ล้วงตับลากไส้แพลตฟอร์ม Arduino

ปัจจุบันที่ก้าวไปสู่อนาคต การศึกษาด้านเทคโนโลยีและแนวคิดในการสร้างนวัตกรรม เป็นภาวะจำเป็นที่ต้องปูพื้นฐานการศึกษาทุกระดับชั้นตั้งแต่ ชั้นประถม มัธยม อาชีวศึกษา หรือแม้แต่ระดับอุดมศึกษาก็ตาม ล้วนแล้วแต่มีเรื่องของโครงงานและนวัตกรรมเข้ามาเกี่ยวข้องเกือบทั้งสิ้น นั่นคือประเด็นหลักที่เราต้องตระหนักอย่างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ หัวใจหลักของการสร้างนวัตกรรมในปัจจุบันคือการศึกษา 3 เรื่องหลักนั่นคือ 1. Coding หรือการเขียนโปรแกรม 2. เทคโนโลยีการสื่อสาร 5G 3. วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นระบบการศึกษารู้เรื่องนี้เป็นอย่างดี เลยนำพาการศึกษาเข้ามา ในรูปแบบของการแข่งขันนวัตกรรมระดับต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์หรือสิ่งประดิษฐ์ทั้งหลาย เพื่อตอบสนองการเรียนรู้ 3 เรื่องที่กล่าวมาข้างต้น ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบโจทย์ 3 หัวข้อข้างบนอย่างเข้ากันแบบลงตัวที่สุด เพราะเป็นทั้งอุปกรณ์ที่สามารถสั่งงานด้วยการเขียนโปรแกรมและสามารถติดต่อสื่อสารผ่านระบบไหนก็ได้ ไม่ว่าจะเป็นการใช้สายหรือไร้สายแบบต่าง ๆ ไม่เว้นแต่ระบบ 5G Arduino คือแพลตฟอร์มไม่ใช่ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่สามารถเขียนโปรแกรมสั่งงานไมโครคอนโทรลเลอร์ได้อย่างหลากหลายทั้ง AVR, ST, ESP ที่สามารถสร้างนวัตกรรมได้อย่างง่ายดายเพื่อตอบโจทย์การเรียนรู้อย่างเป็นระบบ สุเมธ มามาตย์ กุมภาพันธ์ 2567 โดยมีเนื้อหาดังต่อไปนี้.... บทที่ 1 โครงสร้างการทำงาน Arduino IDE………………………………….11 1.1 ตามรอยเส้นทาง Arduino กับการสร้างนวัตกรรม 1.2 โปรแกรม Arduino และการติดตั้งโปรแกรม 1.3 ข้อมูลตัวช่วยเหลือในแพลตฟอร์ม Arduino 1.4 เมนูการใช้งานที่จำเป็นของ Arduino IDE 1.5 การสร้างนวัตกรรมบนแพลตฟอร์ม Arduino แบบตามรอยยาก บทที่ 2 ไมโครคอนโทรลเลอร์และระบบควบคุมอัตโนมัติ......................15 2.1 ไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์ 2.2 โครงสร้างภายในและภายนอกของ MCU 2.3 องค์ประกอบการมีชีวิตของไมโครคอนโทรลเลอร์ 2.4 ไมโครคอนโทรลเลอร์ค่ายต่าง ๆ ค่าย Microchip AVR ATmega8, ATmega168, ATmega328 ค่าย ST STM8, STM32 ค่าย Espressif ESP8266, ESP32 บทที่ 3 อินเตอร์เฟสและการเชื่อมต่อ...................................................19 3.1 การต่อวงจรรับส่งข้อมูลแบบดิจิทัลแบบขนาน 3.2 การต่อวงจรรับส่งข้อมูลแบบอนาล๊อก 3.3 วงจรและการรับส่งข้อมูลแบบอนุกรมชนิด Serial 3.4 วงจรและการรับส่งแบบเส้นเดียว One Wire 3.5 วงจรและการรับส่งข้อมูลแบบอนุกรมชนิด SPI 3.6 วงจรและการรับส่งข้อมูลแบบอนุกรมชนิด I2C บทที่ 4 การโปรแกรมข้อมูลเบื้องต้น.....................................................23 4.1 หลักการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์กับ MCU เพื่อโปรแกรม ข้อมูลลงไปบนตัว MCU 4.2 การเชื่อมต่อขาชุดโปรแกรมเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR เช่นเบอร์ ATmega8, ATmega168, ATmega328 4.3 การเชื่อมต่อขาชุดโปรแกรมเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล STM8 STM32 4.4 การเชื่อมต่อขาชุดโปรแกรมเข้ากับไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล ESP8266 และ ESP32 บทที่ 5 เส้นทางในการพัฒนานวัตกรรมบนแพลตฟอร์ม Arduino…….31 5.1 คำสั่งและเครื่องมือช่วยเหลือ 5.2 การติดตั้งบอร์ดเพิ่มเติมและการใช้งาน 5.3 แนวทางในการสร้างนวัตกรรมโดยใช้ Arduino แพลตฟอร์ม 5.4 โปรแกรมที่ใช้ในการสร้างนวัตกรรม 5.5 เทคนิคการสร้างบอร์ดเพื่อใช้งานเอง 5.6 ตัวอย่างการออกแบบบอร์ดควบคุมอเนกประสงค์พร้อมลาย PCB บทที่ 6 โปรแกรม Simulation……………………………………………………..35 6.1 โปรแกรม Proteus กับการจำลองวงจรด้านนวัตกรรม 6.2 การทดลองวงจรโดยไม่ต้องมีบอร์ด Arduino 6.3 การเขียนวงจรเพื่อทำการทดลองวงจรดิจิทัลอินพุทเอาท์พุท 6.4 การแฟลชโปรแกรมตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วย Proteus 6.5 การเขียนวงจรควบคุมมอเตอร์ 6.6 การเขียนวงจรเพื่อการแสดงผล LCD บทที่ 7 เทคนิคการแฟลชโปรแกรมและการทำบูตโหลดเดอร์.................39 7.1 การต่อใช้งานอุปกรณ์เพื่อทำการอัพโหลดเฟอร์มแวร์ 7.2 วงจรและการต่อเพื่อโปรแกรมบูตโหลดเดอร์ 7.3 การประกอบวงจรเครื่องโปรแกรม MCU 7.4 การใช้งานเครื่องโปรแกรม MCU AVR ตระกูล ATmega บทที่ 8 Coding คำสั่งที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมภาษาซี.......................43 8.1 ประวัติภาษาซี 8.2 โครงสร้างภาษาซี 8.3 คำสงวนหรือคีย์เวิร์ดของภาษาซี 8.4 โอเปอร์เรเตอร์ 8.5 การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ 8.6 การดำเนินการทางตรรกศาสตร์ 8.7 คำสั่งในภาษาซี 8.8 การเขียนฟังก์ชั่นในภาษาซี บทที่ 9 การเขียนโปรแกรมบนแพลตฟอร์ม Arduino…………………….79 9.1 โปรแกรมทดสอบอุปกรณ์เอาท์พุท LED, Relay 9.2 โปรแกรมเพื่อการทดสอบอินพุท 9.3 โปรแกรมรับค่าอนาล๊อก 9.4 โปรแกรมสร้างสัญญาณความถี่ และ PWM 9.5 โปรแกรมเพื่อควบคุมมอเตอร์ DC Motor 9.6 โปรแกรมเพื่อแสดงผลบนจอ LCD 9.7 โปรแกรมแสดงผลแบบ 7-Segmet 9.8 โปรแกรมเพื่ออ่านค่าอุณหภูมิจาก DS18B20 9.9 โปรแกรมเพื่ออ่านค่าจาก DHT22 9.10 โปรแกรมเพื่ออ่านค่าระยะทางด้วย Ultrasonic 9.11 โปรแกรมควบคุม Servo Motor 9.12 การบันทึกเสียงและการแปลงไฟล์เป็น MP3 9.13 โปรแกรมอ่านค่า MP3 9.14 วงจรและโปรแกรมเทคนิคการวัดแรงดันไฟฟ้า 0-1000V 9.15 การเชื่อมโยงโปรแกรมแบบหลาย Libraries บทที่ 10 การออกแบบโปรเจคและการเขียนโปรแกรม.......................85 10.1 เครื่องจ่ายเจลอัตโนมิตพูดได้ 10.2 ถังขยะพูดได้ 10.3 ประตูเปิดปิดอัตโนมัติ 10.4 เครื่องวัดปริมาณน้ำ ภาคผนวก........................................................................................89 A. EP1 การใช้งาน Proteus ตอนที่ 1 B. EP2 การใช้งาน Proteus ตอนที่ 2 C. EP3 การใช้งาน Proteus ตอนที่ 3 D. EP4 ไมโครคอนโทรลเลอร์ E. EP5 การสื่อสารอนุกรม RS232 D. EP6 ทดลองวงจรและโปรแกรม ตอนที่ 1 E. EP7 ทดลองวงจรและโปรแกรม ตอนที่ 2 F. EP8 ทดลองวงจรและโปรแกรม ตอนที่ 3 G. EP9 ทดลองวงจรและโปรแกรม ตอนที่ 4 H. EP10 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วย PCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 1 I. EP11 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วย PCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 2 J. EP12 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วย PCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 3 K. EP13 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วย PCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 4 L. EP14 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วยPCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 5 M. EP15 การสร้างสินค้าต้นแบบ ด้วยPCB ชนิด 2 หน้า ตอนที่ 6 N. EP16 การเตรียมการเพื่อทำต้นแบบ PCB ชนิด 2 หน้า O. EP17 ขั้นตอนการผลิต PCB แบบ 2 หน้า P. EP18 การลงอุปกรณ์ทดสอบบอร์ดและการเบิร์นบูตโหลดเดอร์ Q. EP19 พื้นฐานการออกแบบเซ็นเซอร์ R. EP20 ตัวอย่างโปรเจคเครื่องจ่ายเจลอัตโนมัติพูดได้