1. LCD Display
LCD ย่อมาจาก Liquid Crystal Display ซึ่งเป็นจอแสดงผลแบบ (Digital) โดยภาพที่ปรากฏขึ้นเกิดจากแสงที่ถูกปล่อยออกมาจากหลอดไฟด้านหลังของจอภาพ (Black Light) ผ่านชั้นกรองแสง (Polarized filter) แล้ววิ่งไปยัง คริสตัลเหลวที่เรียงตัวด้วยกัน 3 เซลล์คือ แสงสีแดง แสงสีเขียวและแสงสีน้ำเงิน กลายเป็นพิกเซล (Pixel) ที่สว่างสดใสเกิดขึ้น
หมายเหตุ ชิปสีดำที่อยู่ด้านหลัง LCD Display คือ I2C Bus ย่อมาจาก Inter Integrate Circuit Bus (IIC) (ไอ-สแควร์-ซี-บัส) เป็นการสื่อสารอนุกรมแบบซิงโครนัส (Synchronous) เพื่อใช้ติดต่อสื่อสารระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์กับอุปกรณ์ภายนอก ซึ่งถูกพัฒนาขึ้นโดยบริษัท Philips Semiconductors โดยใช้สายสัญญาณเพียง 2 เส้นเท่านั้น คือ serial data (SDA) และสาย serial clock (SCL) ซึ่งสามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์จำนวนหลายๆ ตัวเข้าด้วยกันได้ ทำให้ MCU ใช้พอร์ตเพียง 2 พอร์ตเท่านั้น
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 13 เรียนรู้การใช้งาน LCD Display แบบที่ 1
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
 |
 |
1. บอร์ด Raspberry Pi |
2. LCD Display 16x2 via I2C |
 |
|
3. สาย Jumper |
|
การต่อวงจร
1. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา GND ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN6 (GROUND) ของ GPIO
2. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา VCC ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN2 (5V) ของ GPIO
3. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา SDA ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN3 (GPIO2 SDA1) ของ GPIO
4. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา SCL ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN5 (GPIO3 SCL1) ของ GPIO
การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาไพทอนเพื่อทดสอบอุปกรณ์
1. ติดตั้ง LCD i2c Driver โดยเปิด Terminal แล้วพิมพ์คำสั่ง git clone https://github.com/the-raspberry-pi-guy/lcd
2. เรียกดูไฟล์ในโฟลเดอร์ที่ดาวน์โหลดเข้ามา โดยพิมพ์คำสั่ง ls
3. เข้าไปในโฟลเดอร์ lcd โดยพิมพ์คำสั่ง cd lcd
4. เรียกดูไฟล์ในโฟลเดอร์ lcd โดยพิมพ์คำสั่ง ls
5. ทำการติดตั้ง โดยพิมพ์คำสั่ง sudo sh install.sh
6. เมื่อติดตั้งเสร็จแล้ว เครื่อง Raspberry Pi จะทำการ Reboot โดยอัตโนมัติ
7. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยไปที่ Pi > Programming > Thonny Python IDE
8. เขียนโปรแกรม ดังนี้
9. บันทึกไฟล์โค้ดคำสั่งไว้ในโฟลเดอร์ lcd ซึ่งอยู่ในโฟลเดอร์ /home/pi/
ผลลัพธ์ที่ได้
หน้าจอ LCD จะปรากฏข้อความบนแถวแรกว่า Hello ส่วนแถวล่าง จะปรากฏข้อความว่า Raspberry Pi
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 14 เรียนรู้การใช้งาน LCD Display แบบที่ 2
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
|
|
1. บอร์ด Raspberry Pi |
2. LCD Display 16x2 via I2C |
|
|
3. สาย Jumper |
|
การต่อวงจร
1. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา GND ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN6 (GROUND) ของ GPIO
2. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา VCC ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN2 (5V) ของ GPIO
3. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา SDA ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN3 (GPIO2 SDA1) ของ GPIO
4. เสียบสาย Jumper เข้ากับขา SCL ของ LCD Display ปลายสาย Jumper เสียบเข้ากับขา PIN5 (GPIO3 SCL1) ของ GPIO
การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาไพทอนเพื่อทดสอบอุปกรณ์
1. ทำการ Enable I2C Module โดยเปิดโปรแกรม Terminal แล้วพิมพ์คำสั่ง sudo raspi-config
2. เลือก 5 Interfacing Options และเลือก P5 I2C (Enable/Disable automatic loading…) แล้วเลือก Yes
3. ยืนยันด้วยการตอบ Yes จากนั้นคลิกที่ OK
4. กดปุ่ม Tab แล้วเลือก Finish
5. Reboot 1 ครั้ง โดยพิมพ์คำสั่ง reboot
6. ทำการอัพเดทไฟล์ /boot/config.txt โดยเปิดโปรแกรม Terminal แล้วพิมพ์คำสั่ง sudo nano /boot/config.txt
7. ใส่ข้อความ (หรือ uncomment) ต่อไปนี้
dtparam=i2c1=on
dtparam=i2c_arm=on
8. บันทึกการแก้ไขไฟล์ โดยกดปุ่ม Ctrl + X แล้วพิมพ์ Y เพื่อยืนยัน หลังจากนั้นกดปุ่ม Enter
9. Reboot 1 ครั้ง โดยพิมพ์คำสั่ง reboot
10. ลองใช้คำสั่ง sudo i2cdetect -y 1 เพื่อดูว่าเจอ I2C Module หรือไม่ ซึ่งผลที่ได้คือ address ของอุปกรณ์ (อาจแตกต่างกันไปในแต่ละเครื่อง ซึ่งในที่นี้คือ 0x27)
11. ดาวน์โหลดไลบรารี่ RPi_I2C_Driver มาใช้งาน โดยเปิด Web Browser ขึ้นมา แล้วค้นหาคำว่า “RPi_I2C_Driver” แล้วเลือกคลิกเว็บไซต์ดังรูป
12. ทำการดาวน์โหลด โดยคลิกที่ Download ZIP
13. ไฟล์ที่ดาวน์โหลดจะอยู่ในโฟลเดอร์ /home/pi/Downloads ให้คลิกขวาที่ไฟล์แล้วเลือกคำสั่ง Extract Here เพื่อแตกไฟล์
14. เข้าไปในโฟลเดอร์ แล้วดับเบิ้ลคลิกไฟล์ RPi_I2C_driver แล้วตรวจสอบ Address ของ LCD จะต้องตรงกับตัวเลขที่ตรวจสอบได้จากข้อ 10.
15. คัดลอกไฟล์ RPi_I2C_driver.py มาไว้ที่ /home/pi/
16. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยไปที่ Pi > Programming > Thonny Python IDE
17. เขียนโปรแกรม ดังนี้ แล้วบันทึกไฟล์ไว้ใน /home/pi/
ผลลัพธ์ที่ได้
หน้าจอ LCD จะปรากฏข้อความบนแถวแรกว่า Hello ส่วนแถวล่าง จะปรากฏข้อความว่า Raspberry Pi
2. Key Pad 4X4
Keypad เป็นหนึ่งในอุปกรณ์อินพุตที่นิยมใช้ในงานด้านระบบสมองกลฝังตัวมากที่สุด เราสามารถพบเห็นการใช้งาน Keypad ได้จากตู้อัตโนมัติต่าง ๆ เช่น ตู้เติมเงินมือถือ ตู้ซื้อขนมปัง ตู้ ATM ซึ่งแต่ละตู้นำมาใช้เพื่อให้ผู้ใช้บริการกรอกข้อมูลที่เป็นตัวเลขเข้าไป เช่น หมายเลขโทรศัพท์ จำนวนเงิน หมายเลขสินค้า หมายเลขบัญชี รหัสผ่านบัตร ATM แม้เราจะพบเห็นการใช้งาน Keypad ได้ทั่วไป แต่การนำ Keypad มาต่อใช้งานกลับยากอย่างน่าประหลาดใจ
Keypad มักจะบอกขนาดเป็นจำนวนแถว x จำนวนคอลั่ม เช่น มี 1 แถว 4 คอลั่มน์ มักจะเขียน 1x4 หรือมี 4 แถว 3 คอลั่มน์ มักจะเขียน 4x3 และ 4 แถว 4 คอลั่มน์ จะเขียนเป็น 4x4
ลักษณะวงจรภายใน Key Pad
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 15 เรียนรู้การใช้งาน Key Pad แสดงทีละ 1 ตัวอักษร
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
|
 |
1. บอร์ด Raspberry Pi |
2. Key Pad |
|
|
3. สาย Jumper |
|
การต่อวงจร
1. เสียบสาย Jumper แบบตัวผู้-ตัวเมีย เข้ากับช่องทั้ง 8 ช่องของ Key Pad
2. นำสาย Jumper อีกด้านไปเสียบเข้ากับ PIN ขา GPIO โดยเรียงจากเส้นซ้ายไปขวา ดังนี้
- เส้นที่ 1 เสียบเข้า PIN31 (GPIO6)
- เส้นที่ 2 เสียบเข้า PIN33 (GPIO13)
- เส้นที่ 3 เสียบเข้า PIN35 (GPIO19)
- เส้นที่ 4 เสียบเข้า PIN37 (GPIO26)
- เส้นที่ 5 เสียบเข้า PIN32 (GPIO12)
- เส้นที่ 6 เสียบเข้า PIN36 (GPIO16)
- เส้นที่ 7 เสียบเข้า PIN38 (GPIO20)
- เส้นที่ 8 เสียบเข้า PIN40 (GPIO21)
การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาไพทอนเพื่อทดสอบอุปกรณ์
1. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยไปที่ Pi > Programming > Thonny Python IDE
2. เขียนโปรแกรม ดังนี้
3. บันทึกไฟล์และรันโปรแกรม โดยคลิกปุ่ม Run
ผลลัพธ์ที่ได้
เมื่อกดปุ่มใดบน Key Pad ก็จะแสดงข้อความบนปุ่มนั้นออกมาทางหน้าจอ
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 16 เรียนรู้การใช้งาน Key Pad แสดงทีละหลายตัวอักษร
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
|
|
1. บอร์ด Raspberry Pi |
2. Key Pad |
|
|
3. สาย Jumper |
|
การต่อวงจร
1. เสียบสาย Jumper แบบตัวผู้-ตัวเมีย เข้ากับช่องทั้ง 8 ช่องของ Key Pad
2. นำสาย Jumper อีกด้านไปเสียบเข้ากับ PIN ขา GPIO โดยเรียงจากเส้นซ้ายไปขวา ดังนี้
- เส้นที่ 1 เสียบเข้า PIN31 (GPIO6)
- เส้นที่ 2 เสียบเข้า PIN33 (GPIO13)
- เส้นที่ 3 เสียบเข้า PIN35 (GPIO19)
- เส้นที่ 4 เสียบเข้า PIN37 (GPIO26)
- เส้นที่ 5 เสียบเข้า PIN32 (GPIO12)
- เส้นที่ 6 เสียบเข้า PIN36 (GPIO16)
- เส้นที่ 7 เสียบเข้า PIN38 (GPIO20)
- เส้นที่ 8 เสียบเข้า PIN40 (GPIO21)
การเขียนโปรแกรมด้วยภาษาไพทอนเพื่อทดสอบอุปกรณ์
1. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยไปที่ Pi > Programming > Thonny Python IDE
2. เขียนโปรแกรม ดังนี้
3. บันทึกไฟล์และรันโปรแกรม โดยคลิกปุ่ม Run
ผลลัพธ์ที่ได้
เมื่อกดปุ่มใดบน Key Pad ที่ไม่ใช่ปุ่ม # ก็จะไม่มีข้อความใดๆ ปรากฏออกมาทางหน้าจอ แต่จะมีการเก็บทุกตัวเลขและตัวอักษรไว้ในตัวแปร mytext เมื่อมีการกดปุ่ม # ก็จะแสดงตัวอักษรและตัวเลขทั้งหมดที่กดไปก่อนหน้านั้น แสดงออกมาทางหน้าจอแสดงผล
3. LED
LED (Light-emitting diode) หรือเรียกว่า ไดโอดเปล่งแสง ภายในตัวหลอดไฟ LED เมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้าจะปล่อยคลื่นแสงออกมาด้วยความถี่ที่ต่างกัน ทำให้เราสามารถมองเห็นเป็นสีต่างๆ กัน สำหรับหลอด LED ที่ใช้กับบอร์ด Raspberry Pi จะใช้ LED 3 สี ได้แก่ สีแดง สีเหลือง และสีเขียว
หลอดไฟ LED จะมี 2 ขา ได้แก่ ขาอาโนท โดยขานี้จะเป็นขาที่ยาวกว่า จะต้องป้อนไฟบวก (+) เท่านั้น ส่วนอีกขาเรียกว่า แคโทด โดยขานี้จะเป็นขาสั้นกว่า จะต้องป้อนไฟลบ Ground (-) เท่านั้น
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 17 เรียนรู้การใช้งาน LED
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
การต่อวงจร
1. เสียบขา LED (ไดโอดเปล่งแสง) ก่อนอื่นจะต้องหาขาขั้วบวก (+) ของ LED โดยการหาว่าขา LED ข้างใดยาวกว่า ขานั้น คือ ขั้วบวก (+) ส่วนขา LED ที่สั้นกว่า คือ ขั้วลบ (-)
2. นำตัวต้านทาน (Resistor) 330 โอห์ม เสียบเข้ากับขาบวก (+) ของ LED
3. ต่อ Ground ให้กับวงจรไฟกะพริบ โดยใช้ Male Cable (หัวเสียบ) ต่อเข้ากับขาลบ (-) ของ LED
4. นำ Female Cable (หัวสวม) เสียบเข้าที่ขา PIN6 (GROUND) ของขา GPIO
5. ป้อนสัญญาณ Output (สัญญาณดิจิตอล ค่า 0 หรือ 1) โดยใช้ Female Cable สวมเข้ากับขา PIN3 (GPIO2)
6. เสียบ Male Cable ที่เชื่อมต่อขา PIN3 (GPIO2) ต่อเข้ากับขาตัวต้านทาน 330 โอห์ม ถือว่าครบวงจรไฟกะพริบ
ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา Python
1. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยคลิกที่ Pi --> Programming --> Thonny Python IDE
2. เขียนโปรแกรม ดังนี้
3. บันทึกไฟล์และรันและรันโปรแกรม โดยคลิกปุ่ม Run
ผลลัพธ์ที่ได้
ไดโอดเปล่งแสง LED จะติดเป็นเวลา 1 วินาที และดับเป็นเวลา 1 วินาที สลับกันไปเรื่อย ๆ จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์ OUTPUT ในที่นี้คือหลอดไฟ LED ซึ่งจะส่งค่า HIGH (ไฟติด) และ LOW (ไฟดับ)
4. Push Button
Push Button หรือที่เรียกกันว่าสวิตซ์ปุ่มกด เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่ตัดและต่อวงจรทางไฟฟ้าและ ใช้ในการควบคุมการทำงานของมอเตอร์หรือการทำงานของเครื่องจักรต่างๆ เป็นเหมือนอุปกรณ์พื้นฐาน ใช้ได้กับอุตสาหกรรมทั่วไป มีทั้งแบบมีไฟและทึบแสง
ฝึกทักษะการทดลองกิจกรรมที่ 18 เรียนรู้การใช้งาน Push Button
อุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดลอง
การต่อวงจร
1. เสียบ LED บน Breadboard
2. เสียบสาย Jumper ในแถวเดียวกับขา – (สั้น) ของหลอดไฟ LED ปลายสายเสียบเข้ากับช่อง PIN6 (GROUND) ของขา GPIO
3. เสียบตัวต้านทาน 330 โอห์มเข้าไปในแถวเดียวกับขา + ของ LED
4. ใช้สาย Jumper เสียบในแถวเดียวกับตัวต้านทาน 330 โอห์มอีกด้านหนึ่ง ปลายสายเสียบเข้ากับช่อง PIN13 (GPIO27) ของขา GPIO
5. เสียบ Pushbutton บน Breadboard
6. เสียบสาย Jumper ที่ขาข้างหนึ่งของ Pushbutton ต่อเข้ากับขา PIN14 (GROUND) ของขา GPIO
7. เสียบสาย Jumper ที่ขาอีกข้างหนึ่งของ Pushbutton ต่อเข้ากับขา PIN11 (GPIO17) ของขา GPIO
ขั้นตอนการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา Python
1. เปิดโปรแกรม Thonny Python IDE โดยคลิกที่ Pi --> Programming --> Thonny Python IDE
2. เขียนโปรแกรม ดังนี้
3. บันทึกไฟล์และรันโปรแกรม โดยคลิกปุ่ม Run
ผลลัพธ์ที่ได้
เมื่อกดปุ่ม Pushbutton ไฟ LED จะติด (HIGH) แต่ถ้าไม่กดปุ่ม Pushbutton ไฟ LED จะดับ (LOW)
 |
