งานคอม 18.11.11
- 1. ใบงานที่ 3.1 ส่วนประกอบไมโครคอนโทรลเลอร์ จงศึกษาและตอบคาถามดังต่อไปนี้ 1. ไมโครคอนโทรลเลอร์ ตรงกับคา ภาษาอังกฤษว่า Microcontroller หมายถึง อุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็ก ซึ่งบรรจุความสามารถที่ คล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ โดยในไมโครคอนโทรลเลอร์ได้รวมเอาซีพียู, หน่วยความจา และ พอร์ต ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสาคัญของระบบคอมพิวเตอร์เข้าไว้ด้วยกัน โดยทาการบรรจุเข้าไว้ใน ตัวถังเดียวกัน 2. ส่วนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร์ มีองค์ประกอบ 5 ส่วน คือ 1. หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู (CPU : Central Processing Unit) 2. หน่วยความจา (Memory) สามารถแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ หน่วยความจาที่มีไว้สาหรับ เก็บโปรแกรมหลัก (Program Memory) เปรียบเสมือนฮาร์ดดิสก์ของเครื่องคอมพิวเตอร์ตั้งโต๊ะ คือ ข้อมูลใดๆ ที่ถูกเก็บไว้ในนี้จะไม่สูญหายไปแม้ไม่มีไฟเลี้ยง อีกส่วนหนึ่งคือหน่วยความจาข้อมูล (Data Memory) ใช้เป็นเหมือนกกระดาษทดในการคานวณของซีพียู และเป็นที่พักข้อมูลชั่วคราวขณะทางาน แต่หากไม่มีไฟเลี้ยง ข้อมูลก็จะหายไปคล้ายกับหน่วยความแรม (RAM) ในเครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วๆ ไป แต่สาหรับไมโครคอนโทรลเลอร์สมัยใหม่ หน่วยความจา ข้อมูลจะมีทั้งที่เป็นหน่วยความจาแรม ซึ่งข้อมูลจะหายไป เมื่อไม่มีไฟเลี้ยง และเป็นอีอีพรอม (EEPROM : Erasable Electrically Read-Only Mempry) ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลได้แม้ไม่มีไฟเลี้ยง 3. ส่วนติดต่อกับอุปกรณ์ภายนอก หรือพอร์ต (Port) มี 2 ลักษณะคือ พอร์ตอินพุต (Input Port) และพอร์ตส่งสัญญาณหรือพอร์ตเอาต์พุต (Output Port) ส่วนนี้จะใช้ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์
- 2. ภายนอก ถือว่าเป็นส่วนที่สาคัญมาก ใช้ร่วมกันระหว่างพอร์ตอินพุต เพื่อรับสัญญาณ อาจจะด้วยการกด สวิตช์ เพื่อนาไปประมวลผลและส่งไปพอร์ตเอาต์พุต เพื่อแสดงผลเช่น การติดสว่างของหลอดไฟ เป็นต้น 4. ช่องทางเดินของสัญญาณ หรือบัส (BUS) คือเส้นทางการแลกเปลี่ยนสัญญาณข้อมูลระหว่าง ซีพียู หน่วยความจาและพอร์ต เป็นลักษณะของสายสัญญาณ จานวนมากอยู่ภายในตัว ไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยแบ่งเป็นบัสข้อมูล (Data Bus) , บัสแอดเดรส (Address Bus) และ บัสควบคุม (Control Bus) 5. วงจรกาเนิดสัญญาณนาฬิกา นับเป็นส่วนประกอบที่สาคัญมากอีกส่วนหนึ่ง เนื่องจากการ ทางานที่เกิดขึ้นในตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ จะขึ้นอยู่กับการกาหนดจังหวะ หากสัญญาณนาฬิกามีความถี่ สูง จังหวะการทางานก็จะสามารถทาได้ถี่ขึ้นส่งผลให้ ไมโครคอนโทรลเลอร์จัวนั้น มีความเร็วในการประมวลผลสูง ตามไปด้วย 3. บริษัทที่พัฒนาไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวแรกของโลก คือ อินเทล มีชื่อเรียกว่า MPU 4004 ( MCS-4 ) 4. การทางานของไมโครคอนโทรลเลอร์ จะประมวลคาสั่งข้อมูลในรูปสัญญาณแบบใด มีลักษณะการ ทางานเช่นใด สัญญาดิจิตอล มาเทียบกับตารางชุดคาสั่ง เพื่อกาหนดการทางานในแบบต่างๆ ส่วนอัตรา การประมวลผลนั้นขึงอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ป้อนให้ ้ 5. ยกตัวอย่างอุปกรณ์ทนาเอาอุปกรณ์ชุดไมโครคอนโทรลเลอร์ มาใช้ในการผลิต แอร์ นาฬิกาดิจิตอล ี่ คอมพิวเตอร์ เครื่องจับเวลา เมาส์ รีโมร์ หม้อหุ้งข้าวไฟฟ้า เตารีด ตู้เย็น ทีวี เป็นต้น 6. ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ติดตัวมากับไมโครคอนโทรลเลอร์ คือภาษา ภาษาแอสแซมบลี้
- 3. 7. ภาษาที่ใช้เขียนติดต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ ได้แก่ ภาษา basic ภาษา c Pascal 8. ATMEGA-16 คือ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATmega16 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์สมรรถนะสูงที่ใช้สถาปัตยกรรม AVR แบบ 8 บิตของบริษัท Atmel ซึ่ง เป็นสถาปัตยกรรมแบบ RISC (Reduced Instruction Set Computer) ที่ถูกออกแบบมาให้ โปรแกรมมีขนาดเล็ก ใช้เนื้อที่ในหน่วยความจาน้อยและกินไฟต่าไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวนี้ทาหน้าที่เป็น ศูนย์กลางการประมวลผลใน 9. ATMEGA-16 มีองค์ประกอบที่สาคัญ อะไรบ้าง หน่วยความจาโปรแกรมภายใน 16 Kbyte หน่วยความจา RAM 1 Kbyte ทางานด้วยความเร็ว 16 ล้านคาสั่งต่อวินาที ที่ คริสตอล 16 MHz พอร์อินพุตเอาต์พุต 32 ตาแหน่ง วงจรพัลส์วิคธ์มอดูเลเตอร์ 4 ช่อง ไท เมอร์เคาร์เตอร์ 3 ตัว การสื่อสารอนุกรม SPI/I2C/USART วงจรแปลงสัญญาณอะนาลอกดิจิตอล 10 บิต 8 ช่อง สามารถโปรแกรมและ ลบได้นับหมืนครั่ง ่