงสรางไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง 2. อธบายสถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอรไดถกตอง 3. บอกความแตกตางของไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง 4. อธบายหลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 100
97
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 2 1. ประวตของบอรด Arduino
2. โครงสรางของ Arduinoบอรด Arduino รนตางๆ 3. สถาปตยกรรมของไมโครคอนโทรลเลอร 4.ไมโครโพรเซสเซอรกบไมโครคอนโทรลเลอร 5. หลกการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร
(ทฤษฎ) 1. บอกประวตของบอรด Arduino ไดอยางถกตอง 2. อธบายโครงสรางของ Arduino ไดถกตอง 3. บอกคณสมบตของ Arduino ไดถกตอง 4. เปรยบเทยบขอดและขอเสยของบอรด Arduino รนตางๆ ได (ปฏบต) 1. ตดตงโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง 2. อธบายการเชอมตอ Arduino IDE กบ Arduino ไดอยางถกตอง 3. อธบายขนตอนการใชงานโปรแกรม Arduino IDE ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
Page 101
98
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 3
1. ภาษาคอมพวเตอร 2. การเขยนโฟลวชารต
(ทฤษฎ) 1. บอกประเภทของภาษาคอมพวเตอรไดอยางถกตอง 2. เขยนโครงสรางภาษาแอสแซมบลไดอยางถกตอง 3. เขยนโครงสรางภาษาซไดอยางถกตอง 4. อานโฟลวชารตไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. เขยนโปรแกรมไฟกระพรบดวยภาษาแอสแซมบลไดอยางถกตอง 2. เขยนโปรแกรมไฟกระพรบดวยภาษาซไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A
Page 102
99
4 1. โครงสรางภาษาซส าหรบ Arduino 2. ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino 3. ค าสงเงอนไขภาษาซส าหรบ Arduino
(ทฤษฎ) 1. บอกโครงสรางภาษาซส าหรบ Arduino ไดอยางถกตอง 2. บอกรปแบบค าสงเงอนไขแบบทศทางเดยว (if) ไดอยางถกตอง 3. บอกรปแบบค าสงเงอนไขแบบสองทศทาง (if-else) ไดอยางถกตอง 4. บอกรปแบบค าสงเงอนไขแบบหลายทศทาง (if-else-if) ไดอยางถกตอง 5. บอกรปแบบค าสงเงอนไข (for) ไดอยางถกตอง 6. บอกรปแบบค าสงเงอนไข (while) ไดอยางถกตอง 7. บอกรปแบบค าสงเงอนไข (do-while) ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ก าหนดชนดขอมลในการเขยนโปรแกรมภาษาซไดอยางถกตอง 2. ประกาศตวแปรในการเขยนโปรแกรมภาษาซไดอยางถกตอง 3. ใชตวด าเนนการส าหรบ Arduino ในการเขยนโปรแกรมภาษาซไดอยางถกตอง 4. เขยนโปรแกรมควบคม Digital I/O ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed)
A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 103
100
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 4 (ปฏบต)(ตอ)
5. เขยนโปรแกรมเงอนไขแบบทศทางเดยว (if) ได 6. เขยนโปรแกรมเงอนไข if แบบหลายทางเลอกได 7. เขยนโปรแกรมเงอนไขแบบสองทศทาง (if-else) ไดอยางถกตอง 8. เขยนโปรแกรมเงอนไขควบคม LED ไดอยางถกตอง 9. เขยนโปรแกรมค าสงเงอนไข (for) ได 10. เขยนโปรแกรมค าสงเงอนไข (while) ได 11. เขยนโปรแกรมค าสงเงอนไข (do-while) ไดอยางถกตอง 12. เขยนโปรแกรมเงอนไขควบคม LED ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 104
101
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 5 1. ค าสงแอนาลอกอนพต/เอาตพต (ทฤษฎ)
1. อธบายการใชงานของกลมค าสงเกยวกบ Digital I/O Pin ไดอยางถกตอง 2. อธบายการใชงานของกลมค าสงเกยวกบ Analog I/O Pin ไดอยางถกตอง 3. อธบายหลกการค านวณคา PWM ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ใชงานค าสง analogRead ( ) ไดอยางถกตอง 2. ใชงานค าสง analogWrite ( ) ไดอยางถกตอง 3. เขยนค าสงควบคมแรงดน PWM ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is
needed)
Page 105
102
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 6 1. การเขยนโปรแกรมควบคมการท าซ ากบ LED
2. โครงสรางและการท างานของ LED (ทฤษฎ) 1. อธบายโครงสราง LED ไดอยางถกตอง 2. อธบายการใชงาน LED ไดอยางถกตอง 3. อธบายการเขยนโปรแกรมควบคม LED ใหท าซ าดวยค าสง for ไดอยางถกตอง 4. อธบายการเขยนโปรแกรมควบคมขาใชงาน LED ดวยตวแปร array ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 106
103
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 6 (ปฏบต)
1. ตอ LED รวมกบ Arduino ไดถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคม LED ดวยบอรด Arduino ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมควบคม LED ดวย PWM ไดอยางถกตอง 4. เขยนโปรแกรมควบคม LED ใหตดดบทละดวงตามทก าหนดดวงไดอยางถกตอง 5. เขยนโปรแกรมควบคม LED โดยใชตวแปร array ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed)
A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 107
104
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 7 1. โครงสรางและการท างานของ LED
7 สวน 2. การใชงาน LED 7 สวน
(ทฤษฎ) 1. อธบายโครงสรางและบอกการท างานของหลอดแสดงผล LED 7 สวนไดอยางถกตอง 2. อธบายการใชงาน LED 7 สวนไดถกตอง (ปฏบต) 1. ตอ Arduino รวมกบ LED 7 สวน ไดอยางถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคม LED 7 สวนใหแสดงผลตามทตองการไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 108
105
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 8 1. การใชงานหนาจอแสดงผล LCD (ทฤษฎ)
1. อธบายการควบคมตวแสดงผล LCD ไดอยางถกตอง 2. บอกประเภทหนาจอแสดงผล LCD ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ตอจอแสดงผล LCD รวมกบบอรด Arduino ไดอยางถกตอง 2. ใชงานจอแสดงผล LCD ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมแสดงผลผานหนาจอ LCD ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 109
106
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 9 1. การท างานและการตอสวตช (ทฤษฎ)
1. อธบายการท างานของสวตชไดอยางถกตอง 2. อธบายการตอสวตชรวมกบ Arduino ไดถกตอง (ปฏบต) 1. ตอสวตชรวมกบ Arduino ไดถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคมการแสดงผลของ LCD ดวยสวตชไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 110
107
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 10
1. การท างานและการตอสวตช (ทฤษฎ) 1. อธบายการท างานของ Relay ไดอยางถกตอง 2. อธบายโครงสรางของ Relay ไดอยางถกตอง 3. อธบายการตอใชงาน Relay รวมกบไอซเบอร ULN2003A (ปฏบต) 1. ตอใชงาน Relay รวมกบไอซเบอร ULN2003A ไดอยางถกตอง 2. ตอใชงาน Relay รวมกบ Arduino ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมควบคม Relay ดวย Arduino ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 111
108
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 11 1. การอนเตอรรพท
2. การควบคมการอนเตอรรพทกบ Arduino
(ทฤษฎ) 1. อธบายการอนเตอรรพทไดถกตอง 2. อธบายการควบคมการอนเตอรรพทกบ Arduino ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ตอใชงานสวตชรวมกบ Arduino เพอใชส าหรบการอนเตอรรพทไดอยางถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคมการอนเตอรรพทดวย Arduino ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 112
109
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 12
1. โครงสรางและการท างานของ LDR 2. การตอใชงาน LDR กบ Arduino
(ทฤษฎ) 1. อธบายการท างานของ LDR ไดอยางถกตอง 2. อธบายการตอใชงาน LDR กบ Arduino ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ตอใชงาน LDR รวมกบ Arduino ไดอยางถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคมการแสดงผล Serial Monitor จากการรบคา LDR ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมควบคมการแสดงผล LED จากการรบคา LDR ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 113
110
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม
ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 13 1. การใชงานของเซนเซอรวดอณหภม
2. การตอใชงานเซนเซอรวดอณหภมกบ Arduino 3.การตอใชงานเซนเซอรวดความเคลอนไหวกบ Arduino
(ทฤษฎ) 1. อธบายการใชงานของเซนเซอรวดอณหภมไดอยางถกตอง 2. อธบายการตอใชงานเซนเซอรวดอณหภมกบ Arduino ไดอยางถกตอง 3. อธบายการตอใชงานเซนเซอรวดความเคลอนไหวกบ Arduino ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ตอใชงานเซนเซอรวดอณหภมรวมกบ Arduino เพอใชส าหรบงานการอนเตอรรพทไดอยางถกตอง 2. เขยนโปรแกรมควบคมของเซนเซอรวดอณหภมดวย Arduino ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมควบคมของเซนเซอรวดความเคลอนไหวดวย Arduino ไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)
Page 114
111
ตารางท 3 (ตอ) การวเคราะหหวขอยอย/หวขอสอนและจดประสงคเชงพฤตกรรม ชอวชา ไมโครคอนโทรลเลอร รหสวชา 2105 – 2105 ทฤษฎ 1 ชวโมง ปฏบต 3 ชวโมง 2 หนวยกต
หนวยท/ ชอหนวย
รายการความร (Knowledge) จดประสงคเชงพฤตกรรม (Behavioral Objectives) ISL PSL
R A T I C A 14
1. โครงสรางและการท างานของมอเตอรไฟฟากระแสตรง 2. การตอใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงกบ Arduino
(ทฤษฎ) 1. อธบายโครงสรางของมอเตอรไฟฟากระแสตรงไดอยางถกตอง 2. อธบายการท างานของมอเตอรไฟฟากระแสตรงไดอยางถกตอง 3. อธบายการตอใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงกบ Arduino ไดอยางถกตอง (ปฏบต) 1. ตอใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงไดอยางถกตอง 2. ตอใชมอเตอรไฟฟากระแสตรงรวมกบ Arduino ไดอยางถกตอง 3. เขยนโปรแกรมควบคมมอเตอรไฟฟากระแสตรงไดอยางถกตอง
หมายเหต ISL = ระดบความรความสามารถทางสตปญญา (Intellectual Skill Level) PSL = ระดบความสามารถในการใชกลามเนอท างาน (Physical Skill Level) ระดบความส าคญ
R : การฟนคนความร (Recalled Knowledge) I : ขนท าไดตามแบบ (Imitation is needed) A : การประยกตความร (Applied Knowledge) C : ขนท าไดดวยความถกตอง (Control is needed) T : การสงถายความร (Transferred Knowledge) A : ขนท าดวยความช านาญ (Automation is needed)