บทที่ 6 การต่อสวิตช์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino

จากคุณสมบัติของพอร์ตดิจิตอลในบอร์ด Arduino ซึ่งมีพอร์ตดิจิตอลทั้งหมด 14 พอร์ตนั้นสามารถกําหนดให้เป็นได้ทั้งพอร์ตเอาต์พุตและอินพุต เมื่อกําหนดให้เป็นพอร์ตอินพุตแล้วสามารถใน สาหรับรับค่าสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์อินพุตต่าง ๆ ได้เพื่อนําไปใช้ในการควบคุมการทํางานของวงจรเอาต์พุตที่ออกแบบไว้ ตัวอย่างอปกรณ์อินพุต ได้แก่ สวิตช์หรือปุ่มกด สวิตช์หรือปุ่มกด สัญญาณอินพุตที่ พอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino มีการเปลี่ยนแปลงสถานะอยู่ 2 สภาวะ คอ ลอจิก “1” กับ

ลอจิก “0” ตัวอย่างสวิตซ์อินพุตแสดงในรูปที่ 5.1

รูปที่ 5.1 สวิตซ์อินพุตรูปร่างต่าง ๆ

การต่อสวิตซ์เข้าพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino สามารถต่อใช้งานได้ 2 แบบ ได้แก่ การต่อสวิตช์แบบแอ็คทีฟ ไฮท์ (Active high) และการต่อสวิตช์แบบแอ็คทีฟ โลว์ (Active low) สําหรับการต่อสวิตช์แบบแอ็คทีฟ ไฮท์ (Active high) เป็นการต่อจากแหล่งจ่ายไฟผ่านสวิตซ์และตัวต้านทานลงกราวนด์ จุดต่อระหว่างขาสวิตซ์กับตัวต้านทานต่อ เข้าที่พอร์ตไมโคคอนโทรลเลอร์ Arduino ลักษณะการต่อตัวต้านทานแบบนี้เรียกว่า การต่อตัวต้านทานแบบพูลดาวน์ (Put down resistor) แสดงในรูปที่ 5.2 ลักษณะการ ทํางานของวงจรนี้ ขณะยังไม่กดสวิตซ์ที่ขาอินพุตของพอร์ต ไมโครคอนโทรลเลอร์มีค่าเป็นลอจิก “0” เมื่อใดที่กดสวิตซ์ ที่พอร์ตของไมโครคอนโทรลเลอร์มีค่าเป็นลอจิก “1” ซึ่งลักษณะการเปลี่ยนแปลงที่ขาอินพุตนี้นําไปใช้สําหรับการ เขียนโปรแกรมรับค่าอินพุตทางดิจิตอลต่อไป

รูปที่ 5.2 การต่อสวิตซ์แบบแอ็คทีฟ ไฮท์ (Active high)

ส่วนการต่อสวิตซ์แบบแอ็คทีฟโลว์ (Activelow) เป็นการต่อจากแหล่งจ่ายไฟผ่านตัวต้านทานและผ่านสวิตช์ลงกราวนด์ จุดต่อระหว่างขาตัวต้านทานกับสวิตช์ต่อเข้าพอร์ตดิจิตอลของไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ลักษณะการต่อตัวต้านทาน แบบนี้เรียกว่า การต่อตัวต้านทานแบบพูลอัป แสดงในรูปที่ 5.3 ลักษณะการทํางานของวงจรนี้ ขณะยังไม่กดสวิตซ์ที่ขาอินพุตของพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์มีค่าเป็นลอจิก “1” แต่เมื่อกดสวิตช์ที่พอร์ตของไมโครคอนโทรลเลอร์มีค่าเป็น ลอจิก “0” ซึ่งลักษณะ

การเปลี่ยนแปลงที่ขาอินพุตนี้นําไป ใช้สําหรับการเขียนโปรแกรมรับค่าอินพุตทางดิจิตอลต่อไป จากวงจรทั้ง 2 แบบนี้วงจรที่นิยมนํามาออกแบบสําหรับการ ต่อวงจรร่วมกับไมโครคอนโทรลเลอร์คือวงจรการต่อสวิตช์แบบแอ็คทีฟ โลว์ (Activelow) เนื่องจากช่วยในการป้องกัน สัญญาณรบกวนจากภายนอกได้ดีกว่าการต่อสวิตช์แบบ แอ็คทีฟ ไฮท์ (Active high)

รูปที่ 5.3 การต่อสวิตซ์แบบแอ็คทีฟ โลว์

จากการต่อสวิตช์สวิตช์แบบแอ็คทีฟ ไฮท์ (Active high) หรือแบบแอ็คทีฟ โลว์ (Active low) มีปัญหาที่เกิดขึ้นในการใช้สวิตช์แบบหน้าสัมผัสคือ ขณะกดสวิตช์และปล่อยสวิตช์นั้นเกิดการแตะกัน ของหน้าสัมผัสหลาย ๆ ครั้งเกิดขึ้น จากปัญหาดังกล่าวทําให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถอ่านค่าที่ ได้จากสัมผัสหลาย ๆ ครั้งนั้นได้ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทําให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทํางานผิดพลาดตาม โปรแกรมที่เขียนขึ้นได้ แสดงในรูปที่ 5.4

รูปที่ 5.5 การแก้ปัญหาด้วยฮาร์ดแวร์ ดีเบาซ์

ขณะยังไม่กดสวิตช์ SW1 ตัวเก็บประจุ C1 ทําการชาร์จประจุไว้ ทําให้พอร์ตอินพุตของไมโคร คอนโทรลเลอร์มีค่าเป็นลอจิก “1” แต่เมื่อทําการกดสวิตซ์ SW1 ตัวเก็บประจุ C1 ทําการคายประจุผ่านตัวต้านทาน R2 ซึ่งทําให้แรงดันค่อย ๆ ลดลงเรื่อย ๆ เมื่อแรงดันไฟฟ้ามีค่าต่ํากว่า 1.8โวลต์ ไมโคร คอนโทรลเลอร์จึงมีค่าเป็นลอจิก “0” แต่ถ้าแรงดันไฟฟ้ามีค่ามากกว่า 3.1 โวลต์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ จึงมีค่าเป็นลอจิก “1”

ตัวอย่างการเขียนโปรแกรมทดสอบวงจรฮาร์ดแวร์ ดีเบาซ์ (Hardware Debouncing)

#define buttonPin 2 // กําหนดตัวแปร buttonPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา2

#define ledPin 13 // กําหนดตัวแปร ledPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา 13

void setup() {

pinMode(buttonPin, INPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 2 ให้เป็นพอร์ตเอาต์พุต

pinMode(ledPin, OUTPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 13 ให้เป็นพอร์ตเอาต์พุต

void loop() {

digitalWrite(ledPin, digitalReadbuttonPin)); // อ่านค่าจากอินพต และนําค่าที่อ่านใด

// แสดงทางเอาต์พุต

การแก้ปัญหาด้วยซอฟต์แวร์ ดีเบาซ์ (Softwave Debouncing)

การแก้ปัญหาด้วยวิธีนี้สามารถทําได้ง่ายที่สุด คือ เมื่อโปรแกรมทําการตรวจสอบว่าสวิตช์ กดแล้ว ให้ทําการหน่วงเวลาออกไปประมาณ 10 มิลลิวินาที

ตัวอย่างการเขียนโปรแกรม ทดสอบวงจรซอฟต์แวร์ ดีเบาซ์ (Softwave Debouncing)

#define buttonPin 2 // กําหนดตัวแปร buttonPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา 2

#define ledPin 13 // กําหนดตัวแปร ledPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา 13

void setup() {

pinMode(buttonPin, INPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 2 ให้เป็นพอร์ตเอาต์พุต

pinMode(ledPin, OUTPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 13 ให้เป็นพอร์ตเอาต์พุต

void loop() {

digitalWrite(ledPin, digitalRead(buttonPin)); // อ่านค่าจากอินพุตและนําค่าที่อ่านได้

// แสดงทางเอาต์พุต

delay(10); } // หน่วงเวลา 0.01 วินาที

การเขียนโปรแกรมเพื่อใช้งานเป็นพอร์ตดิจิตอลอินพุต ต้องใช้คําสั่งรับค่าอินพุตเข้ามายังพอร์ตของไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino ดังนี้

คําสั่ง digitalRead();

รูปแบบคําสั่ง

digitalRead (ตําแหน่งพอร์ต)

เป็นการอ่านค่าสถานะของตําแหน่งพอร์ตดิจิตอลที่ต้องการอ่าน ตั้งแต่พอร์ต 0 ถึง 13 ว่ามีค่าเป็น HIGH หรือ LOW

ตัวอย่างการเขียนโปรแกรม

int ledPin = 13; // กําหนดตัวแปร ledPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา 13

int in Pin = 7; // กําหนดตัวแปร inPin ต่อที่พอร์ตดิจิตอลขา 7

int val = 0; // กําหนดตัวแปร val มีค่าเท่ากับ 0

void setup () {

pinMode(ledPin, OUTPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 13 ให้เป็นพอร์ตเอาต์พุต

pinMode (inPin, INPUT); // เซตพอร์ตดิจิตอลขา 7 ให้เป็นพอร์ตอินพุต

Void loop() {

val = digitalReadinPin); // อ่านค่าจากสัญญาณอินพุต

digitalWrite(ledPin, val); } // นําค่าที่อ่านได้แสดงผลที่พอร์ตเอาต์พุต

สรุป

ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino มีพอร์ตดิจิตอลทั้งหมด 14 พอร์ต สามารถกําหนดให้พอร์ตเอาต์พุตและอินพุตได้ขึ้นอยู่กับผู้พัฒนาโปรแกรม เมื่อกําหนดให้เป็นพอร์ตอินพุตสามารถรับค่าสัญญาณไฟฟ้าจากอุปกรณ์อินพุตต่าง ๆ ได้แก่ สวิตซ์ หรือปุ่มกด สัญญาณอินพุตที่ต่อเข้ามายัง ไมโครคอนโทรลเลอร์มีการเปลี่ยนแปลงสถานะ 2 สภาวะคือ ลอจิก “0” และลอจิก “1” การต่อใช้ งานสวิตซ์นิยมต่อแบบแอ็คทีฟ โลว์ (Active low) คําสั่งสําหรับการอ่านค่าดิจิตอลอินพุตคือ คําสั่ง digitalRead();