น.ส. มณรตน อาจแกว ม.4/5 เลขท 19

ใบงานท 3.1 สวนประกอบไมโครคอนโทรลเลอร

จงศกษาและตอบค าถามดงตอไปน 1. ไมโครคอนโทรลเลอร ตรงกบค าภาษาองกฤษวา Microcontroller หมายถง อปกรณควบคมขนาดเลก ซงบรรจความสามารถทคลายคลงกบระบบคอมพวเตอร โดยในไมโครคอนโทรลเลอรไดรวมเอาซพย, หนวยความจ า และพอรต ซงเปนสวนประกอบหลกส าคญของระบบคอมพวเตอรเขาไวดวยกน โดยท าการบรรจเขาไวในตวถงเดยวกน 2. สวนประกอบของไมโครคอนโทรลเลอร มองคประกอบ 5 สวน คอ 1.หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU : Central Processing Unit) 2.หนวยความจ า (Memory) ซงแบงออกเปน 2 สวนคอ หนวยความจ าเกบโปรแกรม (program memory) ท าหนาทคลาย ๆ กบฮารดดสกในคอมพวเตอร ขอมลไมสญหายแมไมมไฟเลยง และหนวยความจ าขอมล (data memory) ใชเปนเหมอนกระดาษทดในการค านวณของซพย และเปนทพกขอมลในการท างานชวคราว ขอมลจะหายไปเมอไมมไฟเลยงคลายกบหนวยความจ าแรม (Ram) ในคอมพวเตอรทวไปแตส าหรบไมโครคอนโทรลเลอรสมยใหม หนวยความจ าจะมทงทเปนหนวยความจ าแรม ซงขอมลจะหายเมอไมมไฟเลยง และเปนแบบ ออพรอม (EEPROM : Erasable Electrically Programmable Read-Only Memory) ซงสามารถเกบขอมลไดแมไมมไฟเลยง 3.สวนตดตออปกรณภายนอกหรอเรยกวาพอรต (port) มดวยกน 2 ลกษณะคอ พอรตรบสญญาณ หรอพอรตอนพต (input port) และพอรตสงสญญาณหรอพอรตเอาตพต (output port) สวนนมความส าคญมาก เนองจากใชในการเชอมตอกบอปกรณภายนอก และอปกรณภายนอกเหลานนนนเองทเปนสอกลางในการตดตอกบมนษย ยกตวอยาง พอรตอนพตใชตอกบสวตซเพอรบขอมลทผใชงานกดปอนเขามา ซงเหมอนกบการใชคยบอรดในการปอนขอความเขาเครองคอมพวเตอร พอรตเอาตพตใชตอกบล าโพงเพอขบเสยง ตอกบหลอดไฟเพอแสดงผล ตอกบมอเตอรเพอควบคมการหมน ตอกบหนวยความจ าเพอเพมพนทในการเกบขอมล หากเปรยบเทยบกบคอมพวเตอร พอรตเอาตพตกคอสวนทตอกบเครองพมพส าหรบพมพขอมลออกมาและสวนทตอกบจอมอนเตอรเพอแสดงภาพ เปนตน

4.เสนทางสญญาณหรอบส (bus) การตดตอแลกเปลยนสญญาณขอมลระหวางซพย หนวยความจ าและพอรต จะกระท าบนสายสญญาณจ านวนมาก เรยกวา เสนทางสญญาณหรอบส โดยแบงเปนบสขอมล (data bus),บสแอดเดรส(address bus) และบสควบคม (control bus) บสขอมลเปนสายสญญานทบรรจขอมลส าหรบการประมวลผลทงหมดขนาดของบสจะขนอยกบความสามารถในการประมวลผลของซพยและเทคโนโลยของไมโครคอนโทรลเลอรตวนนๆ ส าหรบในงานทวไป ขนาดของบสขอมลคอ 8 บต และในปจจบนมการพฒนาไปถง 16,32 และ 64 บตแลว บสแอดเดรสเปนสายสญญาณทบรรจคาต าแหนงของหนวยความจ า โดยการตดตอกบหนวยความจ านน ซพยตองก าหนดต าแหนงทตองการอานหรอเขยนกอน ซงกคอการก าหนดคาแอสเดรส จ านวนสายสญญาณของบสแอดเดรส จงตองมจ านวนมาก และถายงมมากเทาใด จะเปนการแสดงถงความจของหนวยความจ า ทไมโครคอลโทรลเลอรตวนนสามารถตดตอได สามารถค านวณไดจาก จ านวนแอสเดรสของหนวยความจ า = 2 ยกก าลง n โดยท n คอจ านวนสายสญญาณ ตวอยาง ไมโครคอนโทรลเลอรตวหนงมสายแอดเดรส 10 เสน ดงนนไมโครคอนโทรลเลอรตวนสามารถตดตอกบหนวยความจ าได 2 ยกก าลง 10 = 1,024 ต าแหนง หากตองการทราบความจของหนวยความจ าจรง ๆ จะตองทราบถงขนาดของบสขอมลกอนวาเปนเทาไรหากเปน 8 บต ความจดของหนวยความจ าทมสายแอดเดรส 10 เสน จะเทากบ 8X1024 = 8,192 บต โดยปกตนยมเรยกความจของหนวยความจ าในหนวยเปนไบต (byte) หรอกโลไบต (kilo byte : KB) มากกวา โดย 1 ไบตเกากบ 8 บต และ 1 กโลไบตเทากบ 1,024 ไบต (ไมใช 1,000 เหมอนกบหนวยวดทวไป) ดงนนไมโครคอนโทรลเลอรทน ามาเปนตวอยางจมความจของหนวยความจ าเทากบ 8,192 บต หรอ 1,024 ไบต หรอ 1 กโลไบต บสควบคมเปนกลมของสายสญญาณควบคมการตดตอทงหมดของซพยกบหนวยความจ าและพอรต ส าหรบสายสญญาณควบคมหลกไดแก สายสญญาณเลอก-อาน-เขยนหนวยความจ า สายสญญาณเลอก - อาน - เขยนขอมลกบพอรต 5.วงจรก าเนดสญญาณนาฬกาเปนสวนประกอบทส าคญมากอกสวนหนงเนองจากการท างานทงหมดในไมโครคอนโทรลเลอรจะขนอยกบการก าหนดจงหวะโดยใชสญญาณนาฬกาหากสญญาณนาฬกามความถสงจงหวะในการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรกจะถและมมากตามสงผลใหไมโครคอนโทรลเลอรนนมความเรวในการประมวลผลสงตามไปดวย

3. บรษททพฒนาไมโครคอนโทรลเลอรตวแรกของโลก คอ อนเทล มชอเรยกวา MPU 4004 (MCS-4) 4. การท างานของไมโครคอนโทรลเลอร จะประมวลค าสงขอมลในรปสญญาณแบบใด มลกษณะการท างานเชนใด ประมวณค าสงขอมลในรปสญญาณดจตอลมาเทยบกบตารางชดค าสง เพอก าหนดการท างานในแบบตาๆ สวนอตราการประมวลผลนนขนอยกบความถสญญาณนาฬกาทปอนให 5. ยกตวอยางอปกรณทน าเอาอปกรณชดไมโครคอนโทรลเลอร มาใชในการผลต ตอบ นาฬกา หนยนต แอร ทว ตเยน 6. ภาษาคอมพวเตอรทตดตวมากบไมโครคอนโทรลเลอร คอภาษาแอสเซมบล 7. ภาษาทใชเขยนตดตอกบไมโครคอนโทรลเลอร ไดแก ภาษา BASIC และภาษา C หรอ PASCAL 8. ATMEGA-16 คอ หวใจของ IPST-MicroBOX หนวยประมวลผลกลาง จาก ATMEL 9. ATMEGA-16 มองคประกอบทส าคญอะไรบาง - หนวยความจ าโปรแกรมภายใน 16 kByte - หนวยความจ า RAM 1 kByte - ท างานดวยความเรว 16 ลานค าสงตอวนาท ทครสตอล 16 MHz - พอรตอนพตเอาตพต 16 ต าแหนง - วงจรพลสวดธมอดเลเตอร 4 ชอง - ไทเมอรเคานเตอร 3 ตว - การสอสารอนกรม SP1/12C/USART - วงจรแปลงสญญาณอะนาลอกเปนดจตอล 10 บต 8 ชอง - สามารถโปรแกรมและลบไดนบหมนครง