การทดลองที่ 3.1 การต่อวงจรปุ่มกดและไดโอดเปล่งแสงสําหรับ Arduino

วัตถุประสงค์

1. ฝึกต่อวงจรปุ่มกดและไดโอดเปล่งแสง (LED) และเชื่อมต่อกับขาอินพุต/เอาต์พุต-ดิจิทัลของบอร์ด
Arduino
2.  ฝึกเขียนโปรแกรมภาษา C/C++ เพื่อกำหนดพฤติกรรมการทำงานของบอร์ด Arduino ตามโจทย์ที่
กำหนดให้

รายการอุปกรณ์

- แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)         1 อัน
- บอร์ด Arduino (ใช้แรงดันลอจิก +5V)     1 บอร์ด
- ปุ่มกดแบบสี่ขา             2 ตัว
- ไดโอดเปล่งแสงขนาด 5 มม.              4 ตัว
- ตัวต้านทาน 10kΩ               2 ตัว
- ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω               4 ตัว
- สายไฟสําหรับต่อวงจร           1 ชุด

ขั้นตอนการทดลอง

1. ยังไม่ต้องเชื่อมต่อ +5V และ Gnd จากบอร์ด Arduino ไปยังเบรดบอร์ดเพื่อจ่ายเป็นแรงดันไฟเลี้ยง
VCC และ GND
2. ต่อวงจรปุ่มกดพร้อมตัวต้านทานแบบ Pull-up 10kΩ จํานวนสองชุด (PB1 และ PB2) บนเบรดบอร์ด
แล้วนําไปต่อกับขา D2 และ D3 ของบอร์ด Arduino ตามลําดับ โดยใช้ลวดสายไฟสําหรับต่อวงจร
(ดูตามผังวงจรในรูปที่ 3.1.1)
3. ต่อวงจรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสง (LED) พร้อมตัวต้านทานแบบอนุกรม 330Ω หรือ 470Ω จํานวน
4 ชุด (LED1, LED2, LED3, LED4) บนเบรดบอร์ด แล้วนําไปต่อกับขา D4, D5, D6, D7, D8 ของ
บอร์ด Arduino ตามลําดับ โดยใช้ลวดสายไฟสําหรับต่อวงจร (ดูตามผังวงจรในรูปที่ 3.1.1)

credit : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

4. เขียนโค้ดตามตัวอย่างโดยใช้ Arduino IDE แล้วทําขั้นตอนคอมไพล์และอัพโหลดโปรแกรมไปยังบอร์ด Arduino

credit : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

5. ตรวจสอบความถูกต้องของวงจรบนเบรดบอร์ดอีกครั้ง จากนั้นจึงเชื่อมต่อ +5V และ Gnd จากบอร์ด
Arduino ไปยังเบรดบอร์ดเพื่อใช้เป็นแรงดันไฟเลี้ยง (VCC และ GND) ให้ระวังการต่

อสลับขั้วสายไฟ
และ ระวังการต่อถึงกันทางไฟฟ้าของสายไฟทั้งสองเส้น
6. แก้ไขโค้ดใหแสดงพฤต ้ ิกรรมการทํางานตามข้อกําหนดต่อไปนี้ ตรวจสอบและสาธิตความถูกต้องใน
การทํางาน โดยใช้ฮาร์ดแวร์จริง

      6.1 เมื่อเริ่มต้นทํางาน จะมี LED เพียงตัวเดียวที่อยู่ในสถานะ “ติด” (LED1) และที่เหลืออีก 3 ตัว
(LED2, LED3, LED4) อยู่ในสถานะ “ดับ”
      6.2 ถ้ากดปุ่ม PB1 แล้วปล่อยในแต่ละครั้ง จะทําให้ตําแหน่งของ LED ที่ “ติด” เลื่อนไปทางขวาทีละ
หนึ่งตําแหน่ง หรือวนกลับมาเริ่มต้นใหม่ทางซ้ายสุด (LED1 -> LED2 -> LED3 -> LED4 -> …)
      6.3 ถ้ากดปุ่ม PB2 แล้วปล่อยในแต่ละครั้ง จะทําให้ตําแหน่งของ LED ที่ “ติด” เลื่อนไปทางซ้ายทีละ
หนึ่งตําแหน่ง หรือวนกลับมาเริ่มต้นใหม่ทางขวาสุด (LED1 -> LED4 -> LED3 -> LED2 -> …)

7. แก้ไขโค้ดใหแสดงพฤต ้ ิกรรมการทํางานตามข้อกําหนดต่อไปนี้ ตรวจสอบและสาธิตความถูกต้องใน
การทํางาน
      7.1 ใช้ LED ทั้ง 4 ตัว แสดงเลขในฐานสอง จํานวน 4 หลัก (4-bit binary number) ซึ่งรับสัญญาณ
เอาต์พุตมาจากบอร์ด Arduino และกําหนดให้บิตที่มีค่า 0 หมายถึง LED “ดับ” และ บิตที่มีค่า
เป็น 1 หมายถึง LED “ติด”และเมื่อเริ่มต้นทํางาน ให้แสดงค่าเป็น 0
      7.2 เมื่อกดปุ่ม PB1 แล้วปล่อยแต่ละครั้ง จะทําให้ค่าเพิ่มขึ้นทละหน ี ึ่ง จาก 0000, 0001, 0010, …,
1111 ตามลําดับ แล้ววนกลบไปเร ั ิ่มต้นที่ 0000 ใหม่ได ้
      7.3 แต่ถ้ากดปุ่ม PB2 จะทําให้ได้ค่าเป็น 0000 ทันท (ีหมายถงึ การรีเซตค่าเป็นศูนย์)

ผลการทดลอง

Example Code Arduino

const byte PB_1 = 2; const byte PB_2 = 3; const byte LEDS[4] = {4,5,6,7}; void setup() { pinMode( PB_1, INPUT ); pinMode( PB_2, INPUT ); for (int i=0; i < 4; i++) { pinMode( LEDS[i], OUTPUT ); digitalWrite( LEDS[i], (i==0) ? HIGH : LOW ); } } void loop() { // Write your code below }

วงจรเมื่อใช้โค้ดตามตัวอย่าง

Code Arduino : 

 (LED1 -> LED2 -> LED3 -> LED4 -> …) AND  (LED1 -> LED4 -> LED3 -> LED2 -> …)
const byte PB_1 = 2; const byte PB_2 = 3; const byte LEDS[4] = {4,5,6,7}; byte c = 0; void setup() { pinMode( PB_1, INPUT ); pinMode( PB_2, INPUT ); for (int i=0; i < 4; i++) { pinMode( LEDS[i], OUTPUT ); digitalWrite( LEDS[i], (i==0) ? HIGH : LOW ); } } void loop() { if(digitalRead(PB_1) == LOW){ delay(600); if(c < 3){ c++; }else{ c = 0; } for (int i=0; i < 4; i++) { digitalWrite( LEDS[i], (i==c) ? HIGH : LOW ); } }else{ if(digitalRead(PB_2) == LOW){ delay(500); if(c > 0){ c--; }else{ c = 3; } for (int i=0; i < 4; i++) { digitalWrite( LEDS[i], (i==c) ? HIGH : LOW ); } } } }

Code Arduino :  (4 Bit -  Binary Number)

const byte PB_1 = 2; const byte PB_2 = 3; const byte LEDS[4] = {4,5,6,7}; byte c = 0; void setup() { pinMode( PB_1, INPUT ); pinMode( PB_2, INPUT ); for (int i=0; i < 4; i++) { pinMode( LEDS[i], OUTPUT ); digitalWrite( LEDS[i], (i==0) ? HIGH : LOW ); } } void loop(){ if((digitalRead(PB_1) == LOW)){ delay(500); c++; } if((digitalRead(PB_2) == LOW)){ delay(500); c = 0; } displayBinary(c); } void displayBinary(byte c){ for (int i =0;i<4;i++){ if (bitRead(c, i)==1){ digitalWrite(LEDS[i], HIGH); }else{ digitalWrite(LEDS[i], LOW); } } }