การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี

1. การทดลองและการประยุกต์ใช้งาน
ไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550
ด้วยภาษาซี

2. ระบบการทํางาน
ไมโครคอนโทรลเลอร
บทที่
เนื้อหาในบท
1.1 ไมโครโพรเซสเซอร์
1.2 ไมโครคอนโทรลเลอร์
1.3 หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู
1.4 หน่วยความจํา
1.5 คุณลักษณะของไมโครคอนโทรลเลอร์
1.6 สรุป

3. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี2
1.1 ไมโครโพรเซสเซอร์ (Microprocessor)
ไมโครโพรเซสเซอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถคํานวณทางคณิตศาสตร์และลอจิก
ได้เป็นอย่างดี ภายในประกอบด้วย หน่วยประมวลผลกลาง, หน่วยคํานวณทางคณิตศาสตร์และ
ลอจิก บัสข้อมูลและแอดเดรสสําหรับติดต่อกับหน่วยความจําภายนอก และวงจรกําเนิดสัญญาณ
นาฬิกา ดังภาพที่ 1.1 ทําให้ไมโครโพรเซสเซอร์จะต้องเชื่อมกับหน่วยความจําโปรแกรมภายนอก ซึ่ง
ต้องมีไอซีหน่วยความจําเพิ่มขึ้นมา และหากไมโครโพรเซสเซอร์ต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์ อินพุต
หรือเอาต์พุต จําเป็นที่ต้องออกแบบวงจรเพื่อรองรับการเชื่อมต่อ โดยอาศัยอุปกรณ์ที่เรียกว่า ไอซี
ขยายพอร์ต (Port Expander)
จะเห็นได้ว่าการสร้างระบบควบคุมโดยใช้ไมโครโพรเซสเซอร์เป็นตัวประมวลผลกลางจะ
ต้องใช้อุปกรณ์จํานวนมาก พร้อมกับส่งผลให้วงจรและระบบใหญ่ขึ้นตาม แต่ไมโครโพรเซสเซอร์จะมี
การทํางานที่รวดเร็วเนื่องจากมีหน้าที่ไม่มากนัก นั่นคือมีการคํานวณทางคณิตศาสตร์ ลอจิกและทํา
การประมวลผลกลาง ซึ่งความเร็วมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสัญญาณนาฬิกาที่ป้อนให้กับ
ไมโครโพรเซสเซอร์ จะเห็นได้ว่าภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ใช้ไมโครโพรเซสเซอร์เป็นหัวใจหลักใน
การประมวลผลการทํางาน ทําให้สามารถเชื่อมต่อกับหน่วยความจําได้มากเป็นหน่วยกิกะไบต์ ขนาด
ของข้อมูลสูงถึง 64 บิตความเร็วสูงเป็นหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ เป็นต้น
หน่วยประมวลกลาง
( CPU )
หน่วยคํานวณทาง
คณิตศาสตร์และลอจิก
( ALU )
วงจรกําเนิด
สัญญาณนาฬิกา
หน่วยความจํา
ภายนอก
พอร์ตอินพุต/เอาต์พุต
ไมโครโพรเซสเซอร์
บัสข้อมูลและแอดเดรส
ภาพที่ 1.1 โครงสร้างพื้นฐานภายในไมโครโพรเซสเซอร์
ที่มา : วรพจน์ กรแก้ววัฒนกุล, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล (ม.ป.ป. : 4)
1.2 ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller)
ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูลขนาดเล็ก มีความสามารถที่คล้ายคลึง
กับระบบคอมพิวเตอร์ที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคย ไมโครคอนโทรลเลอร์มาจากคํา 2 คํารวมกันนั่นคือ

4. ระบบการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์ 3
ไมโคร (Micro) หมายถึงไมโครโพรเซสเซอร์ (microprocessor) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ประมวลผลข้อมูล
ขนาดเล็ก และอีกคําหนึ่งคือ คอนโทรลเลอร์ (Controller) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ในการควบคุม ดังนั้นทํา
ให้ไมโครคอนโทรลเลอร์จึงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมขนาดเล็ก โดยที่สามารถเขียนโปรแกรมควบคุม
ได้อย่างอิสระ โครงสร้างภายในของไมโครคอนโทรลเลอร์ดังภาพที่ 1.2 จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่า
ภายในไมโครคอนโทรลเลอร์มีอุปกรณ์พื้นฐานเหมือนกับไมโครโพรเซสเซอร์ หากแต่จะบรรจุหน่วย
ความจําโปรแกรม หน่วยความจําข้อมูล พอร์ตอินพุตและพอร์ตเอาต์พุตไว้ภายในพร้อม ผู้ใช้งาน
เพียงแต่เขียนโปรแกรมควบคุมลงไปในตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ เพียงเท่านี้ก็สามารถใช้งานได้ หาก
แต่ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้องการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์หน่วยความจําภายนอก ก็สามารถดําเนินการได้
โดยพิจารณาหน่วยความจําภายนอกเป็นอุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตตัวหนึ่ง ซึ่งสามารถใช้พอร์ตของ
ไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมได้เลย (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 7)
หากต้องการควบคุมอุปกรณ์ไม่มากนักและสร้างระบบควบคุม ควรเลือกใช้ไมโคร
คอนโทรลเลอร์ในการประมวลผล
หน่วยประมวลกลาง
( CPU )
หน่วยคํานวณทาง
คณิตศาสตร์และลอจิก
( ALU )
วงจรกําเนิด
สัญญาณนาฬิกา
พอร์ตเอาต์พุต พอร์ตอินพุต
ไมโครคอนโทรลเลอร์
บัสข้อมูลและแอดเดรส
ไทเมอร์
และเคาน์เตอร์
หน่วยความจํา
โปรแกรม
หน่วยความจํา
ข้อมูล
ภาพที่ 1.2 โครงสร้างพื้นฐานภายในไมโครคอนโทรลเลอร์
ที่มา : วรพจน์ กรแก้ววัฒนกุล, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล (ม.ป.ป. : 4)
1.3 หน่วยประมวลผลกลางหรือซีพียู (Central Processing Unit: CPU)
ซีพียูเป็นเสมือนมันสมองของไมโครคอนโทรลเลอร์ ทําหน้าที่ประมวลผลข้อมูลที่เข้ามาใน
ระบบ จากนั้นส่งต่อข้อมูลไปยังส่วนต่าง ๆ เพื่อควบคุมระบบการทํางานต่อไป จังหวะการทํางาน
ของซีพียูนั้นจะสัมพันธ์กับสัญญาณนาฬิกา

5. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี4
การทํางานของซีพียูจะเป็นลักษณะการทํางานแบบไปป์ไลน์ (Pipe Line) มีด้วยกัน 2
จังหวะคือ เฟตช์ (Fetch) และเอ็กซิคิวต์ (Executed) โดยการทํางานจะเริ่มจากการเฟตช์ ซึ่งก็คือ
การเรียกหรือการเข้าถึงคําสั่ง แล้วทําการถอดรหัสเป็นภาษาเครื่องเพื่อเตรียมประมวลผล จากนั้นจะ
เป็นจังหวะของการเอ็กซิคิวต์ ซึ่งก็คือการกระทําตามคําสั่งที่กําหนดให้จนเสร็จสิ้น (ณัฏฐพล
วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 7)
ภาพที่ 1.3 Instruction Pipeline Flow
ที่มา : MICROCHIP (2009: 63)
จากภาพที่ 1.3 เป็นการทํางานแบบไปป์ไลน์ นั้นก็คือ เมื่อ CPU ทําการ Fetch คําสั่งที่ 1
ต่อจากนั้น CPU จะทําการ Execute คําสั่งที่ 1 นี้พร้อมกับการ Fetch เอาคําสั่งต่อไปคือคําสั่งที่ 2
ออกมา และในขณะที่ทําการ Execute คําสั่งที่ 2 ก็จะ Fetch เอาคําสั่งที่ 3 ออกมาโดยจะเป็นแบบ
นี้ไปเรื่อย ๆ ทําให้การประมวลผลที่ดูเหมือนกับใช้เวลา 2 ไซเคิล (TCY) กลายเป็นการใช้เวลาเพียง
ไซเคิลเดียว
1.4 หน่วยความจํา (Memory)
หน่วยความจําเป็นส่วนประกอบที่สําคัญสําหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ หน่วยความจําในแต่
ละส่วนของไมโครคอนโทรลเลอร์นั้นจะช่วยให้การพัฒนาโปรแกรมใช้งานง่ายขึ้น ซึ่งไมโคร
คอนโทรลเลอร์ของบริษัทไมโครชิพ ตระกูล PIC จะมีหน่วยความจําภายใน โดยแบ่งออกเป็น 3 แบบ
ด้วยกันคือ (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 9)
หน่วยความจําโปรแกรม (Program Memory)
หน่วยความจําข้อมูลแรม (Ram Data Memory)
หน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอม (EEPROM Data Memory)
1.4.1 หน่วยความจําโปรแกรม (Program Memory)
หน่วยความจําโปรแกรมเป็นพื้นที่สําหรับเก็บข้อมูลคําสั่งของโปรแกรมที่ผู้ใช้ได้พัฒนาขึ้น
ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 มีการเก็บพื้นที่หน่วยความจําโปรแกรมแบบแฟลช
(Flash) มีขนาด 32 Kbytes สามารถลบและเขียนข้อมูลทับลงใหม่ได้ จํานวน 100,000 ครั้ง

6. ระบบการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์ 5
ซีพียูจะเข้ามาอ่านข้อมูลรหัสคําสั่งจากหน่วยความจําในส่วนนี้แล้วนําไปประมวลผล เพื่อ
ควบคุมการทํางานของระบบทั้งหมดต่อไป จะเห็นได้ว่าหน่วยความจําโปรแกรมมีความสําคัญอย่าง
มาก หากหน่วยความจําโปรแกรมมีขนาดมากเท่าใด ก็สามารถเขียนโปรแกรมได้มากเท่านั้น
ชนิดของหน่วยความจําโปรแกรมที่ใช้ในไมโครคอนโทรลเลอร์ในบริษัทต่าง ๆ ที่นิยม มีอยู่
3 แบบ คือ (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 9)
1.4.1.1 อีพรอม (EPROM: Erasable Programmable Read-Only Memory) ยังแบ่ง
เป็น 2 แบบคือแบบโปรแกรมได้ครั้งเดียว หรือ OTP (One-time programmable) ไม่สามารถลบ
ได้ ตัวถังจะปิดมิดชิดเหมือนไอซีธรรมดา ในบริษัทไมโครชิพสังเกตได้จากเบอร์ของไมโคร
คอนโทรลเลอร์ จะถูกกํากับเป็น PICXXCXXX ซึ่งใช้อักษร C เป็นตัวบอกว่าเป็น OTP และแบบ
โปรแกรมได้หลายครั้ง โดยตัวถังของไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีหน้าต่างกระจกติดอยู่บนของตัวถัง
สามารถมองเห็นชิปภายใน เวลาลบโปรแกรมเพื่อเขียนใหม่จะต้องลบด้วยแสงอัลตราไวโอเลต
จํานวนรอบในการโปรแกรมใหม่อยู่ระหว่าง 10-100 ครั้ง แต่เป็นแบบโปรแกรมได้ครั้งเดียว
1.4.1.2 อีอีพรอม (EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only
Memory) หน่วยความจําชนิดนี้ สามารถลบและเขียนใหม่ได้ด้วยสัญญาณไฟฟ้าได้เป็นร้อยรอบขึ้น
ไป บางตระกูลถึง 1 ล้านครั้งแต่ในปัจจุบันไม่เป็นที่นิยมใช้ในไมโครคอนโทรลเลอร์แล้ว เนื่องจาก
ต้นทุนสูง และมีไอซีที่เป็นอีอีพรอมเฉพาะ เช่น เบอร์ 24C16 ฯลฯ
1.4.1.3 แฟลช (Flash) เป็นหน่วยความจําโปรแกรมแบบที่สามารถเขียนและลบข้อมูล
ได้ด้วยสัญญาณไฟฟ้าได้เป็นร้อยครั้ง แต่แตกต่างกับอีอีพรอม เนื่องจากกระบวนการลบข้อมูลแบบ
แฟลชจะลบทั้งหมด ไม่สามารถเลือกลบเฉพาะเจาะจงบางแอดเดรสบางตําแหน่งได้ หน่วยความจํา
โปรแกรมแบบนี้ได้รับความนิยมอย่างมาก
1.4.2 หน่วยความจําข้อมูลแรม (Ram Data Memory)
หน่วยความจําข้อมูลแรมเป็นพื้นที่เก็บค่าเรจิสเตอร์และส่วนของตัวแปรที่ผู้พัฒนาได้เขียน
โปรแกรมขึ้น จะเห็นว่าทั้งค่าเรจิสเตอร์และตัวแปรจะต้องทํางานตลอดเวลาทําให้พื้นที่ของแรมจะ
ต้องทํางานทั้งในระหว่างการประมวลผลและหลังประมวลผล หน่วยความจําแรมมีอัตราในการอ่าน
และเขียนข้อมูลสูงมาก และไม่จํากัดจํานวนรอบในการอ่านและเขียน ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์
PIC18F4550 สามารถเก็บพื้นที่หน่วยความจําข้อมูลแรมขนาด 2048 ไบต์ (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย,
ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 10)
1.4.3 หน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอม (EEPROM Data Memory)
หน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอมเป็นการอ่านและเขียนด้วยสัญญาณไฟฟ้า หน่วยความจํา
ข้อมูลอีอีพรอมมีคุณสมบัติที่พิเศษนั่นคือการเก็บรักษาข้อมูลเอาไว้ได้ แม้ว่าจะไม่มีการจ่ายไฟเลี้ยง
ให้แก่ไมโครคอนโทรลเลอร์แล้วก็ตาม เช่น การทํางานของเครื่องปรับอากาศ จะเห็นว่าเมื่อเรากดรีโมต

7. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี6
เพื่อเปลี่ยนอุณภูมิที่ตั้งไว้ จาก 25 องศา เป็น 20 องศา จากนั้นปิดไฟฟ้าทั้งระบบด้วยเบรกเกอร์
(Breaker) และเปิดเบรกเกอร์อีกครั้ง ระบบจะคงเก็บค่าอุณภูมิที่ตั้งไว้เป็น 20 องศา การทํางานแบบ
นี้จะต้องเขียนข้อมูลอุณหภูมิที่ตั้งไว้ลงในหน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอมทุกครั้งที่เปลี่ยนอุณหภูมิ เมื่อ
ปิดระบบไฟฟ้าค่าอุณหภูมิที่ตั้งไว้ยังคงอยู่ จากนั้นเมื่อเปิดระบบไฟฟ้าไมโครคอนโทรลเลอร์จะทํา
การอ่านข้อมูลจากหน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอมเพื่อมาประมวลผลอีกครั้ง ไมโครคอนโทรลเลอร์
เบอร์ PIC18F4550 สามารถเก็บพื้นที่หน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอมได้ขนาด 256 ไบต์ จํานวนรอบ
ในการเขียนอ่านอยู่ 1,000,000 ครั้ง (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 11)
1.5 คุณลักษณะของไมโครคอนโทรลเลอร์
1.5.1 แหล่งจ่ายไฟฟ้า (Supply Voltage)
ไมโครคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่จะทํางานในระดับแรงดันที่เป็นลอจิก นั้นก็คือ 5 โวลต์ แต่
อย่างไรก็ดีไมโครคอนโทรลเลอร์จะเริ่มทํางานขั้นต่ําที่แรงดัน 2.5 โวลต์ และระดับสูงที่ยอมรับได้คือ
6 โวลต์ ระดับแรงดันบริษัทผู้ผลิตจะแจ้งไว้ใน Data Sheet ที่ให้มาแล้ว หากเปรียบเทียบแหล่งจ่าย
ไฟฟ้าเป็นร่างกายมนุษย์จะเสมือนเส้นเลือดที่เลี้ยงร่างกาย
1.5.2 สัญญาณนาฬิกา (The Clock)
ไมโครคอนโทรลเลอร์ทุกรุ่นต้องการสัญญาณนาฬิกาหรือสัญญาณออสซิลเลเตอร์เพื่อการ
ทํางานของระบบ โดยใช้อุปกรณ์คริสทัล และตัวเก็บประจุ (Capacitor) ในการกําเนิดความถี่เหมือน
กับวงจรเรโซแนนซ์ (Resonance) ไมโครคอนโทรลเลอร์บางรุ่นมีวงจรสัญญาณนาฬิกาภายในตัวเอง
สัญญาณนาฬิกาจะเป็นตัวกําหนดความเร็วของการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์เนื่องจากจะเป็น
จังหวะในการเฟตช์และเอ็กซิคิวต์ตามการทํางานแบบไปป์ไลน์ดังภาพที่ 1.3 เป็นเสมือนหัวใจของ
ร่างกายที่ทําหน้าที่สร้างการเต้นของหัวใจ (สุเมธ มามาตย์, 2555 : 72)
1.5.3 วอตช์ด็อก (Watchdog)
เมื่อการทํางานของไมโครคอนโทรลเลอร์เกิดข้อผิดพลาด (Error) หรือล้มเหลว ส่วนใหญ่จะ
แก้ปัญหาโดยการกดปุ่มรีเซตหรือปิดไฟฟ้าแล้วเปิดไฟฟ้าใหม่อีกครั้ง เพื่อให้ระบบกลับสู่สภาพปกติ
อีกครั้งหนึ่ง เป็นวิธีหนึ่งในการแก้ไขปัญหาไมโครคอนโทรลเลอร์เกิด Error แต่แล้วไมโคร
คอนโทรลเลอร์ได้สร้างฟังก์ชันวอตช์ด็อกเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวให้ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถรีเซต
ด้วยตัวของไมโครคอนโทรลเลอร์เอง เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ถูกสัญญาณรบกวนหรือสัญญาณ
Noise จากมอเตอร์หรือสัญญาณภายนอก อย่างรุนแรงเกินกว่ามาตรฐานของไมโครคอนโทรลเลอร์
จะรับได้ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะหยุดการทํางานด้วยสัญญาณรบกวนดังกล่าว จากนั้นอีกสักพักหนึ่ง
ไมโครคอนโทรลเลอร์จะกลับมาทํางานอีกครั้งด้วยตัวของไมโครคอนโทรลเลอร์เอง

8. ระบบการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์ 7
วอตช์ด็อกเป็นไทเมอร์เพื่อรีเฟรช (Refreshed) โปรแกรมเมื่อไมโครคอนโทรลเลอร์เกิด
Error โดยปกติโปรแกรมจะทํางานวนอยู่ในลูปการทํางานของโปรแกรม จากนั้นหากเปิดการทํางาน
ของวอตช์ด็อก ถ้าโปรแกรมทํางานปกติจะต้องเคลียร์ไทเมอร์ของวอตช์ด็อกทุกครั้งของลูปเพื่อไม่ให้
ไทเมอร์ของวอตช์ด็อกวิ่งค่าไทเมอร์ถึงค่าที่วอตช์ด็อกตั้งค่าไทเมอร์ไว้ ที่จะรีเฟรชโปรแกรม ซึ่งแสดง
ให้เห็นว่าไมโครคอนโทรลเลอร์ยังทํางานปกติอยู่ แต่หากไมโครคอนโทรลเลอร์เกิด Error ไมโคร
คอนโทรลเลอร์จะค้างไม่สามารถวนที่ลูปได้ เมื่อไม่สามารถวนลูปได้ก็ไม่สามารถเคลียร์ไทเมอร์ของ
วอตช์ด็อก ทําให้ไทเมอร์ของวอตช์ด็อกวิ่งค่าไทเมอร์ไปเรื่อย ๆ และไปถึงค่าของไทเมอร์วอตช์ด็อกที่
ตั้งค่าไทเมอร์ไว้ ก็จะส่งผลให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เกิดการรีเฟรชไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งจะทําให้
โปรแกรมเริ่มทํางานที่บรรทัดแรกของโปรแกรม ส่งผลให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เริ่มกลับมาทํางาน
ใหม่อีกครั้งหนึ่งด้วยตัวของไมโครคอนโทรลเลอร์เอง
1.5.4 รีเซตอินพุต (Reset Input)
รีเซตอินพุต เป็นการรีเซตไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยปุ่มกดหรือสัญญาณภายนอก ทําให้
โปรแกรมกลับไปทํางานเริ่มต้นที่บรรทัดแรกของโปรแกรมหรือแอดเดรสที่ 0 ในไมโคร
คอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 อยู่ในตําแหน่งขา 1 จะทําการรีเซตด้วยลอจิก 0
1.5.5 เรจิสเตอร์ (Register)
เรจิสเตอร์เป็นหน่วยความจําพิเศษที่สําคัญของไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยทําหน้าที่คือ เก็บ
ค่าข้อมูลการทํางานของไมโครคอนโทรลเลอร์ สถานะการทํางานต่าง ๆ การทํางานโมดูลย่อย ข้อมูล
อินพุต ข้อมูลเอาต์พุต โดยข้อมูลต่าง ๆ จะเก็บไว้ในเรจิสเตอร์ที่แตกต่างกันตามหน้าที่การทํางาน
เช่น เรจิสเตอร์ซีพียู เรจิสเตอร์ควบคุมพอร์ตอินพุตเอาต์พุตและเรจิสเตอร์แสดงสถานะ อย่างไรก็
ตาม ข้อมูลในเรจิสเตอร์จะคงอยู่ตราบเท่าที่ยังจ่ายไฟเลี้ยงให้แก่ไมโครคอนโทรลเลอร์ ซีพียูสามารถ
อ่านเขียนเรจิสเตอร์ได้ตลอดเวลา หากไม่มีไฟเลี้ยงแล้วข้อมูลในเรจิสเตอร์จะหายไป (ณัฏฐพล
วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 12)
1.5.6 สแต็ก (Stack)
สแต็กทําหน้าที่เก็บข้อมูล โดยการเก็บข้อมูลของสแต็กจะมีลักษณะเป็นระดับหรือเป็นชั้น
โดยข้อมูลที่เก็บเข้ามาก่อนแต่จะต้องอ่านออกทีหลัง หรือเป็นแบบ FILO (First In Last Out)
ไมโครคอนโทรลเลอร์มีขนาดของสแต็กมากเท่าไร ยิ่งช่วยให้การทํางานสะดวกขึ้น เพราะในการ
ประมวลผลมีโอกาสมากที่ต้องพักข้อมูลในเรจิสเตอร์หลัก เพื่อไปทํางานอื่นก่อน หลังจากนั้นจึงจะ
กลับมาอ่านข้อมูลในสแต็กเพื่อให้ทํางานต่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับงานที่มีการอินเตอร์รัปต์หรือขัด
จังหวะซีพียูบ่อย ๆ รวมถึงงานที่มีการกระโดดไปทํางานที่โปรแกรมย่อยจํานวนมาก เพราะเมื่อ
ต้องการกระโดดออกจากโปรแกรมหลักไปทํางานที่โปรแกรมย่อย ก็ต้องเก็บข้อมูลของเรจิสเตอร์
หลักที่ทํางานค้างอยู่ลงในสแต็ก หลังจากนั้นกระโดดไปทํางานที่ต้องการ เมื่อทํางานเสร็จสิ้นก็จะ
กลับเข้ามาอ่านค่าในสแต็กต่อ (ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล, ม.ป.ป. : 12)

9. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี8
1.5.7 ไมโครคอนโทรลเลอร์ของบริษัทไมโครชิพ (Microchip)
ในปัจจุบันบริษัทที่ผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ได้รับความนิยมมีด้วยกัน 4 บริษัทใหญ่ คือ
ไมโครชิพ (MICROCHIP) เอทเมล (ATMEL) รีเนสัส (RENESAS) และโมโตโรล่า (MOTOROLA) ทั้ง
4 บริษัทมีทั้งข้อดีและข้อด้อยที่แตกต่างกันออกไป ซึ่งในช่วงแรกของการศึกษาประเทศไทยนิยมใช้
ไมโครคอนโทรลเลอร์ MCS51 ของบริษัท ATMEL เนื่องจากราคาเครื่องมือในการพัฒนาผลิตภัณฑ์มี
ราคาถูกและหาได้ง่าย จากนั้นบริษัทต่าง ๆ ได้สร้างเครื่องมือพัฒนาออกมาแข่งขันอย่างมากมาย
และสามารถใช้งานได้ง่าย เพียงแค่สมัครสมาชิกก็สามารถดาวน์โหลดโปรแกรมและเครื่องมือต่าง ๆ
จากเว็บไซต์ของบริษัทมาใช้งานได้เลย (สุเมธ มามาตย์, 2555 : 78)
บริษัทไมโครชิพได้พัฒนาตระกูลออกแบบ 3 ส่วนใหญ่ คือ ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 8
บิต เช่น เบอร์ PIC10, PIC12, PIC16 และ PIC18 ไมโครคอนโทรลเลอร์ขนาด 16 บิต เช่นเบอร์
PIC24, PIC24H, dsPIC30 และ dsPIC33 (สุเมธ มามาตย์, 2555 : 80) ไมโครคอนโทรลเลอร์
ขนาด 32 บิต เช่น เบอร์ PIC32 ทั้ง 3 รูปแบบจะมีโครงสร้างการทํางานภายในที่ไม่เหมือนกัน หาก
นําไมโครคอนโทรลเลอร์มาใช้จําเป็นที่ต้องศึกษาโครงสร้างการทํางานของที่แต่ละเบอร์อย่างดี
ปัจจุบันบริษัทไมโครชิพได้พัฒนาเครื่องมือให้สามารถใช้งานได้ง่ายหรือประยุกต์ใช้เพื่อต่อจากเบอร์
อื่นในตระกูลเดียวกันได้ ดังนั้น เมื่อเรียนรู้เบอร์ใดเบอร์หนึ่ง เบอร์ที่เหลือสามารถใช้งานได้หมด และ
ไมโครชิพได้ผลิตไมโครคอนโทรลเลอร์ในแต่ละตระกูลให้มีราคาต่ํา และมีประสิทธิภาพสูง
1.6 สรุป
ไมโครโพรเซสเซอร์ มีการประมวลผลการทํางานที่รวดเร็ว เนื่องจากมีหน้าที่ทํางานเพียง
การดําเนินการทางคณิตศาสตร์ ลอจิกและทําการประมวลผลกลาง เท่านั้น
ไมโครคอนโทรลเลอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมขนาดเล็ก ที่มีโครงสร้างพื้นฐานของ
ไมโครโพรเซสเซอร์อยู่ภายในและมีพอร์ตอินพุตและพอร์ตเอาต์พุตเพื่อต่อใช้งานทําให้สามารถเป็น
อุปกรณ์ควบคุมได้ทันทีแต่ประมวลจะช้ากว่าไมโครโพรเซสเซอร์
ซีพียู เป็นเสมือนมันสมองของไมโครคอนโทรลเลอร์ ซึ่งทําหน้าที่ประมวลผลข้อมูลที่เข้ามา
ในระบบซึ่งการทํางานของซีพียูในไมโครคอนโทรลเลอร์จะมีการทํางานแบบไปป์ไลน์ (Pipe Line)
หน่วยความจํา เป็นส่วนในการเก็บข้อมูลของไมโครคอนโทรลเลอร์ สามารถแบ่งออกได้ 3
แบบด้วยกันคือหน่วยความจําโปรแกรม หน่วยความจําข้อมูลแรม หน่วยความจําข้อมูลอีอีพรอม
แหล่งจ่ายไฟฟ้า ไมโครคอนโทรลเลอร์จะเริ่มที่แรงดัน 2.5-6 โวลต์
สัญญาณนาฬิกา จะเป็นตัวกําหนดความเร็วของการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นเสมือน
หัวใจของร่างกายที่ทําหน้าที่สร้างการเต้นของหัวใจ
วอตช์ด็อก เป็นไทเมอร์เพื่อรีเฟรช (Refreshed) ให้ไมโครคอนโทรลเลอร์เริ่มทํางานใหม่อีก
ครั้ง เมื่อระบบของไมโครคอนโทรลเลอร์เกิดความผิดพลาด

10. ระบบการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์ 9
เรจิสเตอร์ ทําหน้าที่เก็บค่าข้อมูลต่าง ๆ ของไมโครคอนโทรลเลอร์และสถานะการทํางาน
ต่างๆ
ไมโครคอนโทรลเลอร์บริษัทไมโครชิพ ได้พัฒนาตระกูลออกแบบ 3 ส่วนใหญ่ คือ ไมโคร
คอนโทรลเลอร์ขนาด 8 บิต 16 บิต และ 32 บิต

11. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี10
คําถามทายบทที่ 1
1. ไมโครโพรเซสเซอร์แตกต่างกับไมโครคอนโทรลเลอร์อย่างไร จงอธิบายและยกตัวอย่าง
2. จงอธิบายหลักการทํางานของหน่วยประมวลผลกลาง
3. หน่วยความจําภายในทั้ง 3 แบบมีลักษณะอย่างไร
4. หน่วยความจําโปรแกรม (Program Memory) ของไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550
เป็นหน่วยความจําแบบใด และมีขนาดเท่าไร สามารถลบและเขียนได้จํานวนกี่ครั้ง
5. หากต้องการเขียนข้อมูล โดยที่เมื่อไฟดับหรือปิดไฟ ข้อมูลยังคงอยู่ จะต้องเขียนข้อมูลไว้ที่
หน่วยความจําข้อมูลแบบใด
6. เพื่อป้องกันระบบการทํางานของไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ล้มเหลว จะต้องใช้คุณลักษณะของ
ไมโครคอนโทรลเลอร์แบบใดเพื่อให้ระบบกลับมาทํางานด้วยตัวของไมโครคอนโทรลเลอร์
เอง
7. บริษัทไมโครชิพได้พัฒนาตระกูลของไมโครคอนโทรลเลอร์ออกสู่ท้องตลาด มีกี่ตระกูลและ
อะไรบ้าง
8. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างสัญญาณนาฬิกาคืออุปกรณ์ใด
9. การรีเซตอินพุตของไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่ออะไร
10. การเก็บข้อมูลของสแต็กมีลักษณะอย่างไร

12. ระบบการทํางานไมโครคอนโทรลเลอร์ 11
เอกสารอางอิง
กฤษดา ใจเย็น, ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล. (ม.ป.ป.). เรียนรู้และใช้งาน
PICBASIC PRO คอมไพเลอร์เขียนโปรแกรมภาษาเบสิกควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์
PIC. กรุงเทพฯ : อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์.
กฤษณ์ ทองขุนดํา. (ม.ป.ป.). วิชาการเขียนโปรแกรมควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์สําหรับระบบ
สมองกลฝังตัว. ค้นเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2556, จาก http://mis.csit.sci.tsu.ac.th/grit/
grit01.html.
ณัฏฐพล วงศ์สุนทรชัย, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล. (ม.ป.ป.). เรียนรู้และปฏิบัติการไมโคร
คอนโทรลเลอร์ PIC16F628. กรุงเทพฯ : อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์.
นคร ภักดีชาติ, ธีรบูลย์ หล่อวิเชียรรุ่ง, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล. (ม.ป.ป.). ปฏิบัติการไมโคร
คอนโทรลเลอร์ MCS-51 ด้วยโปรแกรมภาษา C. กรุงเทพฯ : อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์.
ประจิน พลังสันติกุล. (2537). PIC Work Examples and C Source Code. กรุงเทพฯ : แอพ-
ซอฟต์เทค.
________. (2551). All About CCS C. กรุงเทพฯ : แอพซอฟต์เทค.
________. (ม.ป.ป.). เรียนรู้และใช้งาน CCS C คอมไพเลอร์ เขียนโปรแกรมภาษา C ควบคุม
ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC. กรุงเทพฯ : อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์.
วัชรินทร์ เคารพ. (2546). เรียนรู้และเข้าใจสถาปัตยกรรมไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877.
พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ : อีทีที.
วรพจน์ กรแก้ววัฒนกุล, ชัยวัฒน์ ลิ้มพรจิตรวิไล. (ม.ป.ป.). เรียนรู้และปฏิบัติการไมโคร
คอนโทรลเลอร์ MCS-51. กรุงเทพฯ : อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์.
สุเมธ มามาตย์. (2555). Embedded Microcontroller. ปทุมธานี : สถาบันอิเล็กทรอนิกส์
กรุงเทพรังสิต.
อีทีที. (ม.ป.ป.). คู่มือการใช้งาน CP-PIC USB/4550 EXP (ICD2). กรุงเทพฯ : อีทีที อินโนเวตีฟ.
Custom Computer Service. (2010). C Compiler Reference Manual February
2010. Sioux Falls: CCS.
________. (2013). PIC MCU Development Tools. ค้นเมื่อวันที่ 1 เมษายน 2556, จาก
http://www.ccsinfo.com/content.php?page=development-kits.
Dogan Lbrahim. (2008). Advanced PIC Microcontroller Projects in C from USB to
RTOS with the PIC18F series. London: Linacre House, Jordan Hill, Oxford
OX2 8DP.
Julio Sanchez, Maria P. Caton. (2007). Microcontroller Programming The Microchip
PIC. Boca Raton: CRC Press.

13. การทดลองและการประยุกต์ใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์เบอร์ PIC18F4550 ด้วยภาษาซี12
John Lovine. (2000). PIC Microcontroller Project Book. New York: McGraw-Hill.
Microchip Technology Inc. (2009). PIC18F2455/2550/4455/4550 Data Sheet. USA:
Microchip Technology Incorporated.
MikroElektronika. (n.d.). Introduction: World of Microcontrollers. ค้นเมื่อวันที่ 1
เมษายน 2556, จาก http://www.mikroe.com/chapters/view/1/introduction-world-
of-microcontrollers.
Richard Barnett, Larry O’Cull, Sarah Cox. (2004). Embedded C Programming and
the Microchip PIC. New York: Delmar Learning.