PIC ไมโครคอนโทรลเลอร์

PIC ไมโครคอนโทรลเลอร์

PIC microcontroller
                      ไมโครคอนโทรลเลอร์เกิดจากคำสองคำที่นำมาผสมกัน นั่นคือคำว่า “ไมโคร” รวมกับคำว่า “คอนโทรลเลอร์” คำว่า ไมโคร คือ คำอุปสรรค (prefixes) เมื่อค่าในหน่วยฐานหรือหน่วยอนุพัทธ์น้อยหรือมากเกินไปเราอาจเขียนค่านั้นอยู่ในรูปตัวเลขคูณ ด้วย ตัวพหุคูณ (ตัวพหุคูณ คือ เลขสิบยก
กำลังบวกหรือลบ) ได้ตัวอย่างเช่น ระยะทาง0.002 เมตร เขียนเป็นเมตรแทนด้วยคำอุปสรรค มิลลิ (m) ดังนั้นระยะทาง 0.002 เมตร อาจเขียนได้ ว่า 2 มิลลิเมตร คำอุปสรรคที่ใช้แทนตัวพหุคูณและสัญลักษณ์ แสดงไว้ในตาราง SI (The International System of Units) ซึ่งในที่นี้ใช้คำว่าไมโครมีค่าเท่ากับ ซึ่งน้อยมาก ส่วนคำว่าคอนโทรลเลอร์ก็คือตัวควบคุม หากรวมกันแลว้ นั่นก็หมายความว่า ตัวควบคุมที่มีขนาดน้อยมากหรือเล็กมาก ไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีให้เลือกมากมายหลายตระกูลและหลายบริษัท เช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล MCS-51ของบริษัท Philips ไมโครคอนโทรลเลอร์ ตระกูล AVR ของบริษัท ATMEL และไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC ที่บริษัท Micro chip เป็นผูผ้ ลิต
                ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC ได้ถูกพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง จนสามารถนำมาใช้งานในการควบคุมได้อย่างหลากหลาย เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ครบครัน อีกทั้งยังง่ายต่อผูที้่เริ่มเรียน คือสามารถที่จะเรียนรู้ได้ง่ายและสามารถนำไปใช้งานได้จริง เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สูง ราคาถูก เป็นที่นิยม และมีให้เลือกมากมายหลายเบอร์


ความเป็นมาของ PIC
ในปี ค.ศ. 1977 บริษัท General Instrument หรือบริษัทไมโครชิพในปัจจุบัน ได้มีการผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC (Peripheral Interface Controller) ออกมาวางจำหน่าย PIC เบอร์แรกที่ผลิตออกมาก็คือ PIC1650 การออกแบบ PIC จะยึดถือการออกแบบที่ว่ารวมทุกอย่างไว้ใน chip ตัวเดียวโดยไม่ตอ้ งต่ออุปกรณ์ใดๆ เพิ่มเติม ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) หน่วยความจำโปรแกรม, หน่วยความจำข้อมูล, Timer, EEPROM,Feedback Control, , CCP, ADC (analog to digital convertor) เป็นตน้ ผลที่ตามมาก็คือแผ่นวงจรจะมีขนาดเล็ก และอุปกรณ์ที่ ใช้จะไม่มาก บางงานอาจจะใช้แค่ PIC เพียงตัวเดียวโดยไม่ต้องใช ้ chip อื่นมาเพิ่มเติมเลย นี่คือคุณสมบัติพิเศษของ PIC ซึ่งปัจจุบันหลายบริษัทที่ผลิต
         microcontroller ก็เริ่มจะหัดมาเลียนแบบแนวทางนี้ครับ แต่ทุกอย่างย่อมมีขอ้ เสีย เนื่องจาก concept ที่จะรวมทุกอย่างไวใ้ น chip เดียว ทำให้ program memory และ data memory ไม่สามารถขยายโดยใชกั้บ memory ภายนอกไดใ้ นทางทฤษฎี PIC จึงเหมาะสำหรับงานเล็กๆ ไม่ใช่งานใหญ่ๆ ที่ต้องใช ้การคำนวณ memory เยอะๆ ความเร็วในการทำงานของ PIC ปัจจุบันสัญญาณนาฬิกาสูงสุดของ PIC มีค่าเท่ากับ 20 MHz ดังนั้นหนึ่งคำสั่งของ PIC ใช ้
เวลาเพียง 0.25 usec
         ในปัจจุบันนี้ PIC ไดถู้กนำมาประยุกต์ใช้งานกันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือต่างๆ ตัวอย่างเช่น การนำมาควบคุมการแสดงผลของจอแสดงผล,การนำมาส่งสัญญาณเพื่อสร้างคลื่นพาห์สำหรับการส่งอินฟราเรด, การนำมาควบคุมการปิด-เปิดสวิตช์ด้วยสัญญาณคลื่นวิทยุ, การนำมาควบคุมในเตาหุงต้ม เหนี่ยวนำความร้อน, การนำมาควบคุมวงจรจุดชนวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, การนำมาควบคุมหุ่นยนต์ เป็นต้น
ลำดับขั้นตอนการใช้งาน PIC

การเขียนโปรแกรมภาษาซี
การเขียนโปรแกรมภาษาซีสำหรับ PIC จะมีหลากหลายโปรแกรมให้เลือกใช ้ตัวอย่างเช่นโปรแกรม MikroC for PIC,โปรแกรม PIC Basic PRO,โปรแกรม C Compilerและโปรแกรม CCS ‘C’ Compiler ซึ่งจะเป็นภาษาซีที่แตกต่างกันไม่มากนัก ส่วนในหนังสือเล่มนี้จะใชโ้ ปรแกรม CCS ‘C’ Compiler เนื่องจากโปรแกรมนี้ใช้ภาษาซีที่ผู้อ่านสามารถทำความเข้าใจได้ง่ายมากกว่าโปรแกรมอื่นๆ มีการพัฒนาโปรแกรมมาอย่างต่อเนื่อง มีฟังก์ชัน ต่างๆให้เลือกใช้งานมากมาย จึงเหมาะสมกับผู้เริ่มต้น เช่น ฟังก์ชันLCD.C ที่ผู้ออกแบบโปรแกรมได้เขียนเอาไว้ในไฟล์ driver มาอ้างอิง เพื่อที่จะเป็น
การอำนวยความสะดวกให้ผู้ศึกษาสามารถดึงไฟล์ driver ตัวดังกล่าวมาใช้ได้เลย อีกทั้งโปรแกรมนี้เป็นที่นิยมเป็นอย่างมาก จึงทำให้เกิดการแชร์ประสบการณ์ของนักเขียนโปรแกรมต่างๆ มีการแลกเปลี่ยนความคิด ร่วมกันปรึกษาปัญหาในการออกแบบและแก้ไขโปรแกรม และทำให้เกิดกระบวนการเรียนรูที้่พัฒนามากยิ่งขึ้นไป

การจำลองการทำงาน (Simulation)
การจำลองการทำงานบนคอมพิวเตอร์ดว้ ยโปรแกรม PROTEUS เป็นโปรแกรมจำลองการทำงานของวงจรไฟฟ้าและสามารถออกแบบแผ่นปริ้นท์ได้อีกด้วย โปรแกรมนี้จะช่วยให้ผู้เขียนโปรแกรมสามารถดูผลการทำงานของโปรแกรม ก่อนที่จะทำการอัดโปรแกรมลงในตัวชิพ จึงช่วยใหผู้เ้ ขียนโปรแกรมสามารถตรวจสอบข้อผิดพลาดของโปรแกรมได้ ในโปรแกรมจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์ต่างๆ ให้เลือกใช้มากมายตัวอย่างเช่น หลอด LED สีต่างๆ สวิตซ์ ปุ่มกด ตัวต้านทาน ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ แบตเตอร์รี่ 7-Segment จอแอลซีดี มอเตอร์ต่างๆ รวมไปถึงเครื่องมือวัดต่างๆ เช่น oscilloscope, voltmeter, Amp meter

การถ่ายโอนชุดคำสั่งจากคอมพิวเตอร์สู่ PIC (Compiler)
การถ่ายโอนชุดคำสั่งหรือคอมไพเลอร์นั้น มีอยู่ 2 วิธีคือ 1)โปรแกรมผ่านพอร์ตอนุกรมและ 2)โปรแกรมผ่านพอร์ต USB ซึ่งการเลือกใช้ว่าจะโปรแกรมด้วยวิธีไหนนั้นขึ้นอยู่กับความสะดวกของผู้ใช ้ เนื่องจากคอมพิวเตอร์ Note Book รุ่นใหม่ๆจะไม่มีพอร์ตอนุกรม การโปรแกรมผ่านพอร์ต USB จึงง่ายกว่า
และสะดวกกว่าสำหรับคอมพิวเตอร์Note Book การโปรแกรมผ่านพอร์ต USB นั้น จะใช้บอร์ด Pic kit 2 และจะต้องใช้ควบคู่กันกับโปรแกรม PicKit 2

การนำ PIC ไปต่อใช้งาน
การต่อใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC นั้น เป็นเรื่องง่ายมาก เนื่องจากทางบริษัทไมโครชิพมีแนวคิดคือการพยายามรวมเอาทุกอย่างไว้ในชิพตัวเดียวกัน การต่อเพิ่มเติมจึงมีไม่มาก เพียงจ่ายไฟเลี้ยงให้ต่อวงจรสร้างสัญญาณนาฬิกา และวงจรรีเซ็ตเป็นวงจรพื้นฐานเท่านั้น ซึ่งในแต่ละการทดลองจะมีบอกไว ้อาจจะมีการเชื่อมต่อหน่วยความจำจากภายนอกก็ต่อเมื่อใช้งานมากขึ้นเท่านั้น เช่นการเชื่อมต่อกับไอซีที่บอก วัน/เดือน/ปี ในงานที่จำเป็นต้องเชื่อมต่อเช่น การสร้างนาฬิกาดิจิตอลเป็นต้น