ค่มูอการใชื งานหุ้่นยนต ์ · พร้อมชุดกันชน lego r-tracker 3 sensor ตรวจจับแสงตามเส

คมอการใชงานหนยนตET-ROBOT RD2ET-ROBOT RD2ET-ROBOT RD2ET-ROBOT RD2ET-ROBOT RD2

บรษท อทท จำกด1112/96-98 ถนนสขมวท แขวงพระโขนง เขตคลองเตย กรงเทพฯ 10110 http://www.etteam.com

www.ett.co.th1112/96-98 Sukhumvit Rd., Phrakanong Klongtoey Bangkok 10110 http://www.ett.co.th

ETT CO., LTD.Tel : 02-7121120 Fax : 02-3917216 email : [email protected]

MCS51 P89C51RD2 64 Kbyte Flash

ET-ROBOTICSET-ROBOTICSET-ROBOTICSET-ROBOTICSET-ROBOTICSSYSTEM 2SYSTEM 2SYSTEM 2SYSTEM 2SYSTEM 2

SERVO MOTOR S03T/STD/JRแรงบด 7.2 Kg - cm

CPU Mcs51 P89C51RD2 PHILIPS

SW SENSOR MICRO SWพรอมชดกนชน LEGO

R-TRACKER 3SENSOR ตรวจจบแสงตามเสนแบบ 3 ชอง

BATTERY CHARGERS PACB-0004

BATTERY SL6-1.3

ตวฐานรถใช ALUMINUM หนา 3 MM

LCD DISPLAY 16 ตวอกษร 2 บรรทด

6666644444 KbytesFlash

สงวนลขสทธตามพระราชบญญตลขสทธ พ.ศ. 2537หามลอกเลยนไมวาสวนหนงสวนใดของหนงสอเลมนไมวาในรปแบบใดนอกจากจะไดรบอนญาตเปนลายลกษณอกษรจากผจดพมพ

จดพมพโดยบรษท อทท จำกด1112/96-98 ถนนสขมวท แขวงพระโขนงเขตคลองเตย กรงเทพ 10110โทร. 02-712-1120 - 1 FAX 02- 391-7216.E-Mail : [email protected]

ISBN 974 - 91724 - 4- 2

พมพครงท 1 จำนวน 1000 เลม10 พฤศจกายน 2546จำนวน 40 หนาราคา 60 บาท

ผเขยน นายเอกชย มะการ

ชอหนงสอ “คมอการใชงานหนยนต ET-ROBOT RD2”

www.ett.co.th

ค าน า

การศกษาเรยนรและท าความเขาใจเกยวกบระบบการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรนน มแนวทาง และ รปแบบ ทหลากหลาย ทงนขนอยกบลกษณะการออกแบบหรอการพฒนาชดฝกหรออปกรณทจะใชในการศกษาเรยนร ซงชดส าหรบศกษาเรยนรระบบรถหนยนต ET-ROBOT RD2 กเปนอกรปแบบหนงของเครองมอทจะใชในการศกษาเรยนรระบบไมโครคอนโทรลเลอร ซงทางทมงาน อทท ไดพฒนาขน เพอมงหวงตอบสนองความตองการในการศกษาเรยนร ระบบไมโครคอนโทรลเลอรในรปแบบใหมๆ ทมความนาสนใจ เพอใชจงใจใหเยาวชนรนใหมๆหนมาสนใจ ทจะศกษาเรยนรระบบการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร ในรปแบบทสบายๆ ไมเครยดจนเกนไป ซงถาหากมองอยางผวเผนอาจมองวา ชดรถหนยนต ET-ROBOT RD2 นน เปนของเลน แตถามองกนใหลกลงไปจรงๆแลว จะพบวาโครงสรางของ ชดรถหนยนต ET-ROBOT RD2 นน เปนลกษณะของ ชดการศกษาเรยนรในเชงวศวกรรมเบองตน ทไดมการผสมผสานระหวาง วงจรอเลกทรอนกส-ไมโครคอนโทรลเลอร และระบบเชงกล รวมเขาไวดวยกนอยางลงตว ซงมความเหมาะสมทจะใชเปนชดศกษาการท างานของระบบหนยนตขนาดเลก ในรปแบบของรถหนยนตอตโนมตขนาดเลก โดยในชดไดรวมเอาวงจรพนฐานทจ าเปนตางๆ จดเตรยมไวใหผใช สามารถน าไปพฒนาโปรแกรมส าหรบควบคมการท างานของรถหนยนตในรปแบบตางๆไดโดยงาย ซงเมอสามารถเขาใจการท างานของระบบในเบองตนนได กจะสามารถน าเอาพนฐานความรทไดนไปพฒนาเพมเตมเพอน าไปสการออกแบบและคดคน ระบบหนยนต ทมความสลบซบซอนมากขนตอไปได

โดยการชดรถหนยนต ET-ROBOT RD2 จะชวยใหผศกษาเกดความสนกสนานในการเรยนร โดยผใชสามารถก าหนดรปแบบหรอโจทยของการเรยนรใหมๆไดดวยตนเอง โดยอาจก าหนดสถานะการณและตงปญหาโจทยในลกษณะตางๆขนมา เพอจะไดคด วเคราะห และหาแนวทางรวมทงวธการแกปญหาโจทยดงกลาวใหส าเรจลลวง โดยในการศกษานนควรเรมตนจากจดงายๆกอนเชน ทดลองเขยนโปรแกรมเพอควบคมการเคลอนทของรถหนยนตใหเคลอนทไปในทศทางตางๆ เชน เดนหนา ถอยหลง เลยวซายเลยวขวา จากนนจงคอยเพมความสามารถของโปรแกรมควบคมการท างานของรถหนยนตใหสามารถท างานอยางอตโนมตมากขนโดยสามารถคดและตดสนใจไดเอง ซงในการทดลองตางๆผศกษาจะสามารถมองเหนผลการท างาน หรอ Output ดวยการท างานจรงของรถหนยนต ซงผศกษาเองจะเกดความสนกสนาน และภาคภมใจทตนเองสามารถแกปญหาโจทยตางๆไดดวยตนเอง หรอในบางครงอาจยงไมสามารถแกปญหาไดในทนท แตกจะเกดความเพยรพยายามทจะคดคนหาวธและแนวทางในการแกปญหาตอไปโดยไมเบอหนายหรอทอแทตอปญหาในระยะเวลาอนสน โดยในสวนของ ทมงานอทท เองไดพยายาม สรางโจทยและรปแบบการเรยนรในแงมมตางๆ ออกมาเปนตวอยาง และแนวทางเบองตน ส าหรบใหผใชน าไปพฒนาปรบปรงความสามารถของโปรแกรมไดโดยงาย ไมวาจะเปนวธการควบคมการเคลอนทของรถหนยนตแบบตางๆ เชน การตรวจจบการชน การหลบหลกสงกดขวาง การควบคมใหรถหนยนตเคลอนทไปตามเสน ฯลฯ ซงทางทมงานมงหวงเปนอยางยงวา ระบบรถหนยนต ET-ROBOT RD2 นจะสามารถชวยสนบสนนการเรยนรทางดานไมโครคอนโทรลเลอร แกเยาวชนและผสนใจโดยทวไปไดเปนอยางด

ส าหรบหนงสอคมอเลมน จดท าขน เพอเปนคมอการใชงานเบองตน โดยเนอหาตางๆในคมอนน จะมงเนนไปทวธการใชงานบอรดควบคมเปนหลก แตผเขยนเองไดพยายามรวบรวมเนอหาและทฤษฎตางๆทมความจ าเปนขนพนฐาน รวมไวในคมอเลมนดวย ส าหรบใหผใชงานใชอางองหรอน าไปศกษาเพมเตมเพอใหเกดความเขาใจมากยงขน อนง ตวอยางโปรแกรมตางๆนน จะไมไดท าการจดพมพไวในสวนของคมอเลมน แตจะรวมรวมอยในแผน CD-ROM ซงแถมไปกบชดรถหนยนตน โดยรายละเอยดเพมเตมบางสวนนน ทางทมงานอทท ไดจดท าเปนเอกสารอเลกทรอนกน ในรปแบบของ “PDF File” ตางๆ รวบรวมไวในแผน CD-ROM นแลวเชนกน ซงผใชสามารถเปดอานหรอศกษาเพมเตมไดเอง เพอจะไดเปนแนวทางในการประยกตใชงาน รถหนยนต ET-ROBOTRD2 ไดอยางมประสทธภาพและเกดประโยชนคมคามากทสด

ทมงาน อททพฤศจกายน 2546

สารบญชดศกษาเรยนรระบบรถหนยนต ET-ROBOT RD2……………………………………….………………………………………1- ลกษณะโดยทวไปของ ET-ROBOT RD2…………………………………………………………………………………….1- โครงสรางของบอรด ET-ROBOT RD2………………………………………………………………………………………3- คณสมบตของบอรด ET-ROBOT RD2………………………………………………………………………………………4- คณสมบตของโครงสรางตวรถหนยนต...……………………………………………………………………………………..4

รายละเอยดการใชงาน บอรด ET-ROBOT RD2……………………………………………………………………………..……5- วงจรภาคจายไฟ POWER SUPPLY…………………………………………………………………………………………5- วงจรตรวจจบแรงดน BATTERY……………………………………………………………………………………………..6- วงจรเชอมตอจอแสดงผล LCD…………………………………………………………………………..…………………..7- วงจรเชอมตอกบ SERVO MOTOR………………………………………………………………………………………...8- วงจรก าเนดเสยง(MINI SPEAKER)………………………………………………………………………………………….9- วงจรแสดงผลLED ส าหรบแสดงสถานะการท างาน…………………………………………………………………………9- การเชอมตอกบวงจรตรวจจบแบบตางๆ………………………………………………………………..…………………..10- วงจรเชอมตอกบสญญาณแบบ Logic……………………………………………………………………..………………10- วงจร DIP-SWITCH…………………………………………………………………………………….…………………..11- วงจร PUSH BUTTON SWITCH……………………………………………………………………………….………….11- วงจรตรวจจบเสน (TRACKER)………………………………………………………………………………..…………..12- วงจร A/D (ADS7841)…………………………………………………………………………..………………………….13- การเชอมตอกบอปกรณ I2C BUS………………………………………………………………..…………………………14

การควบคมการท างานของรถหนยนต…………………………………………………………………………………………….15- การควบคมการเคลอนทของ ET-ROBOT RD2………………………………………………..…………………………..15- หลกการท างานของ DC SERVO MOTOR…………………………………………………….…………………………..15- การควบคมการเคลอนทของตวรถหนยนต……………………………………………..…………………………………..17- การบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหนา……………………………………….……………………………………….18- การบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหลง…………………………………………….………………………………….19- การบงคบใหรถหนยนตเลยวซายแบบปรกต…………………………………………..……………………………………19- การบงคบใหรถหนยนตเลยวซายแบบรวดเรว…………………………………….………………………………………..20- การบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาแบบปรกต………………………………………..………………………………………20- การบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาแบบรวดเรว………………………………………..……………………………………..21

การสรางสญญาณ Pulse เพอควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR……………...……………………………………22- การท างานของวงจร Programmable Counter Array (PCA)…………………………..…………………………………23- การท างานของ PCA Timer………………………………………………………..……………………………………….25- คณสมบตของรจสเตอร CMOD…………………………………………………….……………………………………...26- คณสมบตของรจสเตอร CCON……………………………………………….……………………………………………27- การท างานของ PCA โมดล……………………………………………………..…………………………………………..27- คณสมบตของรจสเตอร CCAPMx…………………………………………….…………………………………………...28- การท างานของ PCA ในโหมด Pulse Width Modulation…………………….…………………………………………...30

วงจรของบอรด ET-ROBOT RD2…………………………………………………..……………………………………………...34

คมอการใชงานรถหนยนต ET-ROBOT RD2

บทท1 รจกบอรดควบคม ET-ROBOT-RD2 -1- WWW.ETT.CO.TH

ชดศกษาเรยนรระบบรถหนยนต ET-ROBOT RD2

ลกษณะโดยทวไปของชด ET-ROBOT RD2รถหนยนต “ET-ROBOT RD2” เปนชดศกษาเรยนรระบบรถหนยนตขนาดเลก โดยเลอกใชบอรดไมโครคอนโทรลเลอร

ตระกล MCS51 เปนชดควบคมการท างานของตวรถ ซงชด ET-ROBOT RD2 นถกออกแบบขนมาส าหรบสนบสนนการศกษาเรยนรระบบหนยนตขนาดเลก ซงทางทมงาน อทท ไดพฒนาขนมากอนหนานแลว โดยชดรถหนยนตในรนแรกนน ทางทมงาน อทท ไดเลอกใชบอรดไมโครคอนโทรลเลอรทใชภาษา BASIC STAMP ของ Parallax รน “ET-ROBOT STAMP P40” เปนชดควบคมการท างานของตวรถ แตเนองจากมกลมผใชงานจ านวนมากทรจกและคนเคยกบการใชงานไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 อยกอนแลว มความประสงคอยากจะศกษาและเรยนรระบบรถหนยนตขนาดเลกดงกลาวโดยใชไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 เปนชดควบคมการท างานบาง ซงไดมการแนะน าและรองขอมายง ทมงาน อทท ใหออกแบบระบบควบคมรถหนยนตขนาดเลก โดยใชไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 เปนชดควบคมการท างาน เพอเปนทางเลอกใหกบผใชงานบาง ดงนนทางทมงาน อทท จงได ออกแบบและพฒนาบอรดไมโครคอนโทรลเลอรรน “ET-ROBOT RD2” นขนมาเพอตอบสนองความตองการของลกคา ใหมทางเลอกทเหมาะสมกบความถนดของตวเองมากขน โดยบอรด “ET-ROBOT RD2” น ถกออกแบบขนมาส าหรบสนบสนนการศกษาเกยวกบการควบคมระบบการท างานของหนยนตขนาดเลกในรปแบบของ รถหนยนต โดยตวบอรดรนนถกออกแบบและพฒนาขนมาเพอใชควบคกบชดตวถงของรถหนยนตของอทท รน “ET-ROBOTICS SYSTEM2 BASE” เปนหลก



ลกษณะของบอรดควบคม ET-ROBOT RD2

บอรด “ET-ROBOT RD2” เปนบอรดไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 ซงถกออกแบบขนมาส าหรบสนบสนนการศกษาเรยนรระบบหนยนตขนาดเลก ในรปแบบของ รถหนยนต โดยตวบอรดรนนถกออกแบบและพฒนาขนมาเพอใชควบคกบชดตวถงของรถหนยนตของ อทท รน “ET-ROBOTICS SYSTEM2 BASE” เปนหลก โดยชดตวถงของรถหนยนตรนน เปนระบบรถหนยนตขนาดเลก ทใช DC SERVO MOTOR เปนตวขบเคลอนตวรถ โดยในสวนของไมโครคอนโทรลเลอรทใชในการควบคมนน ทางทมงาน จะเลอกใชไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS51 ขนาด 40 PIN เบอร P89C51RD2 ของ Philips หรอ T89C51RD2 ของ ATMEL ซงเปนไมโครคอนโทรลเลอร รนทก าลงไดรบความนยมใชงานกนอยางแพรหลายในปจจบน เนองจากมราคาทไมแพงมากนก และสามารถท าการโปรแกรมหนวยความจ า Flash Memory ของตว Chips โดยใชพอรตสอสารอนกรม RS232 จากภายในบอรดเอง ท าใหผใชงานสามารถท าการพฒนาโปรแกรมของบอรดไดโดยงาย นอกจากนแลวระบบโครงสรางทางฮารดแวรของ CPUทง 2 เบอรดงกลาวน ยงมความเหมาะสมกบการใชควบคมการท างานของระบบรถหนยนตไดเปนอยางด เนองจากมระบบฮารดแวรตางๆทเอออ านวยตอการใชควบคมรถหนยนต เปนตนวา มระบบ Timer (PCA) ส าหรบใชสรางสญญาณ Pulse Width Modulation หรอ PWM ส าหรบใชควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR ทใชเปนสวนขบเคลอนตวรถไดโดยตรง ซงจะท าใหสามารถเขยนโปรแกรมควบคมการท างานของระบบรถหนยนตไดโดยงาย

ส าหรบวงจรภายนอกตางๆนน ไดมการออกแบบใหมความออนตวมากทสด โดยทางทมงานไดจดวงจรพนฐานตางๆทจ าเปนตอการใชส าหรบควบคมการท างานของรถหนยนต เปนตนวา ขวส าหรบเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR พรอมวงจรปองกนสญญาณรบกวนจากมอเตอร รวมไปถงขวตอส าหรบเชอมตอกบอปกรณตรวจจบแบบตางๆ ทงโลจก TTL และ Analog นอกจากนแลววงจรของภาคจายไฟ ซงถอวาเปนสวนทมความส าคญตอการใชงานมากสวนหนงกไดมการพจารณาออกแบบใหมความเหมาะสมกบสภาพการใชงานจรงๆ กลาวคอ สามารถใชงานไดกบแหลงจายไฟทงแบบ Adapter และ Battery พรอมทงวงจรปองกนตางๆ ไมวาจะเปนวงจรปองกนการตอกบขว วงจรตรวจสอบระดบแรงดนของ Battery พรอมไฟเตอนและสญญาณ Interrupt เปนตน



รปแสดง ลกษณะโครงสรางของบอรด ET-ROBOT-RD2



คณสมบตของบอรด ET-ROBOT RD2- สามารถเลอกใช CPU ขนาด 40 Pin (Dip Type) ไดทง P89C51RD2 ของ Philips และ T89C51RD2 ของ ATMEL- มวงจร In-Circuit Download โดยใชพอรตสอสารอนกรม RS232 พรอม Software สนบสนนการ Download- Run ความถ 18.432MHz ใน Standard Mode และ 36.864MHz ใน X2 Mode- เลอกใชวงจรภาคจายไฟแบบ Regulate ชนด Low Drop สามารถท างานไดกบแรงดน ตงแต 5.5V-35V พรอมแผน

ระบายความรอนเพยงพอและเหมาะสมตอการใชงาน (ระดบแรงดนทเหมาะสมคอ 5.5V-15V)- สามารถใชไดกบแหลงจายไฟ แบบ Adapter ขนาด 7-12V และ Battery ขนาด 6V ได โดยแยกขวตอกนอยางชดเจน- มวงจรตรวจสอบระดบแรงดนของ Battery ต ากวาก าหนดพรอม LED แสดงผลและสญญาณ Interrupt แจงเตอน- มสวตช POWER ส าหรบ เปด-ปด การท างานของวงจร อยภายในบอรดสามารถปดไดเมอไมตองการใชงาน- มวงจรเชอมตอจอแสดงผลแบบ Character LCD Display พรอมขวตอ และฐานยดส าหรบตดตง LCD ขนาด 16x2

ไดภายในบอรดโดยไมตองตอสายใดๆ หรอถาตองการใชกบจอแสดงผล LCD รนอนกสามารถท าไดโดยตอผานสายแพรขนาด 14 Pin ซงมจดเตรยมไวเปนทางเลอกใหผใชภายในบอรดเดยวกน

- มวงจรเชอมตอ A/D ขนาด 12บต จ านวน 4 ชอง โดยใช Chips Support เบอร ADS7841 ของ Burr Brown (Option)- มวงจรก าเนดเสยงโดยใชล าโพงขนาดเลกอยภายในบอรด- ม DIP-SWITCH ขนาด 4 Bit ส าหรบประยกตใชงาน เชน ตงโหมดการท างานของบอรด เปนตน- มขวตอส าหรบเชอมตอกบชดตรวจจบเสนขนาด 3 จด (R-TRACKER3) พรอม LED แสดงการท างานภายในบอรด- มขวตอส าหรบเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR จ านวน 2 ตว พรอมวงจรปองกนสญญาณรบกวนจากมอเตอร- มวงจรเชอมตอกบ Chips Support ระบบฐานเวลา RTC เบอร DS1307 ของ Dallas (Option)- มวงจรเชอมตอกบ หนวยความจ า EEPROM แบบ I2C Bus(24xx) ส าหรบเกบขอมลเพมเตม (Option)- มวงจรแสดงผล LED ส าหรบใชแสดงสถานะการท างานตางๆ โดยก าหนดไดเองจากโปรแกรม- มสวตชแบบ กดตด-ปลอยดบ (Push Button) ส าหรบประยกตใชงาน เชน ใชในการ Start Program เปนตน- มขวตอส าหรบเชอมตอกบสญญาณ Input / Output แบบ TTL จ านวน 8 ชด เพยงพอตอการใชงาน- ขนาด แผนวงจรพมพ 3.5”x6” (9 ซม.x15.2 ซม)

คณสมบตของโครงสรางตวรถหนยนต- โครงสรางตวรถ ท าขนจากอลมเนยมอยางด ชบ ANODIZED ขนาดความหนา 3mm- ระบบขบเคลอนตวรถ ใช DC SERVO MOTOR รน S03T-STD ของ GWS ใหแรงบดสงถง 7.2 kg/cm- ลอหลงใชพลาสตกเกรด A ขนรปดวยการฉดพลาสตกพรอมยางรองลอ ขนาดเสนผาศนยกลาง 6.7cm โดยลอจะม

ระบบเฟองเพอรองรบกบการยดตดกบแกน SERVO MOTOR ปองกนการหลดหลวมและหมนฟรไดเปนอยางด- ลอหนาใชโครงเหลก ลอเปนไนลอน แบบหมนรอบตวดวยระบบลกปน ใหความอสระในการเคลอนทและบงคบเลยว- ระบบ Battery มาตรฐานใชกบ Battery แบบ Sealed Rechargeable ขนาด 6V/1.3AH (SL6-1.3)- ระบบตรวจจบการชนดวยไมโครสวตช จ านวน 4 ชด พรอมกานพลาสตกกนชนดานหนายดตดกบตวโครงรถ- ระบบตรวจจบเสนขนาด 3 จด (R-TRACKER3) ยดตดกบตวโครงรถดานลางส าหรบตรวจสอบเสน- ขนาดของโครงรถ ความกวาง 15ซม. x ความยาว 20.5ซม. x ความสง10ซม. (ใชลอมาตรฐาน)- น าหนกตวรถประกอบเสรจ รวมบอรดควบคม และ Battery (SL6-1.3) ประมาณ 0.95 กโลกรม



รายละเอยดการใชงานบอรด ET-ROBOT RD2บอรด ET-ROBOT RD2 ไดออกแบบและพฒนาขนมาเพอใชควบคมการท างานของรถหนยนตโดยเฉพาะ ซงวงจรหลก

ของบอรดไดถกจดแบงออกเปนสวนๆ ซงกอนทผใชจะเรมตนใชงานบอรดนน กอนอนควรท าความเขาใจกบวงจรแตละสวนของบอรดใหเขาใจเสยกอน เพอทจะสามารถประยกตใชงานบอรดส าหรบควบคมการท างานของรถหนยนตไดอยางมประสทธภาพ และไมเกดความผดพลาด โดยในทนจะขออธบายถงคณสมบตของวงจรภาคตางๆของบอรดใหทราบ โดยแยกเปนสวนๆดงตอไปน

วงจรภาคจายไฟ POWER SUPPLYส าหรบวงจรภาคจายไฟนน จะออกแบบใหมความออนตวและเหมาะสมกบลกษณะการใชงานในกรณตางๆ กลาวคอ ตว

บอรดเองสามารถเลอกใชแหลงจายไฟได 2 แหลง คอ- ใชแหลงจายไฟจาก ADAPTER ขนาด 7-12V ซงเหมาะส าหรบใชงานในขนตอนของการพฒนาโปรแกรมหรอการ

ทดลองขบเคลอนรถหนยนตเบองตนในรศมทสายไฟสามามารถเคลอนทไปได ซงนอกจากจะใชกบแหลงจายไฟแบบ ADAPTER แลวยงอาจใชกบ BATTERY ขนาด 7-12V ไดอกดวย โดยจะใชขวตอแบบ JACK ADAPTER เปนจดเชอมตอแหลงจายไฟจากภายนอกใหกบบอรด

- ใชแหลงจายไฟจาก BATTERY ขนาด 6V ซงเหมาะส าหรบการใชงานในขนตอนของการทดสอบการขบเคลอนจรงๆ โดยหนยนตสามารถเคลอนทไปในสถานทตางๆไดอยางอสระ โดยไมถกฉดรงจากสายไฟ โดยจะใชกบขวตอ CONNECTOR แบบ CPA ขนาด 2 PIN เปนจดเชอมตอระหวาง BATTERY กบบอรด

Vin1

GN

D2

Vout 3L4940V5/LM2940CT

0.1uF 0.1uF

100uF/16V

100uF/25V

VCC

7-12VDC

12

6VDC

1N5819

1N5819

1N5819

6V2

+6V

+VIN

0.1uF

+VCPU

470uF

POWER

+VM

+V(SERVO)

+6V +5V

1N5819

รปแสดง สวนของวงจรภาค POWER SUPPLY ของบอรด ET-ROBOT RD2

กรณใชกบ Adapterหรอ BATT 7-12V

กรณใชกบ Batteryขนาด +6V



วงจรตรวจจบแรงดน BATTERYส าหรบในกรณทผใชเลอกใชแหลงจายไฟจากระบบ BATTERY นน ในกรณทท าการประจไฟ (Charge) ใหกบ BATTERY

จนเตมแลวนน ในระยะการใชงานชวงเรมตนนน BATTERY จะยงสามารจายกระแสไฟใหกบวงจร REGULATE ของภาค POWER SUPPLY เพอท าการรกษาระดบแรงดน OUTPUT ขนาดประมาณ +5VDC เพอปอนใหกบวงจรตางๆภายในบอรดไดอยางคงทและตอเนอง แตเมอใชงาน BATTERY ไปสกระยะหนงเมอกระแสจาก BATTERY เรมหมดไป จะท าใหระบบแรงดนของ BATTERY เรมลดต าลง ซงเมอระดบแรงดนของ BATTERY ลดต าลงกวาระดบแรงดนมาตรฐานทวงจรจะสามารถท างานไดอยางถกตอง จะท าใหการท างานของวงจรเกดความผดพลาดขนได ดงนน ภายในบอรด ET-ROBOT RD2 เอง จงไดมการออกแบบวงจรส าหรบท าหนาทตรวจสอบระดบแรงดนของแหลงจายไฟจาก BATTERY โดยจะมหลอด LED ตดสวางใหเหนพรอมกบสงสญญาณ Interrupt ไปยงขาสญญาณ INT0(P3.2) ของ CPU ดวย เมอระดบแรงดนของแหลงจายไฟเรมต ากวาทก าหนดไว ซงผใชสามารถท าการปรบตงระดบแรงดนต าสดของแหลงจายไดโดยการปรบจากตวตานทานแบบปรบคาได (ตวตานทาน VOLUME แบบเกอกมา) โดยควรท าการปรบตงระดบแรงดน +VLOW ไวประมาณ 4.85V ซงเปนจดต าสดของแรงดนทวงจรยงสามารถท างานไดอยางถกตองอย ซงวงจรตรวจจบแรงดนจะท าการเปรยบเทยบแรงดนของแหลงจายไฟกบคาแรงดน +VLOW ทตงไว โดยเมอคาแรงดนของแหลงจายไฟต าลงจนถงระดบทตงไวหลอด LED แสดงผล LOW กจะตดสวางใหเหน พรอมกบมการสงสญญาณโลจก “0” ไปใหกบขาสญญาณ INT0(P3.2) ของ CPU ดวย ซงผใชงานสามารถเขยนโปรแกรมให CPU ท าการตรวจสอบระดบแรงดนของแหลงจาย หรอ จะใชวธการ สงเกต จากสถานะการท างานของหลอดแสดงผล LED (LOW) กไดตามตองการ

3

21

84

TLC272

5

67

TLC272

PC817

10K

P3.2

1K

+VIN

10

10M

VCC

0.1uF

1

10K

Vin1

GN

D2

Vout 378L05

0.1uF

+VIN

0.1uF

VCC

+VLOW

LOW

รปแสดง สวนของวงจรตรวจจบแรงดน BATTERY ต ากวาก าหนดของบอรด ET-ROBOT RD2



วงจรเชอมตอจอแสดงผล LCDในการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรตางๆนน การแสดงผลการท างานของระบบ ถอเปนสงส าคญอยางยง เนองจากสวน

ของการแสดงผลจะเปนจดทใชสอใหเหนถงสงทไมโครคอนโทรลเลอรรบรอยในขณะนนๆ ออกมายงภายนอกใหเรารบรดงนน บอรด ET-ROBOT RD2 เองจงไดท าการออกแบบวงจรส าหรบเชอมตอกบจอแสดงผลแบบ LCD ไวภายในบอรด

โดยเลอกใชจอแสดงผลแบบ Character LCD ขนาด 16 ตวอกษร 2 บรรทด (16x2) บรรจไวภายในบอรดดวย โดยผใชงานสามารถท าการตดตงจอแสดงผลแบบ Character LCD ขนาด 16x2 ของ SHARP ไดทนทโดยไมตองเชอมตอสายสญญาณใดๆ โดยบอรด ET-ROBOT RD2 ไดจดเตรยมวงจรและจดส าหรบตดตงจอแสดงผลรนนไวใหเปนทเรยบรอยแลว

P2.3P2.2P2.1P2.0

P2.4

P2.5

D7D6D5D4

E

RS

D3D2D1D0

RW

GND

VCC

VR-10K

VCCRSE

D1D3D5D7 D6

D4D2D0

RWVO

GND

VCCVO

1 23 45 67 89 1011 1213 14

4-BIT CLCD

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบจอแสดงผลแบบ LCD ของบอรด ET-ROBOT RD2

รปแสดง ลกษณะการตดตง LCD ของบอรด ET-ROBOT RD2



วงจรเชอมตอ SERVO MOTORเนองจากระบบขบเคลอนของ ชดฐานรถหนยนต รน “ET-ROBOTICS SYSTEM 2 BASE” นน ทางทมงาน อทท เลอกใช

ชดมอเตอร แบบ DC SERVO MOTOR ในการขบเคลอนตวรถ จ านวน 2 ตว (ขบเคลอนลอทางดานซาย และขวาอยางละ 1 ตว) ซงวงจรขบเคลอนของมอเตอรโดยใช DC SERVO MOTOR นนจะมขอด คอ ตวมอเตอรจะมขนาดเลกแตสามารถใหแรงบดในการขบเคลอน (Torque) สงและใชสญญาณในการควบคมการหมนของตวมอเตอรแบบ TTL เพยงเสนเดยว โดยไมจ าเปนตองใชวงจรขบแสใหกบมอเตอรดวย เนองจาก DC SERVO MOTOR นนจะท าการบรรจวงจรขบกระแสไวภายในตวมอเตอรดวยแลว ดงนนในการเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR นน จงใชสายสญญาณเพยงเสนเดยว ส าหรบสงสญญาณ Pulse แบบ TTL ไปใหกบวงจรควบคมภายในของ DC SERVO MOTOR เทานน โดย DC SERVO MOTOR จะมสายสญญาณจ านวน 3 เสน คอ สญญาณควบคม(TTL Pulse) ไฟเลยงวงจร(4.8V-6.0V) และ สญญาณอางอง (Ground) ตามล าดบ

โดยบอรด ET-ROBOT RD2 นน ไดท าการออกแบบวงจรส าหรบท าการเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR ไวภายในบอรด โดยเลอกใชสญญาณ P1.4 และ P1.5 ของ CPU เบอร P89C51RD2 ของ Philips ซงขาสญญาณทงสองดงกลาวสามารถท าการเขยนโปรแกรมเพอสงให CPU สรางสญญาณ Pulse Width Modulation (PWM) ส าหรบสงไปควบคมการท างานของ SERVO MOTOR ไดทนท โดยบอรดไดจดเตรยมขวตอส าหรบท าการเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR ไวเปนทเรยบรอยแลว โดยวงจรในสวนของการเชอมตอกบ DC SERVO MOTOR นนเปนดงรป

+VM

123

SERVO-L

P1.4

10

FR106

FR106

VCC

(PWM1)

+VM

123

SERVO-R

P1.5

10

FR106

FR106

VCC

(PWM2)

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบ SERVO MOTOR ของบอรด ET-ROBOT RD2

หมายเหต ส าหรบแหลงจายไฟของ DC SERVO MOTOR นนจะแยกจากระบบอนๆในบอรด โดยสามารถเลอกไดจาก Jumper (+V-SERVO) วาตองการใชไฟจากวงจร Regulate (+5V) หรอโดยตรงจาก Battery (+6V) ซงในกรณใชงานกบ Batteryขนาด 6V/1.3AH นน ควรเลอก Jumper ไวทางดาน +6V แตถาใชกบ Adapter หรอ Battery ขนาด 7-12V ควรเลอกไวท +5V

กรณเลอก Jumper ไวท +6V ควรถอดสาย Battery ออกเมอไมไดใชงาน เนองจาก SW Power ไมไดตดวงจรไฟชดนดวย



วงจรก าเนดเสยง (Mini Speaker)วงจรก าเนดเสยง ถอวาเปนอปกรณ Output อกอยางหนงซงมความจ าเปนส าหรบใชแสดงสถานะการรบรสญญาณของไม

โครคอนโทรลเลอรใหกบผใชไดรบรดวย โดยอาศยสญญาณเสยงเปนตวบงบอกสถานะทไมโครคอนโทรลเลอรตรวจจบได โดยผใชอาจเขยนโปรแกรมเพอสงใหไมโครคอนโทรลเลอรสงเสยงแบบตางๆออกมาในชวงขณะทไมโครคอนโทรลเลอรสามารถตรวจจบสภาวะของ Input จากอปกรณตรวจจบแบบตางๆกนได โดยอาจใชการก าเนดเสยงดวยคาความถของเสยงทแตกตางกน หรออาจใชวธการก าเนดเสยงดวยคาความถคงท แตใชความ สน-ยาว ของการก าเนดเสยงเปนสงบงบอกแทนกไดเชนกน

ส าหรบวงจรก าเนดเสยงของบอรด ET-ROBOT RD2 นนจะเลอกใชอปกรณก าเนดเสยงแบบล าโพงขนาดเลก ซงสามารถใชสรางความถเสยงแบบตางๆไดหลายคาความถ โดยใชสญญาณ P1.7 ของ CPU ในการควบคมการสรางสญญาณเพอสงไปยงวงจรขบล าโพง โดยวงจรขบล าโพงจะท างานเมอสงใหสญญาณ P1.7 มสภาวะโลจกเปน “0” และหยดท างานเมอสงใหสญญาณ P1.7 มสภาวะโลจกเปน “1” โดยหลกการของการสงสญญาณไปใหล าโพงก าเนดเสยงนนจะใชการ ON/OFF ของสญญาณเพอสงสภาวะโลจก “0” และ “1” สลบกนไปเพอใหไดคาความถทตองการ ซงล าโพงกจะตอบสนองดวยการก าเนดเสยงออกมาใหเราไดยน ตามคาความถของสญญาณทไดรบ

1K

1N4148

BC557

10K

VCC

P1.7

10

VCC

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบขบล าโพงขนาดเลก ของบอรด ET-ROBOT RD2

วงจรแสดงผล LED ส าหรบแสดงสถานะการท างานส าหรบหลอดแสดงผล LED กเปนอปกรณ Output อกตวหนง ซงจดไวเปนอปกรณพนฐานภายในบอรด โดยผใชสามารถ

ใชการแสดงผลของหลอด LED นแสดงสถานะการท างานของบอรดในลกษณะตางๆได โดยใชสถานะการ ตด-ดบ ของหลอด LED ในการสอความหมาย เชนเดยวกบล าโพง

โดยบอรด ET-ROBOT RD2 นน จะใชสญญาณ P1.6 ของ CPU ในการควบคมการ ตด และ ดบ ของหลอดแสดงผล LED โดย LED จะตดสวางเมอสงใหสญญาณ P1.6 มสภาวะโลจกเปน “0” และ ดบ เมอสงใหสญญาณ P1.6 มสภาวะโลจกเปน “1”

560RUN

P1.6

VCC

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบ LED แสดงสถานะการท างาน ของบอรด ET-ROBOT RD2



การเชอมตอกบวงจรตรวจจบแบบตางๅระบบการท างานของรถหนยนตทชาญฉลาดนน มความจ าเปนอยางยงทจะตองสามารถท าการประมวลผลและตดสนใจ

สงงานระบบไดเอง รวมทงสามารถท าการควบคมการท างานของระบบขบเคลอนตางๆใหเคลอนทไปในทศทางทถกตองได ซงการทไมโครคอนโทรลเลอรจะสามารถท าการประมวลผลและตดสนใจไดนน มความจ าเปนตองหาอปกรณตรวจจบแบบตางๆ เพอสงสญญาณใหไมโครคอนโทรลเลอรไดรบร วาในขณะนนสภาวะของสงแวดลอมตางๆเปนอยางไร เพอจะไดท าการประมวลผลและสงงานระบบขบเคลอนใหตอบสนองตอสภาวะเหลานนไดอยางถกตอง ส าหรบบอรด ET-ROBOT RD2 นน ไดออกแบบใหสามารถท าการเชอมตอกบวงจรตรวจจบ หรอ Sensor แบบตางๆ ทงแบบทใหผลการตรวจจบเปนแบบสญญาณดจตอลหรอโลจก และ แบบAnalog ซงบอรดสามารถรองรบ Input แบบดจตอล หรอ โลจกไดถง 8 จด และสามารถรองรบ Input แบบ Analog ได 4 จด โดยเชอมตอกบสวนของวงจร A/D (ADS7841) ของบอรด

วงจรเชอมตอกบสญญาณแบบ Logicโดยวงจรในสวนน จะใชเชอมตอกบ Input แบบโลจก หรอ ตจตอล ไดโดยตรง ซงภายในบอรด ไดจดเตรยมขวตอของ

สญญาณไว โดยเลอกใชขวตอแบบ CPA ขนาด 3 PIN จ านวนทงหมด 8 ชด ซงอนทจรงแลว สญญาณในสวนน สามารถจะใชงานเปน Input หรอ Output กได

แตส าหรบสญญาณ P1.0-P1.3 นน นอกจากจะเชอมตอมาไวยงขว CPA แลว ยงตอไปยงวงจร DIP-SWITCH ขนาด 4 จด ดวย ดงนนผใชงานตองเลอกใชทางใดทางหนง เชนถาตองการใชงานขวตอ P1.0-P1.3 จากขวตอ CPA จะตองท าการ OFFต าแหนงการท างานของ DIP-SWITCH ไวดวย

VCC

VCC

123

P1.2(I/O)

123

P1.3(I/O)

VCC

123

P1.1(I/O)

VCC

123

P1.0(I/O)

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

VCC

VCC

123

P0.3(I/O)

123

P0.4(I/O)

VCC

123

P01.(I/O)

VCC

123

P0.0(I/O)

P0.0

P0.1

P0.3

P0.4

1K

1K

1K

1K

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบสญญาณ Logic ของบอรด ET-ROBOT RD2



วงจร DIP-SWITCHวงจร DIP-SWITCH ขนาด 4 บต กเปนอปกรณอกชดหนงท ทางทมงานไดจดเตรยมไวใหผใชน าไปประยกตใชงานกบ

ระบบควบคมรถหนยนต โดย DIP-SWITCH จะท าหนาทส าหรบก าหนดสถานะทางโลจกใหกบขาสญญาณ P1.0 –P1.3 ของ CPUตามล าดบ โดยถา DIP-SWITCH บตใดอยในต าแหนง ON ขาสญญาณทเชอมตออยกบ DIP-SWITCH บตนนๆ กจะมสภาวะเปนโลจก “0” แตถา DIP-SWITCH บตใดอยในต าแหนง OFF ขาสญญาณทเชอมตออยกบ DIP-SWITCH บตนนๆ กจะมสภาวะเปนโลจก “1” แทน ซงเมอน าสภาวะทไดจากการก าหนดของ DIP-SWITCH ทง 4บต กจะไดคาสภาวะเปนแบบ BCD จ านวน 16 สถานะ คอ 00H-0FH ตามล าดบ โดยผใชอาจใชสถานะของ Input ทไดจากการก าหนดจากต าแหนงของ DIP-SWITCH ในการก าหนดเงอนไขการท างานตางๆของบอรด เชน อาจเขยนโปรแกรมใหบอรดควบคมการท างานของรถหนยนตไวดวยลกษณะเงอนไขการท างานแบบตางๆ จ านวน 16 โปรแกรม เมอตองการให CPU ท างานตามเงอนไขแบบใดกท าการก าหนดคาของ DIP-SWITCH เพอเลอกการท างานของโปรแกรม เปนตน

1234

8765

P1.0P1.1P1.2P1.3

รปแสดง สวนของวงจร DIP-SWITCH ขนาด 4 บต ของบอรด ET-ROBOT RD2

วงจร Push Button Switchส าหรบวงจร Push Button Switch นน จะเลอกใช Switch แบบ กดตด-ปลอยดบ โดยเมอท าการกดสวตช จะใหสถานะท

ขาสญญาณ P0.2 เปน “0” แตถาไมมการกดสวตชทขาสญญาณ P0.2 จะมคาเปน “1” โดยผใชอาจน า Push Button Switchส าหรบเปนเงอนไขในการควบคมการท างานของรถหนยนต เชน เมอเปดสวตช POWER แลวแทนทจะใหรถหนยนตเรมตนท างานหรอเคลอนทไปในทนทเลย กอาจก าหนดเงอนไขในโปรแกรมใหรอการกดสวตช Push Button กอนเพอเปนการ Start จากนนจงเรมตนท างานเปนตน

START

1KP0.2

10K

VCC

P0.2

รปแสดง สวนของวงจร Push Button Switch ของบอรด ET-ROBOT RD2



วงจรตรวจจบเสน (TRACKER)ส าหรบบอรด ET-ROBOT RD2 นน ถกออกแบบใหสามารถเชอมตอกบแผงวงจรของชดตรวจจบเสน รน R-TRACKER3

ซงเปนชดตรวจจบเสน ขนาด 3 จด (ซาย-กลาง-ขวา) โดยบนบอรด ET-ROBOT RD2 นน ไดจดเตรยมขวตอ CONNECTOR แบบ CPA ขนาด 5 PIN พรอมทงหลอด LED แสดงผลการท างานของชดตรวจจบเสนไวภายในบอรด เพอใหผใชมองเหนการท างานไดโดยงายและสะดวก โดยลกษณะการจดเรยงของหลอด LED แสดงผลจะจดเรยงตามลกษณะของตวตรวจจบเสนทถกตดตงไวใตทองรถ คอ ซาย (LFT=LEFT) กลาง (MID=MIDDLE หรอ CENTER) และ ขวา(RGT=RIGHT) ตามล าดบ

VCC

LEFTCENTERRIGHT

12345

1K1K1KL

EFT

CE

NTE

R

RIG

HT

VCCVCCVCC

1Kx3P0.5P0.6P0.7

รปแสดง สวนของวงจรเชอมตอกบชดตรวจจบเสน(R-TRACKER3) ของบอรด ET-ROBOT RD2

รปแสดง การตดตงใชงานบอรด R-TRACKER3 เพอใชงานกบบอรด ET-ROBOT RD2

ขวตอสญญาณของบอรดตรวจจบเสน

การตดตงบอรดR-TRACKER3



วงจร A/D (ADS7841)เนองจากไมโครคอนโทรลเลอรเบอร P89C51RD2 ของ Philips นน ไมมวงจรส าหรบท าหนาทเปลยนสญญาณแบบ

Analog ใหเปนสญญาณแบบ Digital (Analog To Digital Converter หรอ A/D) บรรจไวภายในตว CPU ดวย ซงท าให CPU เองมขอจ ากดในการใชงาน ในกรณทจะเชอมตอกบอปกรณตรวจจบหรอ SENSOR แบบทใหผลการท างานเปนสญญาณแบบ Analog ได ดงนนบอรด ET-ROBOT RD2 เอง จงไดท าการออกแบบวงจรให CPU สามารถท าการเชอมตอกบ Chips Support ทท าหนาทแปลงสญญาณ Analog เปน Digital หรอ A/D จดเตรยมไวใหดวย โดยเลอกใช Chips Support เบอร ADS7841 ของ Burr Brown ซงเปน A/D ขนาด 12บต จ านวน 4 ชอง โดยมการจดวงจรการเชอมตอเปนดงรป

+VCC1

CH13

CH35

COM6

CH02

CH24

SHDN7

VREF8

DCLK 16

CS 15

DIN 14

BUSY 13

DOUT 12

MODE 11

GND 10

+VCC 9

ADS7841

P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

0.1uF

VCC

10

10

10

10

0.01uF

0.01uF

0.01uF

0.01uF

VCC

123

123

123

123

VCC VCC

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบวงจร A/D (ADS7841) ของบอรด ET-ROBOT RD2

รปแสดง ต าแหนงขวตอสญญาณ Analog ใหวงจร A/D ของบอรด ET-ROBOT RD2

ขวตอส าหรบรบสญญาณAnalog ของ A/D ทง 4 ชอง



การเชอมตอกบอปกรณ I2C BUSนอกจากการเชอมตอกบอปกรณ Input / Output แบบตางๆแลว บอรด ET-ROBOT RD2 ยงไดออกแบบวงจร ใหบอรด

สามารถเชอมตอกบ Chips Support แบบ I2C Bus จดเตรยมไวใหผใชน าไปประยกตใชงานไดอกดวย โดยในสวนของอปกรณทใชการเชอมตอแบบ I2C Bus นน ไดจดเตรยมไวจ านวน 2 ตว คอ

- RTC เบอร DS1307 ของ Dallas ซงเปน Chips ฐานเวลา Real Time Clock หรอ RTC- EEPROM ตระกล 24XX ซงสามารถเลอกตดตงใชงานไดหลายเบอร โดยตองเปนหนวยความจ า EEPROM แบบ I2C

Bus ในตระกล 24 เชน 2401,2402,2408,2416,2432,2464,24128,24256 และ 24512 เปนตน

A01

A12

A23

GND4 SDA 5SCL 6WR 7VCC 8

2432/64/128/256/515

32.768KHz

VCC

ID CODE : 1010000X

ID CODE : 1101000XB

ATT-3V

VCC

P2.6P2.7

X11

X22

+VBAT3

GND4

VCC 8

SQW/OUT 7

SCL 6

SDA 5

DS1307

รปแสดง สวนของวงจรส าหรบเชอมตอกบอปกรณ I2C BUS ของบอรด ET-ROBOT RD2


บทท2 การควบคมการท างานของรถหนยนต -15- WWW.ETT.CO.TH

การควบคมการท างานของรถหนยนต

การควบคมการเคลอนทของ ET-ROBOT RD2อปกรณส าหรบขบเคลอนตวรถหนยนตนน นบวาเปนอปกรณทมความส าคญมาก ทงนกเนองมาจากวาการทจะท าใหตว

รถสามารถขบเคลอนไปในทศทางตางๆไดนน จะตองอาศยตวขบเคลอนพาไป ส าหรบอปกรณทใชในการขบเคลอนตวรถหนยนตของ ETROBOT RD2 นน จะอาศยมอเตอร แบบ DC SERVO MOTOR เปนตวขบเคลอน ซงการทรถจะสามารถเคลอนทไปในทศทางตางๆไดนนกจะขนอยกบทศทางการหมนของ DC SERVO MOTOR เปนหลก ดวยเหตนเอง ในอนดบแรกกอนทจะเรมตนท าการเขยนโปรแกรมเพอสงงานให DC SERVO MOTOR หมนไดนน เราจ าเปนจะตองทราบและเขาใจถงหลกการควบคมมอเตอรชนดนเสยกอน ส าหรบวธการควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR นนมรายละเอยดดงตอไปน

หลกการท างานของ DC SERVO MOTORตามปรกตทวๆไปแลวนน DC SERVO MOTOR นน จะสามารถหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกาและทวนเขมนาฬกาได

เพยงแค 180 องศา หรอ ครงวงกลมเทานน ซงวธการสงงานให SERVO หมนไปในต าแหนงใดๆนน จะอาศยสญญาณ Pulse เปนตวบงบอก

แตส าหรบ DC SERVO MOTOR ทเราน ามาใชในการขบเคลอนลอเพอน าพาตวรถใหเคลอนทไปในทศทางตางๆไดนน จะตองท าการดดแปลงหรอ Modify ใหสามารถหมนไดรอบตวหรอ 360 องศา เสยกอน โดย DC SERVO MOTOR ทไดจดใหในชดของET-ROBOT RD2 นน ไดผานการปรบแตงการท างานของมอเตอรใหสามารถหมนเปนวงรอบ (360 องศา) ไดเปนทเรยบรอยแลวโดยวธในการควบคมใหมอเตอร ซงท าการดดแปลงแลวใหหมนไปในทศทางตางๆนน จะมลกษณะดงน

• การควบคมใหมอเตอรหมนทางดานซายหรอหมนตามทศทางทวนเขมนาฬกาจะตองปอนสญญาณ Pulse ทมขนาดความกวางดานบวก 1 mS หรอ ใหนอยกวา 1.5 msโดยจะตองปอนสญญาณ Pulse นทกๆ 20 mS (หรอในชวงประมาณ 20ms – 30ms) เพอใหมอเตอรหมนตอเนองไปในทศทางเดม

คาบเวลา (PERIOD) 20mS

1mS หรอ < 1.5mS

รปแสดง ลกษณะของ Pulse ส าหรบควบคมใหมอเตอรหมนทวนเขมนาฬกา



• การควบคมใหมอเตอรหมนทางดานขวาหรอทศทางตามเขมนาฬกา จะตองปอนสญญาณ Pulse ทมขนาดความกวางดานบวก 2 mS หรอ ไมต ากวา 1.5 mS และจะตองปอนสญญาณ Pulseน ทกๆ 20 mS (หรอในชวงประมาณ 20ms – 30ms) เพอควบคมใหมอเตอรหมนตอเนองไปในทศทางเดม


2mS หรอ > 1.5mS

รปแสดง ลกษณะของ Pulse ส าหรบควบคมใหมอเตอรหมนตามเขมนาฬกา

• การควบคมใหมอเตอรหยดหมน ท าไดโดยการสงโลจก “0” หรอ “1” ใหกบมอเตอร ตลอดคาบเวลาทตองการใหมอเตอรหยดหมน ซงกคอการไมจายสญญาณ Pulse ใหกบมอเตอรนนเอง

"1" ตลอด 20mS


"0" ตลอด 20mS


รปแสดง ลกษณะของ Pulse ส าหรบควบคมใหมอเตอรหยดหมน(STOP)

ซงจะเหนไดวาในการควบคมการท างานของมอเตอรนนจะใชวธการสรางสญญาณ Pulse เพอสงไปบงคบตวมอเตอรใหหมนไปในทศทางตางๆตามตองการ ซงในกรณของรถหนยนต ET-ROBOT RD2 นน จะตองท าการสรางสญญาณ Pulse ซงมขนาดความกวางของสญญาณดานบวก 1mS หรอ 2mS เพอควบคมใหมอเตอรหมนไปในทศทางทวนเขมนาฬกาหรอตามเขมนาฬกาตามตองการ และเมอตองการใหมอเตอรท าการขบเคลอนลอเพอน าพาตวรถใหเคลอนทไปในทศทางเดมตอเนองกนไปนนกจะตองท าการสงสญญาณ Pulse แบบเดยวกนซ าๆออกไปภายในเวลาประมาณทกๆ 20mS ดวยเสมอ



ซงจากคณสมบตของสญญาณ Pulse ดงกลาวขางตนนน กคอ ลกษณะของสญญาณ Pulse Width Modulation หรอ PWM นนเอง ดงนนจะไดวาเมอตองการใหมอเตอรหมนกจะตองท าการสงสญญาณ Pulse Width Modulation หรอ PWM ซงมคาบเวลา 20mS ออกไปใหกบมอเตอร ซงกคอคา Period ของสญญาณ PWM นนเอง สวนทศทางการหมนของมอเตอรนนจะก าหนดจากความกวางของสญญาณ Pulse ในขณะทเปนบวกอย ซงกคอคา Duty Cycle ของสญญาณ PWM นนเอง

ดงนนเมอตองการควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR ดวยสญญาณ PWM กสามารถสรปไดวา- เมอตองการใหมอเตอรหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกา กจะตองสรางสญญาณ PWM ทมคา Period ขนาด 20mS

โดยมคา Duty Cycle ของสญญาณ 1mS- เมอตองการใหมอเตอรหมนไปในทศทางทวนเขมนาฬกา กจะตองสรางสญญาณ PWM ทมคา Period ขนาด 20mS

โดยมคา Duty Cycle ของสญญาณ 2mS- เมอตองการใหมอเตอรหยดหมนกจะตองท าการหยดการสรางสญญาณ PWM ซงท าไดโดยการสงสญญาณทม

สภาวะเปนโลจก “0” หรอ “1” ใหกบตวมอเตอรกได ซงในทางปฏบตควรปอนเปนโลจก “0” ใหกบมอเตอรจะดทสด เนองจากจะไมเกดปญหาหรอความผดพลาดเมอตองการสงให มอเตอรเรมหมนใหมในครงตอไป

การควบคมการเคลอนทของตวรถหนยนตเราไดศกษาถงวธการควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR ในการบงคบลอใหหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกา

หรอ ทวนเขมนาฬกา หรอหยดหมน กนมาแลว ซงล าดบตอไปนเราจะมาท าความเขาใจเกยวกบวธการควบคมทศทางการเคลอนทของตวรถหนยนตใหเคลอนทไปในทศทางตางๆไมวาจะเปนเดนหนา ถอยหลง เลยวซาย หรอเลยวขวา เปนตน

Servo motor ดานซายควบคมผานขา P1.4

Servo motor ดานขวาควบคมผานขา P1.5

หมนตามเขมหมนทวนเขม

รปแสดง ลกษณะการเคลอนทของรถหนยนต โดยการขบเคลอนจาก DC SERVO MOTOR



จากรปจะเหนไดวา ลกษณะการตดตงตว DC SERVO MOTOR เขากบลอของรถหนยนตนน จะสงเกตเหนไดวา ตวมอเตอรจะถกจดวางอยในทศทางทตรงกนขาม ดงนนในการควบคมการเคลอนทของตวรถหนยนตใหเคลอนทไปในทศทางเดยวกนนน ตวมอเตอรทอยทางดายซายและขวาจะตองท างานในทศทางทตรงกนขามกน โดยมอเตอรทตดตงอยทางดานลอขวาจะใชวธการควบคมแบบปรกต สวนมอเตอรทตดตงอยกบลอดานซายจะใชวธการควบคมแบบกลบทางหรอตรงกนขามกบทศทางการเคลอนททตองการ ตวอยางเชน เมอตองการใหตวรถขบเคลอนไปขางหนากจะตองบงคบใหมอเตอรตวทบงคบการหมนของลอทางดานขวาหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกาเพอบงคบใหลอขวาหมนไปขางหนา สวนมอเตอรตวทท าหนาทบงคบการหมนของลอดานซายกจะตองถกบงคบใหหมนไปในทศทางตรงกนขามคอทวนเขมนาฬกาเพอบงคบใหลอดานซายหมนไปขางหนาเปนตน

ส าหรบวธการบงคบเลยวของรถหนยนตนนจะแตกตางจากการบงคบเลยวของรถยนตทเราพบเหนอยทวไปในชวตประจ าวน เนองจากรถหนยนตไมมระบบพวงมาลยในการบงคบลอใหเลยวซายหรอขวาตามตองการเหมอนรถยนตทวๆไป แตอยางไรกตามเราสามารถท าการบงคบใหรถหนยนตท าการเลยวไปในทศทางทเราตองการไดเชนเดยวกน โดยใชวธการควบคมการหมนของลอหลงซงเปนตวขบเคลอนตวรถ เชนเมอตองการใหรถหนยนตเลยวไปทางดานซาย กสามารถท าไดโดยการบงคบใหลอซายหยดหมนสวนลอขวากใหเคลอนทไปขางหนาตามปรกต หรอถาตองการใหรถเลยวซายอยางรวดเรวกสามารถท าไดโดยการบงคบใหลอซายหมนถอยหลงสวนลอขวากใหหมนไปขางหนาอยางนเปนตน

การบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหนาส าหรบวธการบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหนานน สามารถท าไดโดยการบงคบใหมอเตอรทใชควบคมการหมนของ

ลอซายหมน แบบทวนเขมนาฬกาหรอถอยหลง (สง Pulse ความกวาง 2 mS) สวนมอเตอรทใชควบคมการหมนของลอขวากตองบงคบใหหมนแบบตามเขมนาฬกาหรอเดนหนา (สง Pulse ความกวาง 1 mS) ดงรป

ตามเขมทวนเขม

ตามเขม

ทวนเขม

มองจากทางดานซาย

มองจากทางดานขวา

แนวการเคลอนท แนวการเคลอนท

แนวการเคลอนท

รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหนา(เดนหนา)



การบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหลงส าหรบวธการบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหลงนนจะมวธการตรงกนขามกบการเคลอนทไปขางหนา ซงกคอการ

กลบทศทางการหมนของมอเตอรทงสองตวใหเปนตรงขามกบการเคลอนทไปขางหนานนเอง ซงสามารถท าไดโดยการบงคบใหมอเตอรทใชควบคมการหมนของลอซายหมน แบบตามเขมนาฬกาหรอเดนหนา (สง Pulse ความกวาง 1 mS) สวนมอเตอรทใชควบคมการหมนของลอขวากตองบงคบใหหมนแบบทวนเขมนาฬกาหรอถอยหลง (สง Pulse ความกวาง 2 mS)

ทวนเขมตามเขม

แนวการเคลอนท

ทวนเขม

ตามเขม



ทศทางการเคลอนท

ทศทางการเคลอนท

รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเคลอนทไปขางหลง(ถอยหลง)

การบงคบใหรถหนยนตเลยวซายแบบปรกตส าหรบวธการบงคบใหตวรถหนยนตเลยวซายแบบน จะอาศยลอซายเปนจดหมนของการเลยวซาย โดยวธการในการ

บงคบใหรถหนยนตเลยวซายแบบน จะตองท าการหยดการหมนของลอทางดานซาย สวนลอทางดานขวากปลอยใหหมนไปขางหนาตามปรกต ดงรป

ตามเขม

หยดหมน

เลยวซาย

ตามเขม

หยดหมน



รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเลยวซายโดยการเคลอนทของลอขวาอยางเดยว



การบงคบใหรถหนยนตเลยวซายแบบรวดเรวส าหรบวธการบงคบเลยวแบบน สามารถกระท าไดโดยการบงคบใหลอทางดานซายและขวาหมนไปในทศทางทตรงกนขาม

กลาวคอ ลอทางดานซายจะถกบงคบใหหมนถอยหลง สวนลอทางดานขวาจะถกบงคบใหเดนไปทางหนา ดงรป

ตามเขม

เลยวซาย

ตามเขม

ตามเขม



ตามเขม

รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเลยวซายโดยใหลอซายถอยหลงสวนลอขวาเดนหนา

การบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาแบบปรกตส าหรบวธการบงคบใหตวรถหนยนตเลยวขวาแบบน จะอาศยลอขวาเปนจดหมนของการเลยว โดยวธการในการบงคบให

รถหนยนตเลยวขวาแบบน จะตองท าการหยดการหมนของลอทางดานขวา สวนลอทางดานซายกปลอยใหหมนไปขางหนาตามปรกต ดงรป

ทวนเขม

เลยวขวา

หยดหมน

ทวนเขม

หยดหมน



รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาโดยการเคลอนทของลอซายอยางเดยว



การบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาแบบรวดเรวส าหรบวธการบงคบเลยวแบบน สามารถกระท าไดโดยการบงคบใหลอทางดานซายและขวาหมนไปในทศทางทตรงกนขาม

กลาวคอ ลอทางดานขวาจะถกบงคบใหหมนถอยหลง สวนลอทางดานซายจะถกบงคบใหเดนไปทางหนา ดงรป

ทวนเขม

เลยวขวา

ทวนเขม



ทวนเขม

ทวนเขม

รปแสดงการบงคบใหรถหนยนตเลยวขวาโดยใหลอขวาถอยหลงสวนลอซายเดนหนา

ทศทางการเคลอนทของลอดานซาย ทศทางการเคลอนทของลอดานขวา ทศทางการเคลอนทของลอซาย SERVO PULSE ลอขวา SERVO PULSE ตวรถหนยนตเดนหนา ทวนเขม 2 mS เดนหนา ตามเขม 1 mS เคลอนทไปขางหนา (เดนหนา)ถอยหลง ตามเขม 1 mS ถอยหลง ทวนเขม 2 mS เคลอนทไปขางหลง (ถอยหลง)หยดหมน - “0” เดนหนา ตามเขม 1 mS เดนหนา + เลยวซายแบบปรกตถอยหลง ตามเขม 1 mS เดนหนา ตามเขม 1 mS เดนหนา + เลยวซายแบบรวดเรวเดนหนา ทวนเขม 2 mS หยดหมน - “0” เดนหนา + เลยวขวาแบบปรกตเดนหนา ทวนเขม 2 mS ถอยหลง ทวนเขม 2 mS เดนหนา + เลยวขวาแบบรวดเรวหยดหมน - “0” ถอยหลง ทวนเขม 2 mS ถอยหลง + เลยวซายแบบปรกตเดนหนา ทวนเขม 2 mS ถอยหลง ทวนเขม 2 mS ถอยหลง + เลยวซายแบบรวดเรวถอยหลง ตามเขม 1 mS หยดหมน - “0” ถอยหลง + เลยวขวาแบบปรกตถอยหลง ตามเขม 1 mS เดนหนา ตามเขม 1 mS ถอยหลง + เลยวขวาแบบรวดเรว

ตาราง สรปวธการควบคมการเคลอนทของรถหนยนตแบบตางๆ(SERVO ของ GWS รน S03T STD)



การสรางสญญาณ Pulse เพอควบคมการหมนของ DC SERVO MOTORส าหรบวธการสรางสญญาณ Pulse ส าหรบควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR นน สามารถท าไดหลายวธ ขนอย

กบเทคนคการเขยนโปรแกรมของแตละคน เชน การใชวธการหนวงเวลาในการ SET และ CLEAR สถานะของสญญาณท Port Pin ของ CPU เพอใหไดสญญาณ Pulse ตามคาเวลาทก าหนดไวจากโปรแกรม หรออาจใช Timer ส าหรบท าการนบเวลาเพอสรางเปนความถของสญญาณ Pulse ตามตองการ แตส าหรบ CPU เบอร P89C51RD2 ของ Philips หรอ T89C51RD2 ของ ATMEL นน จะมวงจรส าหรบสรางสญญาณ PWM บรรจไวภายในตว CPU ดวยอยแลว โดยในสวนของวงจรของบอรดทไดออกแบบไวนนจะก าหนดใหขาสญญาณ P1.4 ซงเปนขา Output ของวงจรสรางสญญาณ PWM ชองท1 (CEX1) ส าหรบใชควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR ทใชควบคมการหมนของลอรถดานซาย (SERVO-L) และก าหนดใหขาสญญาณ P1.5 ซงเปนขา Output ของวงจรสรางสญญาณ PWM ชองท2 (CEX2) ส าหรบใชควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR ทใชควบคมการหมนของลอรถดานขวา (SERVO-R) โดยวงจรการเชอมตอสามารถดเพมเตมไดจากสวนของ Circuit ของบอรดในภาคผนวกทายเลมของคมอน

รปแสดงการจดขาสญญาณของ P89C51RD2/T89C51RD2

ซงการใชวงจร Pulse Width Modulation หรอ PWM ในการสรางสญญาณ เพอควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR นน นบวาเปนวธการและแนวทางทงายและมประสทธภาพมากทสด เนองจากสามารถลดความยงยากในการเขยนโปรแกรมเพอสรางเปนสญญาณ Pulse ไปไดเปนอยางมาก และ CPU เองกจะไมตองสญเสยเวลาในการไปประมวลผลเพอค านวณคาเวลาในการควบคม Port Pin เพอสรางความถใหยงยาก เนองจากระบบฮารดแวร PWM นน เมอเราท าการก าหนดคาตางๆใหกบ รจสเตอร ไปแลว วงจร PWM กจะสามารถสรางสญญาณ PWM ออกมาไดอยางตอเนอง โดยไมรบกวนการท างานของ CPU อกเลย แตเมอตองการเปลยนแปลงคาความถหรอคาบเวลาของ PWM กเพยงแตท าการก าหนดคาใหกบรจสเตอรใหมเทานน ซงจะเหนไดวาการใชวงจร PWM ในการสรางสญญาณ Pulse เพอควบคมการท างานของมอเตอรนน สามารถลดความยงยากในการเขยนโปรแกรมไปไดมากเลยทเดยว ซงในทนจะขอแนะน าถงวธการใชงานระบบ Timer ของ PCA ในการสรางสญญาณ PWM แบบพอสงเขปเพอเปนแนวทางประกอบการใชงานดงน



การท างานของวงจร Programmable Counter Array (PCA)วงจร Programmable Counter Array หรอ PCA เปนสวนเพมเตมของ ระบบ Timer ใน MCS51 ซงวงจรสวนน ตามปรกต

แลวจะไมมอยในโครงสรางมาตรฐานของ CPU ในตระกล MCS51 ทวๆไป ซงระบบการท างานของวงจร Timer/Counter แบบ PCA นจะมขดความสามารถทสงกวาระบบการท างานของ Timer/Counter ปรกตของ MCS51 ซงจะชวยใหลดความยงยากของโปรแกรมในการสงงาน CPU และชวยลดภาระการท างานของ CPU ไดเปนอยางมาก โดยลกษณะโครงสรางของวงจร PCA จะประกอบไปดวย สวนของวงจร Timer/Counter หลก (PCA Timer) และเชอมตอเขากบวงจรของ Capture/Compare (PCA Module) จ านวน 5 ชด โดยเชอมตอกนแบบเรยงล าดบ (Array) ซงการท างานของ PCA Module แตละชดจะอางองความถจากวงจร PCA Counter ชดเดยวกน หรอใชฐานเวลารวมกน

ซงระบบฐานเวลาหลก (PCA Timer) ของวงจร PCA นน จะสามารถท าการโปรแกรมหรอก าหนดเงอนไขในการนบไดวาจะใหนบจากสญญาณนาฬกา Input แบบใด โดยสามารถก าหนดได 4 แบบ โดยการเลอกก าหนดจากบต CPS1:CPS0 ของรจสเตอร CMOD ดงนคอ

- ก าหนดใหนบจากความถสญญาณนาฬกา Oscillator หาร 12 (หาร 6 ในโหมด X2)- ก าหนดใหนบจากความถสญญาณนาฬกา Oscillator หาร 4 (หาร 2 ในโหมด X2)- ก าหนดใหนบจากการ Overflow ของวงจร Timer0- ก าหนดใหนบจากสญญาณนาฬกา Input ภายนอกทปอนใหกบขาสญญาณ ECI หรอ P1.2สวนการท างานของวงจร PCA Module ทง 5 ชด นน แตละ โมดล สามารถก าหนดหนาทการท างานของวงจรไดอยาง

อสระ โดยแตละ โมดล เองกยงสามารถ โปรแกรมการท างานไดหลายๆหนาท ดงน- ก าหนดใหท าการตรวจจบสญญาณ Input (Capture) โดยสามารถเลอกตรวจจบไดทง สญญาณทเปนแบบขอบขาขน

(Rising Edge) และ ขอบขาลง(Falling Edge)- ก าหนดใหท าการสรางสญญาณ Output ความเรวสง แบบ High Speed Output- ก าหนดใหท าการสรางสญญาณ Pulse Width Moduration หรอ PWM- ก าหนดใหท าหนาทเปน Timer ส าหรบนบสญญาณนาฬกา (Software Timer)นอกจากนแลว ในสวนของโมดล PCA ชดท4 นน ยงมความสามารถพเศษ กวาโมดลอนๆ กลาว คอ สามารถท าการ

โปรแกรมหนาทใหเปน Watch-Dog Timer ไดอกดวย

รปแสดง ลกษณะของระบบ PCA Timer



โดยเมอวงจร PCA แตละโมดล ถกโปรแกรมใหท าหนาทแบบ Input Capture หรอ Software Timer หรอ High Speed Output นน การท างานของวงจร PCA แตละชด สามารถสงสญญาณไปรองขอการ Interrupt จาก CPU ไดดวย โดยทโมดลของ PCA ทง 5 ชดนจะใชสญญาณ Interrupt รวมกน ซงไมวาจะเกดการรองขอการ Interrupt จากโมดลชดใด กจะมต าแหนง Vector ในการบรการ Interrupt ทเหมอนกน แตผใชงานสามารถท าการตรวจสอบแหลงทมาของการรองขอการ Interrupt ไดวามาจากโมดลชดใดจากบต CCFx ในรจสเตอร CCON โดยลกษณะการสรางสญญาณ Interrupt ของ PCA Timer เปนดงรป

รปแสดง แผนผนการสรางสญญาณ Interrupt ของ PCA Timer

ส าหรบการท างานของ PCA ทง 5 ชดนน จะใชสญญาณจาก พอรต P1 (P1.2-P1.7) เปนจดผานของสญญาณในการท างาน ซงเมอไมมการโปรแกรมการท างานใหกบวงจร PCA แลว ขาสญญาณของพอรต P1 กยงสามารถน าไปใชงานเปน Input หรอ Output ทวๆไปไดตามตองการ แตในกรณทมการโปรแกรมการท างานของวงจร PCA ไว ขาสญญาณของพอรต P1 กจะถกควบคมการท างานโดยวงจร PCA แตละชด โดยสามารถแสดงใหเหนไดดงนคอ

การท างานของวงจร PCA ขาสญญาณ พอรต P116 บต Counter P1.2 / ECI16 บต Module0 P1.3 / CEX016 บต Module1 P1.4 / CEX116 บต Module2 P1.5 / CEX216 บต Module3 P1.6 / CEX316 บต Module4 P1.7 / CEX4

ตาราง แสดง การจดสรรขาสญญาณพอรต P1 ส าหรบใชงานรวมกบ PCA



การท างานของ PCA Timerวงจร PCA Timer จดเปนวงจรนบ ขนาด 16 บต ท าหนาทส าหรบสงสญญาณ Output ทไดจากการนบไปยงโมดลของ

PCA ทง 5 ชด โดยท างานของวงจร PCA Timer นน จะถกควบคมการท างานจากรจสเตอร CMOD และ CCON ซงวงจร PCA โมดลทง 5 ชด นน จะใชฐานเวลาจากวงจร PCA Timer ชดเดยวกนทงหมด โดยการนบของ PCA Timer นน จะก าหนดลกษณะของสญญาณ Input ได 4 แบบ โดยก าหนดผานทางบต CPS0:CPS1 ของรจสเตอร CMOD ซงลกษณะโครงสรางของวงจร PCA Timer นนสามารถแสดงใหเหนไดดงรป

รปแสดง ลกษณะโครงสรางของวงจร PCA Timer

จากรปจะเหนไดวา บต CPS1:CPS0 ของรจสเตอร CMOD จะถกใชงานรวมกนส าหรบท าหนาทเลอกแหลงก าเนดสญญาณนาฬกาส าหรบปอนเปน Input การนบของวงจร PCA Timer (CH:CL) โดยการท างานของวงจร PCA Timer นนจะเรมตนท างานไดกตอเมอท าการเซตบต CR ในรจสเตอร CCON ใหมคาเปน “1” โดยผลการนบของวงจร PCA Timer นน เมอเกดการ Overflow ขน สามารถทจะควบคมใหการ Overflow ของวงจรนบเพอใหสงสญญาณรองขอการ Interrupt ไปยง CPU ไดจากควบคมของบต ECF ในรจสเตอร CMOD โดยลกษณะการนบของวงจร PCA Timer นน จะเปนวงจรนบแบบอสระ ไมสามารถจะท าการโปรแกรมคาการนบใหกบวงจรไดโดยตรง กลาวคอ เมอท าการอนญาตใหวงจร PCA Timer เรมตนท างาน (เซตบต CR ใน CCONเปน “1”) การนบของ PCA Timer กจะเรมตนนบตอเนองกนไปไมรจบ ตามคา Input ทไดรบ จนกวาจะมการสงหยดการท างาน โดยผลการนบของวงจร PCA Timer นน จะอยในรจสเตอร CH:CL แตอยางไรกตามจ านวนคาการนบของวงจร PCA Timer นนเราสามารถท าการโปรแกรมจ านวนครงในการนบใหกบวงจร PCA Time ไดดวยวธการทางออม โดยใชเงอนไขของการ Overflow เปนตวก าหนด ตวอยางเชน ถาตองการใหวงจร PCA Timer ท าการนบจ านวน 500 ครง กสามารถท าไดโดยการก าหนดคาเรมตนใหกบ CH:CL ดวยคาการนบสงสดหกลบออกจากจ านวนครงทตองการคอ 500 (65536-500) และจะตองการก าหนดคานใหกบ CH:CL ทกๆครงทเกดการ Overflow ขน ไมเชนนนแลวการนบของ PCA Timer จะกลบไปเรมตนใหมจากศนยแทน



คณสมบตของรจสเตอร CMODส าหรบรจสเตอร CMOD เปนรจสเตอรขนาด 8 บต ใชส าหรบก าหนดโหมดการท างานของ PCA Timer โดยรจสเตอร

CMOD นจะจดไวในสวนของ SFR (Special Function Register) ต าแหนงแอดเดรส D9H ซงในการเขาถงรจสเตอรตวนสามารถเขาถงไดแบบ Byte ดวยวธการแบบ Direct หรอการอางต าแหนงแอดเดรสของรจสเตอรโดยตรงเพยงอยางเดยวเทานน ไมสามารถใชวธการเขาถงแบบระดบบตได

CIDL WDTE - - - CPS1 CPS0 ECF

บต7 บต6 บต5 บต4 บต3 บต2 บต1 บต0

รปแสดง โครงสรางของ CMOD Register

- CIDL เปนบต Counter Idle Control ใชส าหรบควบคมการท างานของ PCA Counter เมอ CPU เขาท างานในโหมดประหยดพลงงาน (Idle Mode) โดยถาก าหนดใหบต CIDL นมคาเปน “0” จะเปนการปลอยใหวงจร PCA Counter ท างานตอเนองไปตลอด ถงแมวา CPU จะหยดท างานแลวกตาม แตถาก าหนดใหบต CIDL นมคาเปน “1” จะหมายถง การบงคบใหวงจร PCA หยดการท างานทนท เมอ CPU เรมตนเขาท างานใน Idle โหมด

- WDTE เปนบต Watchdog Timer Enable ใชส าหรบควบคมการท างานของวงจร Watchdog ทสรางจากวงจร PCA โมดลท4 โดยถาก าหนดใหบตนมคาเปน “0” จะเปนการปดการท างานของ PCA Watchdog แตถาก าหนดใหบต WDTE นมคาเปน “1” จะเปนการเปดการท างานของวงจร PCA Watchdog

- CPS0:CPS1 เปนบต PCA Count Pulse Select ใชรวมกนส าหรบเลอกแหลงของสญญาณ Input ทจะสงใหกบวงจร PCA Timer ท าการนบ โดยมคณสมบตดงนคอ

CPS1 CPS0 สญญาณทปอนใหกบ PCA Counter0 0 Internal Clock หรอ Fosc/12 (Fosc/6 ใน X2 Mode)0 1 Internal Clock หรอ Fosc/4 (Fosc/2 ใน X2 Mode)1 0 การ Overflow ของ Timer-01 1 External Clock ทปอนใหกบขาสญญาณ ECI หรอ P1.2 (ความถสงสด Fosc/8)

- ECF เปนบต PCA Enable Counter Overflow Interrupt ใชส าหรบควบคมการรองขอการ Interrupt ของวงจร PCA โดยถาก าหนดใหบต ECF นมคาเปน “0” จะหมายถง เปนการปดการรองขอการ Interrupt จากวงจร PCA Timer แตถาก าหนดใหบต ECF นมคาเปน “1” จะเปนการอนญาตใหบต CF ในรจสเตอร CCON ท าการรองขอการ Interrupt ไปยง CPU เมอการท างานของโมดล PCA Timer เกดการ Overflow ขน



คณสมบตของรจสเตอร CCONส าหรบรจสเตอร CCON เปนรจสเตอรขนาด 8 บต ใชส าหรบแสดงสถานะและควบคมการท างานของวงจร PCA Timer

โดยรจสเตอร CCON นจะจดไวในสวนของ SFR (Special Function Register) ต าแหนงแอดเดรส D8H ซงในการเขาถงรจสเตอรตวนสามารถเขาถงไดแบบ Byte ดวยวธการแบบ Direct หรอการอางต าแหนงแอดเดรสของรจสเตอรโดยตรงเพยงอยางเดยวเทานน ไมสามารถใชวธการเขาถงแบบระดบบตได

CF CR - CCF4 CCF3 CCF2 CCF1 CCF0


รป แสดง โครงสรางของ CCON Register

- CF เปนบต PCA Counter Overflow Flag ใชแสดงสถานะการท างานของ PCA Counter โดยบตนจะมคาเปน “1” เมอการท างานของ PCA Counter เกดการ Overflow ขน โดยถามการก าหนดใหบต ECF ในรจสเตอร CMOD มคาเปน “1” ไวดวย เมอบต CF นถกเซตเปน “1” จะมการรองขอการ Interrupt ไปยง CPU ดวยเสมอ โดยเมอบต CF นถกเซตเปน “1” แลวตองท าการรเซตหรอสงท าการเคลยรใหกลบเปน “0” ดวยโปรแกรมเพยงอยางเดยวเทานน

- CR เปนบต PCA Counter Run Control ใชส าหรบควบคมการท างานของ PCA Timer โดยเมอก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการสงให PCA Timer เรมตนท างาน และเมอก าหนดใหบตนมคาเปน “0” จะเปนการสงหยดการท างานของ PCA Timer

- CCFx เปนบต PCA Modulex Interrupt Flag ใชส าหรบแสดงสถานะการท างานของ PCA Module แตละชด ตามคาบต x เชน CCF4 ใชแสดงสถานะของ PCA โมดลท4 สวน CCF1 กใชแสดงสถานะการท างานของ PCA โมดลท1เปนตน ซงบต CCFx นจะถกเซตใหมคาเปน “1” เมอการท างานของโมดลนนๆตรงตามเงอนไขทก าหนดไว และเมอบต CCFx ถกเซตเปน “1” แลวจะตองสงรเซตหรอเคลยร ใหกลบเปน “0” ดวยโปรแกรมเพยงอยางเดยวเทานน

การท างานของ PCA Moduleวงจร PCA Module ใน CPU เบอร P89C51RD2/T89C51RD2 จะมอยดวยกนทงหมด 5 ชดดวยกน โดยแตละชด

สามารถทจะโปรแกรมหนาทการท างานของแตละโมดล แยกออกจากกน ไดอยางอสระ ซงแตละโมดลของ PCA นน สามารถโปรแกรมหนาทการท างานไดหลายหนาทดงนคอ

- วงจรตรวจจบ Input ขนาด 16 บตแบบขอบขาขน (Capture แบบ Positive-Edge Trigger)- วงจรตรวจจบ Input ขนาด 16 บตแบบขอบขาลง (Capture แบบ Negative-Edge Trigger)- วงจรตรวจจบ Input ขนาด 16 บตแบบทง2ขอบ (Capture แบบ Positive และ Negative Edge Trigger)- วงจรนบขนาด 16บต (16 Bit Software Timer)- วงจรสรางสญญาณ Output ความเรวสงขนาด 16บต (16 Bit High Speed Output)- วงจรสรางสญญาณ Pulse Width Modulation ขนาด 8บต (8 Bit PWM)

หมายเหต ส าหรบ PCA โมดลท4 นน นอกจากจะสามารถท าการโปรแกรมหนาทการท างานทง 6 แบบ ขางตน แลว ยงสามารถท าการโปรแกรมใหท าหนาทเปนวงจร Watchdog Timer ไดอกดวย



โดยการก าหนดโหมดการท างานของวงจร PCA แตละโมดลนนจะใชรจสเตอร CCAPMx ในการควบคมสงงาน แตละโมดล โดยทรจสเตอร CCAPM จะมทงหมด 5 ชด คอ CCAPM0-CCAPM4 โดยทรจสเตอร CCAPM ทกๆตว จะมคณสมบตทเหมอนกนทกประการ เพยงแต วาจะท าหนาทในการควบคมการท างานของวงจร PCA แตละโมดลตามล าดบ โดย รจสเตอร CCAPM0 กจะใชควบคมวงจร PCA โมดลท0 สวนรจสเตอร CCAPM1 กจะใชส าหรบควบคมการท างานของวงจร PCA โมดลท1 และในท านองเดยวกนรจสเตอร CCAPM4 กจะใชส าหรบควบคมการท างานของวงจร PCA โมดลท4 เปนตน

คณสมบตของรจสเตอร CCAPMxส าหรบรจสเตอร CCAPMx นนจดเปนรจสเตอรขนาด 8 บต ใชส าหรบเลอกหนาทการท างานใหกบโมดล CPA โดยทรจส

เตอรน จะมอยดวยกนจ านวน 5 ชด คอ CCAPM0,CCAPM1,CCAPM2,CCAPM3 และ CCAPM4 โดยคณสมบตของรจสเตอรแตละตว จะเหมอนกนทกประการ ตางกนเพยงแตละตวจะใชส าหรบควบคมการท างานของโมดล PCA ตางชดกน กลาวคอ รจสเตอร CCAPM0 กจะใชส าหรบควบคมการท างานของ วงจร PCA โมดล0 เปนตน

แตเนองจากหนาทการท างานของรจสเตอรทง 5 ชดน มลกษณะเหมอนกน ดงนนในทนจงขอกลาวอธบายรวมกน โดยอางชอเปน CCAPMx แทน ซงคา x กจะหมายถงโมดลชดทx ซงมคา 0-4 นนเอง

โดยรจสเตอร CCAPMx นจะจดไวในสวนของ SFR (Special Function Register) และมต าแหนงแอดเดรส อยระหวาง DAH-DEH ตามล าดบ ซงในการเขาถงรจสเตอรตวนสามารถเขาถงไดแบบ Byte ดวยวธการแบบ Direct หรอการอางต าแหนงแอดเดรสของรจสเตอรโดยตรงเพยงอยางเดยวเทานน ไมสามารถใชวธการเขาถงแบบระดบบตได

- ECOMx CAPPx CAPNx MATx TOGx PWMx ECCFx


รป แสดง โครงสรางของ CCAPMx Register

- ECOMx เปนบต Enable Comparator ใชส าหรบเลอกการท างานของโมดล PCA ใหท าหนาท เปนวงจร Comparator โดยถาก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการเปดการท างานฟงกชน Comparator ของโมดล PCA ทถกควบคมโดยรจสเตอรชดนนๆ เชน ถาท าการก าหนดใหบต ECOM4 ของรจสเตอร CCAPM4 กจะเปนการเปดการท างานฟงชน Comparator ของ PCA โมดลท4 เปนตน

- CAPPx เปนบต Capture Positive โดยถาก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการก าหนดใหวงจร PCA ท าการตรวจจบสญญาณ Input (Capture) ในขณะทสญญาณเปนขอบขาขน (Rising Edge)

- CAPNn เปนบต Capture Negative โดยถาก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการก าหนดใหวงจร PCA ท าการตรวจจบสญญาณ Input (Capture) ในขณะทสญญาณเปนขอบขาลง (Falling Edge)

- MATn เปนบต Match ใชส าหรบแสดงสถานะการท างานของวงจร PCA โดยบตนจะถกเซตใหมคาเปน “1” เมอการท างานของ โมดล PCA นบแลวมคาตรงกบคาของ PCA Counter

- TOGx เปนบต Toggle ใชส าหรบแสดงสถานะการท างานของโมดล PCA



- PWMx เปนบต Pulse Width Modulation Mode ใชส าหรบ เลอกการท างานของโมดล PCA ใหท าหนาทเปนวงจรสรางสญญาณ PWM โดยเมอก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการเลอกก าหนดให โมดล PCA ทถกเลอกท าหนาทสรางสญญาณ PWM ออกทขาสญญาณ CEXn

- ECCFx เปนบต Enable CCF Interrupt ใชส าหรบควบคมการรองขอ Interrupt ของโมดล PCA โดยถาก าหนดใหบตนมคาเปน “1” จะเปนการสงอนญาตใหโมดล PCA ท าการรองขอการ Interrupt ถาบต CCFx ในรจสเตอร CCON ของโมดล PCA นนๆ ถกก าหนดใหมคาเปน “1” ไวกอนแลว

ECOMx CAPPx CAPNx MATx TOGx PWMx ECCFx โหมดการท างาน0 0 0 0 0 0 0 ไมท างานX 1 0 0 0 0 X 16 Bit Capture แบบขอบขาขนX 0 1 0 0 0 X 16 Bit Capture แบบขอบขาลงX 1 1 0 0 0 X 16 Bit Capture ทง 2 ขอบ1 0 0 1 0 0 X 16 Bit Software Timer/Compare1 0 0 1 1 0 X 16 Bit High Speed Output1 0 0 1 0 1 0 8 Bit PWM1 0 0 1 X 0 X Watchdog Timer (เฉพาะ PCA4)

ตาราง แสดงการก าหนดคาส าหรบเลอกโหมดการท างนของโมดล PCA

จากตารางจะเหนไดวาโมดล PCA นน สามารถจะโปรแกรมหนาทการท างานในรปแบบตางๆ ไดถง 5 โหมดการท างานดวยกน คอ

- 16 บต Capture ในโหมดน การท างานของโมดล PCA จะท าหนาทคอยตรวจจบการเปลยนแปลงของสญญาณ Input โดยสามารถก าหนดลกษณะการตรวจจบใหกบโมดล PCA ได 3 ลกษณะคอ ก าหนดใหคอยตรวจจบเมอสญญาณเปลยนแปลงสภาวะเปนชวงขอบขาขน (Rising Edge หรอ Positive Edge) ขอบขาลง (Falling Edge หรอ Negative) หรออาจก าหนดใหคอยท าการตรวจจบการเปลยนแปลงทงชวงทเปนขอบขาขนและขอบขาลงเลยกได

- 16 บต Software Timer/Compare ในโหมดน โมดล PCA จะท าหนาทคอยเปรยบเทยบการนบของ โมดล PCA และ PCA Counter โดยเมอการนบของวงจรทง2 มคาเทากนจะเกดการ Interrupt ขน

- 16 บต High Speed Output ในโหมดน โมดล PCA จะท าการเปรยบเทยบการนบของ PCA และโมดล PAC Counter แตจะมการกลบสถานะของ Pin Port ของแตละโมดลดวย เมอผลการเปรยบเทยบตรงตามทก าหนดไว

- 8 บต Pulse Width Modulation ในโหมดน โมดล PCA จะท าหนาทสรางสญญาณ PWM ออกไปยงขา CEX ของแตละโมดล PCA โดยการท างานของโมดล PCA ในโหมดนจะสามารถควบคมใหสรางสญญาณ PWM ขนาด 8 บตโดยสามารถ ท าการก าหนดหรอเปลยนแปลงคา Duty Cycle ของสญญาณ PWM ไดตามตองการ

- Watchdog Timer ในโหมดน จะใชไดกบโมดล PCA4 เพยงชดเดยวเทานน สวน โมดล PCA อนๆจะไมสามารถก าหนดการท างานใหท าหนาทในโหมดนได



เนองจากหนาทการท างานของโมดล PCA นน มอยดวยกนหลายโหมดดงไดกลาวไปแลวในขางตน แตส าหรบในทนจะขอกลาวรายละเอยดการใชงานของ PCA โมดล เฉพาะสวนการท างานของ PCA โมดล ในโหมดของการสรางสญญาณ PWM เทานน เนองจากเปนสวนทเกยวของกบการสรางสญญาณ Pulse ส าหรบใชควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR สวนการท างานของ PCA ในโหมดอนๆ นน ขอใหผใชศกษาเพมเตมไดจากสวนของ Data Sheet ของ CPU เอง

การท างานของ PCA ในโหมด Pulse Width Modulationในโหมดน โมดล PCA จะท าหนาทสรางสญญาณ PWM ออกไปยงขา CEX ของโมดล PCA โดยการท างานของโมดล PCA

ในโหมดนจะสามารถควบคมใหสรางสญญาณ PWM ขนาด 8 บต โดยสามารถท าการก าหนดหรอเปลยนแปลงคา Duty Cycle ของสญญาณ PWM ไดตามตองการ

รปแสดง โครงสรางการท างานของ PCA ในโหมด PWM

ส าหรบหลกการท างานของ PCA Timer ในการสรางสญญาณ PWM นนจะอาศยผลการเปรยบเทยบคาการนบแบบ 8 บต ระหวาง PCA Timer (ซงตามปรกตมขนาด 16 บต แตในโหมดนจะใชการนบแบบ 8 บต) โดยคาการนบของ PCA Timer นนจะใชรจสเตอร CL เปนตวเกบคาการนบ โดยผลการนบของ CL จะถกน าไปเปรยบเทยบกบคาทก าหนดไวในรจสเตอร CCAPnL โดยถาคาการนบของ PCA Timer ในรจสเตอร CL มคานอยกวาคาทก าหนดไวใน รจสเตอร CCAPnL แลวจะไดผลลพธของสญญาณมคาเปน “0” ท Pin Port ของ CPU ทท าหนาทเปน Output Pin ของ PCA ชองนนๆ(CEXn = “0”) แตถาคาการนบของรจสเตอร CL มคาเทากบหรอมากกวาคาทก าหนดไวในรจสเตอร CCAPnL แลวจะไดผลลพธเปน “1” ท Pin Port ของ CPU ทท าหนาทเปน Output Pin ของ PCA ชองนนๆ(CEXn = “1”)



โดยจะเหนวารจสเตอร CL ซงถกใชส าหรบท าการนบนน มขนาดเปน 8 บต ดงนนคาผลการนบของรจสเตอร CL จงมคาการนบแบบวนรอบอยระหวาง 00H-FFH (0-255) หรอ 256 คาพอด โดยทกๆครงทคาการนบของรจสเตอร CL เกดคาเกน หรอ Overflow หรอคาการนบเกนกวา FFH แลว คาการนบของรจสเตอร CL จะวนกลบไปเรมตนท 00H ใหมเสมอ ดงนนคา Period หรอ คาคาบเวลาของสญญาณ PWM นนจะขนอยกบผลคณของ 256 กบ คาความถของสญญาณนาฬกาทปอนใหกบวงจร PCA เสมอตวอยางเชน สญญาณนาฬกาทปอนใหกบ PCA เพอท าการนบมคาความถ 1Hz คาคาบเวลาทงหมดของสญญาณ ญ PWM กจะมคาเปน 256 Hz โดยปรยาย สวนคา Duty Cycle หรอคาคาบเวลาทเปนซกบวกและซกลบของสญญาณ PWM นนไดจากการก าหนดคาอางองการเปรยบเทยบทก าหนดใหกบรจสเตอร CCAPnL แทน

โดยคา Duty Cycle ของสญญาณ PWM จะก าหนดโดยคาใน CCAPnL โดยถาก าหนดใหคาของ CCAPnL มคานอยจะไดลกษณะของสญญาณ PWM ทมคาบเวลาดานบวกมาก แตถาก าหนดใหคาของ CCAPnL มคามากจะท าใหไดลกษณะของสญญาณ Pulse ทมคาบเวลาซกบวกนอย โดยคาทจะก าหนดใหกบรจสเตอร CCAPnL นน จะไมไดก าหนดใหกบรจสเตอรนโดยตรง แตจะก าหนดไวในรจสเตอร CCAPnH แทน โดยจะเหนไดวาในทกๆครงทคาการนบของรจสเตอร CLนนเกด Overflow หรอเกนกวา FFH จะมการสงสญญาณไปท าการ Reload คาในรจสเตอร CCAPnH มายงรจสเตอร CCAPnL ทกครงดวยเสมอ ตวอยางเชน ถามการก าหนดคาใหกบรจสเตอร CCAPnL (ก าหนดผาน CCAPnH) ดวยคา 10 จะไดวา ลกษณะของสญญาณ PWM ทไดจะมคาบเวลาของสญญาณซกลบ (“0”) เปนเวลา 10/256 หนวยของคาบเวลาทงหมด และกจะมคาบเวลาในซกบวก(“1”) เปนเวลา 246/256หนวยของคาบเวลาทงหมดเปนตน

;/* Initial Timer0 Generate Overflow PCA */; ANL TMOD,#11110000B ; Timer0(Mode-2) ORL TMOD,#00000010B ; Timer0 = 8-Bit Auto Reload MOV TH0,#256-240 ; 78.125uS Auto-Reload(20mS/PWM) MOV TL0,TH0 CLR ET0 ; Disable Timer0 Interrupt SETB TR0 ; Start Timer0 Trig PCA-Timer ;

;/* Initial PWM Period Clock Source MOV CMOD,#00000100B ; CPS(1:0) = 10 (Timer0 Overflow Trigger) MOV CCAPM1,#01000010B ; Set Bit ECOM1,PWM1 (Enable PWM1) MOV CCAPM2,#01000010B ; Set Bit ECOM2,PWM2 (Enable PWM2) MOV CCAP1H,#0 ; PWM1 Duty Cycle Reload (“1” = 20mS)

MOV CCAP2H,#0 ; PWM2 Duty Cycle Reload (“1” = 20mS)MOV CCON,#01000000B ; Set Bit CR (Turn-on PCA Timer)

;

สวนอนๆของโปรแกรม..

แสดง สวนของโปรแกรมการ Initial วงจร PCA Timer ในการสรางสญญาณ PWM

จากตวอยางโปรแกรมขางตน เปนการแสดงใหเหนวธการเขยนโปรแกรมเพอควบคมใหวงจร PCA Timer ท าการสรางสญญาณ PWM ส าหรบใชควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR โดยตวอยางโปรแกรมนจะอางองจากระบบฮารดแวรของบอรด ET-ROBOT RD2 โดยใช CPU เบอร P89C51RD2 ของ Philips ซงท างานใน X2 Mode หรอ 6 Clock / Machine Cycle โดยอางองความถของสญญาณนาฬการะบบท 18.432 MHz ซงแนวคดและวธการในการค านวณคาพารามเตอรตางส าหรบสงงานใหระบบ PCA Timer สรางสญญาณ PWM ทมคาบเวลา 20mS และมคา Duty Cycle ของสญญาณซกบวกขนาด 1mS และ 2mS ส าหรบควบคมการท างานของ DC SERVO MOTOR สามารถแสดงใหเหนไดดงขนตอนตอไปนคอ



ตองการคาบเวลาของ PWM (Period) = 20mSวงรอบการนบของ PCA Timer (8 Bit) = 256 Cycleตองปอนสญญาณนาฬกาให PCA Timer = 20mS / 256 Cycle

= 78.125 uSคาความถ XTAL ทปอนใหกบ CPU = 18.432 MHzคาบเวลาของสญญาณนาฬกา 1 Cycle = 1/18.432 MHz

= 54.253 nS1 Machine Cycle ของ CPU (X2 Mode) = 54.253 nS x 6 Clock

= 325.520 nS1 Machine Cycle ของ Timer0 (X2 Mode) = 54.253 nS x 6 Clock

= 325.520 nSตองการให Timer Overflow ท 78.125uS = 78.125uS / 325.520nS

= 240 Cycleตองก าหนดคา Auto Reload ให Timer0 = 256-240 Cycle

= 16 Cycleตองการคาบเวลาของ PWM ชวงบวก 1mS = 1mS / 78.125uS

= 12.8 Cycle = 13 Cycle= 256-13 Cycle = 243 Cycle

ตองก าหนดคาเปรยบเทยบให CCAPnH = 243ตองการคาบเวลาของ PWM ชวงบวก 2mS = 2mS / 78.125uS

= 25.6 Cycle = 26 Cycle= 256-26 Cycle = 230 Cycle

ตองก าหนดคาเปรยบเทยบให CCAPnH = 230

แสดงวธการค านวณคาพารามเตอรตางๆส าหรบใชในการสรางสญญาณ PWM

จากตวอยางโปรแกรมขางตนจะเหนวา จะมการแบงแสดงสวนของโปรแกรมตางๆ ออกเปน 3 สวนดวยกน โดยโปรแกรมในสวนแรกจะเปนสวนของการ Initial คารจสเตอรตางๆของ PCA Timer และสวนทเกยวของเพอ ก าหนดหนาทการท างานของ PCA โมดลท 1 และ 2 (CEX1 หรอ P1.4 และ CEX2 หรอ P1.5) ส าหรบท าหนาทในโหมด PWM โดยในตวอยางโปรแกรมจะเลอกใช Timer0 และ PCA Timer รวมกนในการสรางสญญาณ PWM ซงระบบ Timer0 จะถกก าหนดใหท าหนาทส าหรบสรางฐานเวลาการนบ (Input Clock) เพอปอนใหกบวงจรนบของ PCA Timer สวน PCA Timer นนจะสงผลคาการนบใหกบโมดล PCA ทง 5 ชด แตในตวอยางนน จะมการโปรแกรมการใชงานโมดล PCA เพยง 2 ชด คอ PCA โมดล1 และ PCA โมดล 2 ส าหรบวธการค านวณคาตางทตองก าหนดใหกบรจสเตอรสามารถอธบายใหเขาใจพอเปนแนวทางในการใชงานไดดงน

จากวธการค านวณหาคาพารามเตอรตางๆขางตน จะเหนวา ระบบการท างานของ PCA Timer ในโหมดของการสรางสญญาณ PWM นน การท างานของวงจรนบจะเปนแบบ 8 บต โดยใหรจสเตอร CL ท าการนบคา ซงคาการนบของ CL จะวนรอบ



การนบอยระหวาง 00H-FFH หรอ 256 คา และเมอการนบเกดการ Overflow หรอเกนจาก FFH กจะกลบไปเรมตนนบใหมจาก 00H อก โดยกอนทจะเรมตนนบใหมจาก FFH เปน 00H นน จะมการ Reload คาจาก CCAPnH มาใหกบ CCAPnL กอนเสมอ โดยคาของ CCAPnH จะเปนคาส าหรบก าหนดคาบเวลาของสญญาณซกลบและซกบวก (Duty Cycle ของ PWM) สวนคาของ 20mS / (CL x 256) จะเปนคา Period ของสญญาณ PWM ทจะท าการ Reload ซ าใหม

ซงสญญาณ PWM ทเราตองการในการควบคมการหมนของ DC SERVO MOTOR นน เราตองการสญญาณ PWM ทมขนาดของคาบเวลา (PERIOD) เทากบ 20mS ดงนนเพอใหการท างานของโปรแกรมไมเกดความซ าซอน เราจงไมตองการเขาไปเปลยนแปลงคาการนบของรจสเตอร CL กลาวคอ จะปลอยใหรจสเตอร CL ท าการนบแบบอสระ แบบวนรอบจาก 00H-FFH ตอเนองกนไปไมรจบ จนกวาจะมการสงหยดการนบ ดงนนในอนดบแรกเราจงตองท าการค านวณหาคาของสญญาณนาฬกาทจะปอนเปน Input ของการนบของ PCA Timer หรอ CL เพอจะไดทราบวาจะตองปอนคาสญญาณนาฬกาดวยคาความถเทาใดใหกบ PCA Timer ท าการนบจ านวน 256ครง (00H-FFH) จงจะไดคาบเวลา 20mS ซงจะไดเทากบ 78.125ไมโครวนาท (78.125uS)

ซงระบบการนบของ PCA Timer นนสามารถเลอกแหลงก าเนดสญญาณนาฬกาได 4 แหลง แตแหลงทสามารถจะน ามาใชไดกบกรณน คอ จากการ Overflow ของ Timer0 ดงนนจะตองท าการก าหนดโหมดการท างานของระบบ Timer0 เพอใหสรางสญญาณนาฬกาทมคาบเวลา 78.125ไมโครวนาท (78.125uS) ซงคาความถของ XTAL ทปอนใหกบ CPU และ Timer0 นนจะเปน 18.432MHz ซงจะไดคาบเวลาของสญญาณนาฬกา 18.432MHz เปน 1/18.432MHz หรอ 54.253นาโนวนาท(54.253nS) โดยการท างานของ CPU และ Timer0 จะท างานแบบ X2 โหมด หรอ 6 Clock / 1Machine Cycle ดงนน ซงจะมคาเปน 54.253nS x6 หรอ 325.520 นาโนวนาท (325.520nS)

โดยเราตองการใหระบบ Timer0 ท าการนบและเกดการ Overflow ดวยคาบเวลา 78.125uS ซง 1 Cycle ของ Timer0 ทท าการนบจะมคาเปน 325.520nS ดงนนจะตองให Timer0 ท าการนบจ านวน 240 ครง (78.125uS / 325.520nS) ซงจะเหนวาการนบของ Timer มคาไมเกน 256 ครง ดงนนเราจงท าการก าหนดโหมดการท างานของ Timer0 ใหท างานแบบ 8 Bit Auto-Reload เพอโปรแกรมจะไดไมเสยเวลาไปท าการ Reload คาการนบใหกบ Timer0 ใหม เมอเกดการ Overflow ในแตละครง แตเนองจากระบบการนบของ Timer0 เปนแบบนบขน ดงนนในการก าหนดคาการนบใหกบ Timer0 จะตองน าคาสงสดของการนบ (FFH หรอ 256)มาท าการหกลบออกจากคาทตองการใหนบ ซงในทนเราตองการให Timer0 ท าการนบ 240 ครง ดงนนจงตองก าหนดคาการ Reload ของ Timer0 เปน 16 (256-240) ส าหรบการค านวณหาคา Duty Cycle ของสญญาณ PWM จะค านวณเพยง 2 คา คอ 1mS และ 2mS ซงการนบของ PCA Timer นนจะนบจากสญญาณนาฬกาคา 78.125uS ดงนนจงไดคาส าหรบก าหนดคา Duty Cycle ของ PWM เปน 243(256-(1mS/78.125uS)) และ 230(/256-(2mS/78.125uS)) ตามล าดบ

ซงจากวธการก าหนดคาพารามเตอรตางๆขางตน จะเปนการควบคมใหวงจร PWM1(P1.4) และ PWM2(P1.5) ท าการสรางสญญาณ PWM ซงมคาบเวลา หรอ Period ขนาด 20mS คงทเทากนทง2 ชอง สวนคา Duty Cycle นน PWM แตละชอง สามารถก าหนดไดอยางอสระตามตองการระหวาง 78.125uS ไปจนถง 20mS โดยคา Duty Cycle จะก าหนดใหกบรจสเตอร CCAPnH (PWM1 = CCAP1H สวน PWM2 = CCAP2H) โดยคาทก าหนดใหกบรจสเตอร CCAPnH นนจะเปนจดแบงของสญญาณ PWM ระหวาง ”0” และ “1” เชน ถาก าหนดคาของ CCAPnH เปน 243 จะหมายถงวา สญญาณ PWM จะมสภาวะเปน “0” จ านวน 243 Cycle และจะมสภาวะเปน “1” จ านวน 13 Cycle ดงนนการทก าหนดใหคา CCAPnH มคา 243 จงเปนการก าหนดใหสญญาณ PWM มสภาวะเปน “0” เปนเวลา 19mS และมสภาวะเปน “1” เปนเวลา 1mS โดยประมาณนนเอง

MOV CCAP1H,#256-13 ; PWM1 Duty Cycle Reload (1.0mS)MOV CCAP1H,#256-26 ; PWM1 Duty Cycle Reload (2.0mS)

แสดง ตวอยางการก าหนด Duty Cycle ใหกบ PWM1

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B

Date: 7-Nov-2003 Sheet of File: C:\My Documents\My Circuit\MyCircuit.Ddb Drawn By:

Vin1

GN

D2

Vout 3L4940V5/LM2940CT

0.1uF 0.1uF

100uF/16V

100uF/25V

VCC

7-12VDC

C1+1

C1-3

C2+4

C2-5 GND 15

V- 6

VCC 16

V+ 2

R1O12

T1I11

R2O9

T2I10 T2O 7R2I 8T1O 14R1I 13

MAX232

10uF

10uF

10uF

10uF

VCC

VCC

1234

RS-232

RXDTXD

560RUN

CIRCUIT OF ET-ROBOT-RD2 Version 1.0(R0)

Rev.0ETT CO.,LTD (WWW.ETT.CO.TH)

Eakachai Makarn1 2

VCC

GND

12

6VDC

RESET

PC817

PC817

330

BC547

330

VCC

10uF

12345

ET-DOWNLOAD

PRES

TXDRXD

GND

PMOD

10K

VCC

RES+

47K

1K

VCC

PSEN

P1.6

P3.0P3.1

1N5819

1N5819

1N5819

6V2

+6V

1K

1N4148

SPEAK

ER

BC557

10K

VCC

P1.7

10

P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7

P3.0P3.1

PSEN

+VIN

18.432MHz

22pF22pF

+VCPU +VCPU

+VCPU

P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

+VCPU

RES+

+VCPU

0.1uF

+VCPU

470uF

VCC

P0.0/AD0 39

P0.1/AD1 38

P0.2/AD2 37

P0.3/AD3 36

P0.4/AD4 35

P0.5/AD5 34

P0.6/AD6 33

P0.7/AD7 32

P2.0/A8 21

P2.1/A9 22

P2.2/A10 23

P2.3/A11 24

P2.4/A12 25

P2.5/A13 26

P2.6/A14 27

P2.7/A15 28

P3.0/RXD 10

P3.1/TXD 11

ALE/PROG 31

PSEN 29

VCC40

EA31

P1.0/T21

P1.1/T2EX2

P1.2/ECI3

P1.3/CEX04

P1.4/CEX15

P1.5/CEX26

P1.6/CEX37

P1.7/CEX48

RES+9

P3.2/INT012

P3.3/INT113

P3.4/T014

P3.5/T115

P3.6/WR16

P3.7/RD17

X2

18

X1

19

GND20

P89C51RD2/T89C51RD2

POWER

+VM

+V(SERVO)

+6V +5V

1N5819

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


CIRCUIT OF ET-TRACKER3 Version 1.0(R0)

ETT CO.,LTD (WWW.ETT.CO.TH)

1 1Eakachai Makarn

REV. 1.0

RPR-359F

RPR-359F

RPR-359F

180 180 180

1K

10K

1K

10K

1K

10K

10uF

1K10K

VCC

VCC

5

67

U2-B

TLC272

3

21

84

U2-A

TLC272

3

21

84

U1-A

TLC272

5

67

U1-B

TLC272

VCC

RIGHT

CENTER

LEFT

VCC

LEFT CENTER RIGHT

1 2 3 4 5 6

A

B

C

D

654321

D

C

B

A

Title

Number RevisionSize

B


P2.3P2.2P2.1P2.0

P2.4

P2.5

D7D6D5D4

E

RS

D3D2D1D0

RW

GND

VCC

VR-10K

VCC

LEFTCENTERRIGHT

VCC

VCC

A01

A12

A23

GND4 SDA 5SCL 6WR 7VCC 8

2432/64/128/256/515

32.768KHz

VCC

ID CODE : 1010000X

ID CODE : 1101000X

BA

TT-3V

VCC

VCCRSE

D1D3D5D7 D6

D4D2D0RWVO

GND

VCCVO

1 23 45 67 89 1011 1213 14

4-BIT CLCD

123

P1.2(I/O)

123

P1.3(I/O)

P2.6P2.7

12345

R-TR

AC

KER

3

CIRCUIT OF ET-ROBOT-RD2 Version 1.0(R0)

ETT CO.,LTD (WWW.ETT.CO.TH)

2 2Eakachai Makarn

REV. 1.0

VCC

123

P1.1(I/O)

VCC

123

P1.0(I/O)

1K1K1K

LEFT

CEN

TER

RIGH

T

VCCVCCVCC

1Kx3P0.5P0.6P0.7

P1.0

P1.1

P1.2

P1.3

VCC

VCC

123

P0.3(I/O)

123

P0.4(I/O)

VCC

123

P01.(I/O)

VCC

123

P0.0(I/O)

P0.0

P0.1

P0.3

P0.4

1K

1K

1K

1K

+VM

123

SERVO-LEFT

P1.4

10

FR106

FR106

VCC

(PWM1)

+VM

123

SERVO-RIGHT

P1.5

10

FR106

FR106

VCC

(PWM2)

START

1KP0.2

10K

VCC

X11

X22

+VBAT3

GND4

VCC 8

SQW/OUT 7

SCL 6

SDA 5

DS1307

+VCC1

CH13

CH35

COM6

CH02

CH24

SHDN7

VREF8

DCLK 16

CS 15

DIN 14

BUSY 13

DOUT 12

MODE 11

GND 10

+VCC 9

ADS7841

P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

0.1uF

VCC

10

10

10

10

0.01uF

0.01uF

0.01uF

0.01uF

VCC

123

AD

C0

123

AD

C1

123

AD

C2

123

AD

C3

VCC

1234

8765

P1.0P1.1P1.2P1.3

3

21

84

TLC272

5

67

TLC272

PC817

10K

P3.2

1K

+VIN

10

10M

VCC

0.1uF

1

10K

Vin1

GN

D2

Vout 378L05

0.1uF

+VIN

0.1uF

VCC

+VLOW

VCC

P0.2

LOW

คณ ... สามารถทำหรอสรางระบบเครองกลตางๆ แขนกล,หนยนต ตางๆ ได เองโดยงาย ดวยระบบ SERVO MOTOR ไมตองออกแบบในสวนทดเกยร สวนควบคมตางๆ ใชสญญาณเพยง1 เสน ในการควบคม รวมทงในเรองนำหนกทเบา แรงบด แรงยก โดยมใหเลอกไดตงแต 2.3 Kg-CM ถง 15 Kg-CM ไมตองกลวเรองมแรงบดแรงยกไมพออกแลว ...SERVO MOTOR ... คอ มอรเตอรไฟฟากระแสตรง DC MOTOR ทถกประกอบรวมดวยชดเกยร และสวนควบคมตางๆ ไวในโมดลเดยวกน โดยจะมสญญาณใชงาน 1 เสน และอก 2เสน เปน VCC และ GND เทานน ซงสามารถควบคมใหตว SERVO MOTOR หมนซาย หรอ ขวาได +90 องศา - 90 องศา (180 องศา) โดยสามารถสงงานในการหมนใหหมนไปไดตามองศาตางๆ ทตองการ ไดดวยตวของ SERVO MOTOR เอง เชน ตองการหมน 1 องศา หรอ 15 องศา กได ไมตองมสวนควบคม หรอ SENSOR ใดๆ กลบมาตรวจสอบอกทำใหงาย และสะดวกในการในการนำไปประยกตใชงานตางๆ ไดจรง ...••••• การควบคมการทำงานของ SERVO MOTOR ทำไดโดยการปอนสญญาณความกวางของพลสใหกบตว SERVO MOTOR ซงจะไดทศทางการหมนและตำแหนงของการหมน••••• สามารถใชงานกบไฟ DC ได 4 - 6 VOLT, หมนได 180 องศา และสามารถปรบแตงตว SERVO MOTOR ใหสามารถหมนไดรอบตวกได เชน ทำเปนชดลอรถหนยนต ...••••• มจำหนายในเวลานอย 10 รนดวยกน เปนของบรษท GWS ขว JR TYPE และของ บรษท HITEC

♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน PICO/STD/JR จะเปนรนทมขนาดเลกทสด นาหนกเบา 5.4 g ราคา 1050.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน MICRO/2BBMG/JR จะเปนรนทมขนาดเลกนาหนกเบา,ชดเกยรเปนแบบโลหะ ราคา 990.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน MICRO/STD/JR จะเปนรนทมขนาดเลกนาหนกเบา 18 g ราคา 790.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S03N/STD/JR จะเปนรนมาตราฐานใชงานทวไป ราคา 640.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S03T/STD/JR จะเปนรนมาตราฐานแตจะมแรงบดสงกวา S03N ราคา 640.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S03NXF/STD/JR จะเปนรนทม SPEED เรวแตจะมแรงบดตำกวา S03N ราคา 640.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S03TXF/STD/JR จะเปนรนทม SPEED เรวแตจะมแรงบดตำกวา S03T ราคา 640.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S04/BBM/JR จะเปนรนทใหญขนมแรงบด 13 Kg-CM ราคา 990.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน S666/STD/JR จะเปนรนทใหญทสดมแรงบด 15Kg-CM ราคา 1,490.-♦ ♦ ♦ ♦ ♦ รน HS-322 จะเปนรนมาตราฐานของ HITEC ม แรงบด 3.5 Kg-CM ราคา 750.-

คมอการใชงาน SERVO MOTOR พรอมตวอยางโปรแกรม จากทมงาน อทท ราคา 40 บาทเปน ... คมออธบายการทำงานของตว SERVO MOTOR การควบคม, การทำใหตว SERVO MOTOR หมนได 360 องศาพรอมตวอยางการควบคม โปรแกรมใชงานกบ CPU บอรดตางๆ ของทาง อทท

คมอการใชงานพรอมตวอยางโปรแกรม

www.ett.co.th

บรษท อทท จำกดETT CO., LTD.

1112/96-98 ถนนสขมวท แขวงพระโขนง เขตคลองเตย กรงเทพฯ 10110Tel : 02-7121120 Fax : 02-39172161112/96-98SukhumvitRd.,Phrakanong KlongtoeyBangkok1011

เปดโลกของการใชงานในแบบมออาชพ ในการทำเครองกล , ทำหนยนต , รถหนยนต ,แขนกล ดวย SERVO MOTOR จาก อทท ทเรามขนาดใหคณไดเลอกมากทสดในราคาทประหยด

4 . 8 V 6 VW e i g h t T o r q u e T o r q u eM o d e l S T D B B M S i z e ( L x W x H )

m m / i n g o zS p e e d

( s e c / 6 0 º ) K g - c m O z - i nS p e e d

( s e c / 6 0 º ) K g - c m O z - i nM i c r o X 2 8 x 1 4 x 2 9 . 8

1 . 1 x 0 . 5 5 x 1 . 1 71 8 0 . 6 3 0 . 1 6 1 . 8 2 5 0 . 1 3 2 . 3 0 3 2

S 0 3 N X 3 9 . 5 x 2 0 . 0 x 3 5 . 61 . 5 6 x 0 . 7 9 x 1 . 4 0

4 1 1 . 4 4 0 . 2 3 2 . 4 0 4 7 0 . 1 8 4 . 0 0 5 6

S 0 3 T X 3 9 . 5 x 2 0 . 0 x 3 9 . 61 . 5 6 x 0 . 7 9 x 1 . 5 6

4 6 . 0 1 . 6 2 0 . 3 3 7 . 2 0 1 0 0 0 . 2 7 8 . 0 0 1 1 1

S 0 4 X 5 4 . 4 x 2 6 . 5 x 5 1 . 52 . 1 4 x 1 . 0 4 x 2 . 0 3

1 1 4 4 . 0 0 0 . 2 5 1 0 . 0 0 1 3 8 . 8 8 0 . 2 0 1 3 . 0 0 1 8 0 . 5

S 6 6 6 X 6 3 . 0 x 3 2 . 0 x 6 1 . 62 . 4 8 x 1 . 2 6 x 2 . 4 3

1 4 2 . 4 5 . 0 2 0 . 2 8 1 3 . 0 0 1 8 1 0 . 2 2 1 5 . 0 0 2 0 8

H S - 3 2 2 X 4 0 x 2 0 x 3 6 . 51 . 5 7 x 0 . 7 8 x 1 . 4 3

4 3 1 . 5 1 0 . 1 9 3 4 1 . 6 6 0 . 1 5 3 . 5 4 8 . 6

S T D = O i l i n e s s B e a r i n g B B M = B a l l B e a r i n g s M e t a l G e a r

PICO X 22.8 x 9.5 x 15.5 5.40 0.19 0.12 0.70 10 0.09 0.84 12 0.90 x 0.37 x 0.61

MICRO/ X 28 x 14 x 29.8 18 0.63 0.16 1.80 25 0.13 2.30 322BBMG 1.1 x 0.55 x 1.17

บรษท อทท จำกดETT CO., LTD.1112/96-98 ถนนสขมวท แขวงพระโขนง เขตคลองเตย กรงเทพฯ 101101112/96-98 Sukhumvit Rd., Phrakanong Bangkok Thailand 10110 Tel : 02-7121120 Fax : 02-3917216 www.ett.co.th email : [email protected] www.ett.co.th

S03NXF X 39.5x20.0x35.6 41 1.45 0.15 2.20 31 0.12 2.45 34

S03TXF X 39.5x20.0x39.6 46 1.62 0.21 5.00 69 0.17 6.20 86