Skip to content

README.md

Latest commit

 

History

History
305 lines (220 loc) · 19.7 KB

README.md

File metadata and controls

305 lines (220 loc) · 19.7 KB
Raw

Self-Study Materials / เอกสารศึกษาด้วยตนเอง

วิชา: 2302311 Integrated Chemistry Laboratory I / ปฏิบัติการเคมีบูรณาการ 1 หน่วยงาน: ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย Department of Chemistry, Faculty of Science, Chulalongkorn University

วัตถุประสงค์ (Objectives)

เอกสารในโฟลเดอร์นี้เป็นสื่อเสริมสำหรับนิสิตที่ต้องการศึกษาด้วยตนเองหลังจากเรียนในชั้นเรียน ช่วยเสริมความเข้าใจเรื่อง Object-Oriented Programming (OOP) และการเขียนโปรแกรมควบคุมฮาร์ดแวร์

These supplementary materials help students reinforce OOP concepts and hardware programming skills after the 3-hour class session. Study at your own pace to extend your learning.

ความเชื่อมโยงกับเคมี (Chemistry Connections)

เนื้อหาในโฟลเดอร์นี้เชื่อมโยงกับการทดลองไทเทรชัน (titration) ดังนี้:

แนวคิดการเขียนโปรแกรม การประยุกต์ใช้ในเคมี
Class/คลาส จำลองอุปกรณ์ เช่น pH sensor, pump, buzzer
Object/ออบเจกต์ สร้างตัวแทนของอุปกรณ์จริงในโปรแกรม
Method/เมธอด การทำงานของอุปกรณ์ เช่น read_ph(), start_pump()
ADC reading/การอ่านค่า ADC แปลงแรงดันจาก pH probe เป็นค่า pH (สมการ Nernst)
PWM signal/สัญญาณ PWM ควบคุมความเร็วปั๊มเพื่อเติมสารไทแทรนต์ (titrant)
Loop/ลูป วัด pH อย่างต่อเนื่องระหว่างไทเทรชัน
Conditional/เงื่อนไข ตรวจจับจุดสมมูล (equivalence point)

โครงสร้างโฟลเดอร์ (Folder Structure)

extras/
|-- 01_procedural/      # ตัวอย่างพื้นฐานแบบไม่ใช้ OOP (~1 ชั่วโมง)
|-- 02_advanced_oop/    # แนวคิด OOP ขั้นสูง (~2 ชั่วโมง)
|-- 03_exercises/       # แบบฝึกหัดเพิ่มเติม (~2-3 ชั่วโมง)
|-- 04_hardware/        # โมดูลเฉพาะฮาร์ดแวร์ (~1-2 ชั่วโมง)
|-- 05_reference/       # เอกสารอ้างอิง (ใช้เมื่อต้องการ)

คำอธิบายแต่ละโฟลเดอร์ (Folder Descriptions)

01_procedural/ - ตัวอย่างพื้นฐานแบบไม่ใช้ OOP (Basic Procedural Examples)

เวลาที่ใช้ศึกษา: ประมาณ 1 ชั่วโมง Estimated study time: ~1 hour

เหมาะสำหรับนิสิตที่ต้องการทำความเข้าใจพื้นฐานก่อนเรียน OOP เปรียบเทียบกับการทำการทดลองแบบทำทีละขั้นตอน (step-by-step) โดยไม่จัดระบบ

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_basic.py การกระพริบ LED แบบ Procedural สัญญาณไฟบอกสถานะเครื่อง
02_basic_loop.py การใช้ loop พื้นฐาน การวัดค่าซ้ำๆ ระหว่างทดลอง
02_toggle.py การสลับสถานะ LED สลับโหมดการทำงาน
03_Potentiometer.py การอ่านค่า ADC จาก Potentiometer จำลองการอ่านค่าจากเซ็นเซอร์
03_twoLed.py ควบคุม LED สองดวง แสดงสถานะปกติ/เตือน
04_PWM_OUT.py การใช้ PWM output ควบคุมความเร็วปั๊ม
04_twoLed_infiniteLoop.py LED กับ infinite loop การตรวจวัดอย่างต่อเนื่อง

แนะนำ: ศึกษาก่อนเริ่มเรียน OOP เพื่อเข้าใจความแตกต่าง

02_advanced_oop/ - แนวคิด OOP ขั้นสูง (Advanced OOP Concepts)

เวลาที่ใช้ศึกษา: ประมาณ 2 ชั่วโมง Estimated study time: ~2 hours

เนื้อหาขั้นสูงสำหรับเตรียมพร้อมสัปดาห์ที่ 2 เรียนรู้การใช้หลาย objects ทำงานร่วมกัน เปรียบเสมือนการประกอบอุปกรณ์หลายชิ้นเข้าด้วยกันเป็นระบบไทเทรชันอัตโนมัติ

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
02a_two_objects.py การใช้หลาย Objects ทำงานร่วมกัน ใช้ LED + Button ด้วยกัน
02b_adding_buzzer.py เพิ่ม Buzzer เข้ากับระบบ เสียงเตือนเมื่อใกล้จุดสมมูล
02c_titration_alert_system.py ระบบแจ้งเตือนสำหรับไทเทรชัน ระบบตรวจจับจุดสมมูล
02_buzzer_class.py คลาสสำหรับ Buzzer พร้อมเสียงต่างๆ เสียงแจ้งเตือนหลายรูปแบบ
03_preparing_for_week2.py เตรียมพร้อมสำหรับสัปดาห์ที่ 2 พื้นฐาน Inheritance
06_adc_sensor_class.py คลาสสำหรับเซ็นเซอร์ ADC อ่านค่า pH probe
06_comparing_styles.py เปรียบเทียบ Procedural vs OOP เข้าใจข้อดีของ OOP

แนะนำ: ศึกษาหลังจากเข้าใจเนื้อหาหลักของ Week 1 แล้ว

03_exercises/ - แบบฝึกหัดเพิ่มเติม (Additional Practice Exercises)

เวลาที่ใช้ศึกษา: ประมาณ 2-3 ชั่วโมง Estimated study time: ~2-3 hours

แบบฝึกหัดสำหรับฝึกฝนเพิ่มเติม มีทั้งไฟล์โจทย์ (_starter) และเฉลย (_solution) การฝึกเขียนโค้ดเหมือนกับการฝึกทำการทดลอง ยิ่งฝึกมากยิ่งชำนาญ

ไฟล์อยู่ใน: 03_exercises/exercises/

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
ex01_status_led_starter.py โจทย์: สร้างคลาส StatusLED ไฟแสดงสถานะการทดลอง
ex01_status_led_solution.py เฉลย: คลาส StatusLED -
ex02_potentiometer_starter.py โจทย์: สร้างคลาส Potentiometer จำลอง pH sensor
ex02_potentiometer_solution.py เฉลย: คลาส Potentiometer -
ex03_temp_sensor_starter.py โจทย์: สร้างคลาส TemperatureSensor การแก้ค่า pH ตามอุณหภูมิ
ex03_temp_sensor_solution.py เฉลย: คลาส TemperatureSensor -

วิธีใช้:

  1. เปิดไฟล์ _starter.py และลองทำโจทย์
  2. ถ้าติดปัญหา ดูคำใบ้ในไฟล์
  3. เปรียบเทียบกับ _solution.py หลังจากทำเสร็จ

04_hardware/ - โมดูลเฉพาะฮาร์ดแวร์ (Hardware-Specific Modules)

เวลาที่ใช้ศึกษา: ประมาณ 1-2 ชั่วโมง Estimated study time: ~1-2 hours

ตัวอย่างการใช้งานฮาร์ดแวร์เฉพาะทางบนบอร์ด TitraLab แต่ละโฟลเดอร์ย่อยมีตัวอย่างสำหรับอุปกรณ์แต่ละชนิด

Buzzer/ - ลำโพง Buzzer

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_song.py เล่นเพลงด้วย Buzzer เสียงแจ้งเตือนจุดสมมูล

DS18B20/ - เซ็นเซอร์อุณหภูมิ

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_readTemp.py อ่านอุณหภูมิพื้นฐาน วัดอุณหภูมิสารละลาย
02_temp_sensor_class.py คลาส TemperatureSensor แบบละเอียด ชดเชยค่า pH ตามอุณหภูมิ

SDCard/ - การ์ด SD

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_test_SDCard.py อ่าน-เขียนข้อมูลลง SD Card บันทึกข้อมูล titration curve

TFT/ - จอแสดงผล TFT

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_test_display.py ทดสอบจอ TFT พื้นฐาน แสดงค่า pH แบบ real-time
02_temperature.py แสดงอุณหภูมิบนจอ แสดงข้อมูลระหว่างทดลอง

DAC/ - Digital-to-Analog Converter [Optional/เสริม]

หมายเหตุ: เนื้อหาเสริม ไม่จำเป็นต้องใช้ในหลักสูตรหลัก

ไฟล์ คำอธิบาย ความเชื่อมโยงกับเคมี
01_dac_basics.py พื้นฐาน DAC - กำหนดระดับแรงดัน สัญญาณอ้างอิงสำหรับสอบเทียบ
02_dac_waveform.py สร้างคลื่นสัญญาณต่างๆ ใช้ใน Cyclic Voltammetry

05_reference/ - เอกสารอ้างอิง (Reference Materials)

เวลาที่ใช้ศึกษา: ใช้เมื่อต้องการ Estimated study time: Use as needed

เอกสารอ้างอิงสำหรับทบทวนและค้นหาข้อมูลเมื่อติดปัญหา

ไฟล์ คำอธิบาย
01_self_explained.py อธิบาย self อย่างละเอียด - หัวใจสำคัญของ OOP
07_common_mistakes.py ข้อผิดพลาดที่พบบ่อยใน OOP พร้อมวิธีแก้ไข

ตารางอ้างอิงขา GPIO ของบอร์ด TitraLab (GPIO Pin Reference)

ขา GPIO มาตรฐานสำหรับบอร์ด TitraLab (อ้างอิงจาก pins.py):

LEDs - ไฟ LED แสดงสถานะ

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO2 LED_RED LED สีแดง (Red LED)
GPIO4 LED_GREEN LED สีเขียว (Green LED)

Buttons - ปุ่มกด (Input only, ไม่มี internal pull-up)

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO34 BUTTON1 ปุ่มกด 1 (Button 1)
GPIO35 BUTTON2 ปุ่มกด 2 (Button 2)
GPIO39 BUTTON3 ปุ่มกด 3 (Button 3)

Sensors - เซ็นเซอร์

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO16 DS18B20_PIN เซ็นเซอร์อุณหภูมิ DS18B20 (OneWire)
GPIO32 PH_PIN เซ็นเซอร์ pH (ADC1 — ใช้ขาเดียวกับ POT1 ทีละอย่าง, ห้ามใช้ GPIO25)
GPIO32 POT1_PIN Potentiometer 1 (ADC)
GPIO33 POT2_PIN Potentiometer 2 (ADC)

Actuators - อุปกรณ์ขับเคลื่อน (PWM output)

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO26 BUZZER_PIN ลำโพง Buzzer (PWM)
GPIO21 PUMP_PIN ปั๊มสำหรับไทเทรชัน (PWM)

SD Card (SoftSPI)

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO19 SD_MISO SD Card MISO
GPIO23 SD_MOSI SD Card MOSI
GPIO18 SD_SCK SD Card Clock
GPIO5 SD_CS SD Card Chip Select

TFT Display (SPI Bus 1)

ขา GPIO ค่าคงที่ คำอธิบาย
GPIO14 TFT_SCK TFT SPI Clock
GPIO13 TFT_MOSI TFT SPI Data
GPIO27 TFT_DC TFT Data/Command
GPIO15 TFT_CS TFT Chip Select
GPIO0 TFT_RST TFT Reset

หมายเหตุ:

  • ห้ามใช้ GPIO16 สำหรับ LED (สงวนไว้สำหรับ DS18B20)
  • ห้ามใช้ GPIO5 สำหรับ LED/PWM (สงวนไว้สำหรับ SD Card CS)

เส้นทางการเรียนรู้ที่แนะนำ (Suggested Learning Path)

สถานการณ์ที่ 1: ยังไม่เข้าใจ OOP (New to OOP)

1. เริ่มที่ 01_procedural/       --> ทำความเข้าใจโค้ดพื้นฐาน (~1 ชม.)
2. กลับไปศึกษา core/            --> เข้าใจแนวคิด OOP (~2 ชม.)
3. ลองทำ 03_exercises/          --> ฝึกฝนด้วยตนเอง (~2-3 ชม.)

สถานการณ์ที่ 2: เข้าใจ OOP แล้ว ต้องการฝึกเพิ่ม (Want more practice)

1. ทำ 03_exercises/              --> ฝึกฝนทุกแบบฝึกหัด (~2-3 ชม.)
2. ศึกษา 02_advanced_oop/        --> เรียนรู้แนวคิดขั้นสูง (~2 ชม.)

สถานการณ์ที่ 3: ต้องการสร้างโปรเจกต์ (Building a project)

1. ศึกษา 04_hardware/            --> เลือกฮาร์ดแวร์ที่ต้องการ (~1-2 ชม.)
2. ใช้ 05_reference/             --> ค้นหาข้อมูลเมื่อติดปัญหา

สถานการณ์ที่ 4: เตรียมพร้อมสำหรับ Week 2 (Preparing for Week 2)

1. ทบทวน 05_reference/           --> แก้ไขข้อผิดพลาดที่พบบ่อย
2. ศึกษา 02_advanced_oop/        --> เข้าใจ Inheritance เบื้องต้น (~2 ชม.)

ลิงก์ด่วนไปยังไฟล์สำคัญ (Quick Links to Key Files)

หัวข้อ ไฟล์ คำอธิบาย
OOP Introduction ../core/01_intro_oop.py แนะนำแนวคิด OOP
LED Class พื้นฐาน ../core/02_led_class.py ตัวอย่าง Class แรก
Button Class ../core/03_button_class.py การจัดการปุ่มกดแบบ OOP
Temperature Sensor ../core/04_temp_sensor_class.py คลาสเซ็นเซอร์อุณหภูมิ
Display Basics ../core/05_display_basics.py พื้นฐานการแสดงผลบนจอ TFT
Combined Example ../core/06_combined_example.py ตัวอย่างการใช้หลายคลาสร่วมกัน
อธิบาย self ./05_reference/01_self_explained.py เข้าใจ self อย่างลึกซึ้ง
ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย ./05_reference/07_common_mistakes.py หลีกเลี่ยงข้อผิดพลาด
เปรียบเทียบ Styles ./02_advanced_oop/06_comparing_styles.py Procedural vs OOP
ADC Sensor Class ./02_advanced_oop/06_adc_sensor_class.py การอ่านค่า ADC แบบ OOP

คำแนะนำสำหรับการศึกษาด้วยตนเอง (Self-Study Tips)

  1. ลงมือทำจริง - อย่าแค่อ่านโค้ด ให้พิมพ์และรันโค้ดด้วยตัวเอง
  2. แก้ไขและทดลอง - ลองเปลี่ยนค่าต่างๆ เพื่อดูผลลัพธ์
  3. ทำแบบฝึกหัดก่อนดูเฉลย - พยายามทำเองก่อน แล้วค่อยเปรียบเทียบ
  4. จดบันทึก - เขียนสิ่งที่เรียนรู้และข้อสงสัย
  5. ถามเมื่อไม่เข้าใจ - ติดต่อผู้สอนหรือเพื่อนร่วมชั้น
  6. เชื่อมโยงกับเคมี - นึกถึงการประยุกต์ใช้ในการทดลองไทเทรชัน

ความช่วยเหลือเพิ่มเติม (Additional Help)

หากมีข้อสงสัย สามารถ:

  • ศึกษา README.md หลักของ Week 1: ../README.md
  • ดูตัวอย่างใน ../core/
  • ติดต่อผู้สอนในคาบเรียนหรือช่องทางที่กำหนด

ขอให้สนุกกับการเรียนรู้! Happy Learning!