Logic Design of Digital System: การวัดแรงดันอินพุต-แอนะล็อกและการแสดงค่าโดยใช้ 7-Segment

การทดลองที่ 4.6

การวัดแรงดันอินพุต-แอนะล็อกและการแสดงค่าโดยใช้ 7-Segment

วัตถุประสงค์

1. ฝึกต่อวงจรและเขียนโปรแกรมสําหรับบอร์ด Arduino เพื่อวัดแรงดันอินพุต-แอนะล็อกและแสดงค่าที่ ได้ผ่านทาง 7-Segment Display

รายการอุปกรณ์

แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
บอร์ด Arduino (ใช้แรงดัน +5V) 1 บอร์ด
ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบสามขา 10kΩ หรือ 20kΩ 1 ตัว
7-Segment Display แบบ 2 ตัวเลข (Common-Cathode) 1 ตัว
ทรานซิสเตอร์ NPN (เช่น PN2222A) 2 ตัว
ตัวต้านทาน 1kΩ 2 ตัว
ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω 8 ตัว
สายไฟสําหรับต่อวงจร 1 ชุด
มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง

1. ออกแบบวงจร วาดผังวงจร และต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ร่วมกับบอร์ด Arduino เพื่อวัดแรงดันที่ได้ จากวงจรแบ่งแรงดันที่ใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ (แรงดันอยู่ในช่วง 0V ถึง 5V) เช่น ป้อนเข้าที่ขา A0 ของบอร์ด Arduino แล้วนําค่าไปแสดงผลโดยใช้ 7-Segment Display จํานวน 2 หลัก และ ให้มีทศนิยมเพียงหนึ่งตําแหน่ง เช่น ถ้าวัดแรงดันได้ 2.365V จะแสดงผลเป็น “2.4” ถ้าวัดได้ 2.539V ให้แสดงผลเป็น “2.5” เป็นต้น และให้ใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd จากบอร์ด Arduino
เท่านั้น [ทุกกลุ่มจะต้องวาดวงจรสําหรับการทดลองมาให้แล้วเสร็จ (ให้เตรียมตัวมาก่อนเข้าเรียน วิชาปฏิบัติ]

2. เขียนโค้ดสําหรับ Arduino เพื่ออ่านค่าจากแรงดันอินพุต-แอนะล็อก แล้วนําไปแสดงผลโดยใช้ 7-Segment Display ตามที่กล่าวไป (และให้แสดงค่าที่อ่านได้ออกทาง Serial Monitor ด้วย) และในการเขียนโค้ด ห้ามใช้ตัวแปรหรือตัวเลขแบบ float

ผลการทดลอง

ออกแบบผังวงจร Schematic โปรแกรม fritzing

ออกแบบผังวงจร breadboard โปรแกรม fritzing

รูปการต่อวงจรจริง

โค้ด Arduino

const byte Trim = A0;
const byte npn1 = 10;
const byte npn2 = 11;
const byte SEVEN_SEG[8] = {2,3,4,5,6,7,8,9};
byte Digit[10] = {
    B0111111,//0
    B0000110,//1
    B1011011,//2
    B1001111,//3
    B1100110,//4
    B1101101,//5
    B1111101,//6
    B0000111,//7
    B1111111,//8
    B1101111,//9
};

void setup(){
     for (int i=0;i<8;i++) {
 pinMode(SEVEN_SEG[i] ,OUTPUT);
 digitalWrite(SEVEN_SEG[i],HIGH);
     }
     pinMode(npn1,OUTPUT);
     digitalWrite(npn1,HIGH);
     pinMode(npn2,OUTPUT);
     digitalWrite(npn2,HIGH);
     analogReference(DEFAULT);
     Serial.begin(9600);
}

void loop(){
  long int value = analogRead ( Trim );
  long int vScale = value*50 / 1023;
  
  Serial.print(" READ ");
  Serial.print( vScale/10 );
  Serial.print(".");
  Serial.println(vScale%10);
  
  digitalWrite(npn1,HIGH);
  digitalWrite(npn2,LOW);
  long int num = vScale/10;
  byte N = Digit[num];
  for(int i=0;i<7;i++){
      digitalWrite(SEVEN_SEG[i],1&N);
      N>>=1;
  }
  delay(10);
  
  digitalWrite(npn1,LOW);
  digitalWrite(npn2,HIGH);
  long int num2 = vScale%10;
  byte N2 = Digit[num2];
  for(int j=0;j<7;j++){
      digitalWrite(SEVEN_SEG[j],1&N2);
      N2>>=1;
  }
  delay(10);
}