Câu hỏi tự luận Công nghệ 12 Điện - Điện tử Kết nối Bài 24: Khái quát về vi điều khiển

PHẦN HAI. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

CHƯƠNG IX. VI ĐIỀU KHIỂN

BÀI 24: KHÁI QUÁT VỀ VI ĐIỀU KHIỂN

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Vi điều khiển là gì? 

Trả lời: 

Vi điều khiển (Microcontroller) là một loại vi mạch tích hợp được thiết kế để điều khiển các thiết bị và hệ thống khác nhau. Nó thường bao gồm một bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, và các cổng vào/ra (I/O) trong cùng một chip. Vi điều khiển thường được sử dụng trong các ứng dụng nhúng, nơi mà việc điều khiển và xử lý thông tin là cần thiết.

Câu 2: Liệt kê các thành phần chính của vi điều khiển?

Trả lời: 

- Bộ xử lý trung tâm (CPU): Là thành phần chính thực hiện các phép toán và điều khiển hoạt động của vi điều khiển.

- Bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình (ROM): Lưu trữ chương trình điều khiển.

- Bộ nhớ dữ liệu (RAM): Lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình thực hiện chương trình.

- Cổng vào/ra (I/O Ports): Cho phép vi điều khiển giao tiếp với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, động cơ, và màn hình.

- Bộ chuyển đổi tín hiệu (ADC/DAC):

+ ADC (Analog to Digital Converter): Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín         hiệu số.

+ DAC (Digital to Analog Converter): Chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu  tương tự.

- Bộ định thời (Timer): Được sử dụng để tạo ra các tín hiệu thời gian hoặc đếm xung.

- Bộ điều khiển ngắt (Interrupt Controller): Quản lý các ngắt từ các thiết bị ngoại vi để xử lý tín hiệu kịp thời.

Câu 3: Nêu chức năng của bộ nhớ trong vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Việc sử dụng vi điều khiển trong đời sống hàng ngày có những lợi ích gì?

Trả lời:

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Giải thích sự khác biệt giữa vi điều khiển và vi xử lý?

Trả lời: 

Câu 2: Nêu vai trò của các chân I/O trong vi điều khiển?

Trả lời: 

- Giao tiếp với thiết bị ngoại vi: Các chân I/O cho phép vi điều khiển kết nối và giao tiếp với các cảm biến, động cơ, màn hình, và các thiết bị khác.

- Nhận dữ liệu: Chân I/O có thể nhận dữ liệu từ các thiết bị ngoại vi, cho phép vi điều khiển thu thập thông tin cần thiết để xử lý.

- Xuất dữ liệu: Chân I/O cũng có thể gửi tín hiệu điều khiển đến các thiết bị ngoại vi, giúp thực hiện các tác vụ như bật/tắt thiết bị hoặc điều chỉnh thông số.

- Tương tác với người dùng: Các chân I/O có thể kết nối với các nút bấm, đèn LED, hoặc màn hình hiển thị, cho phép người dùng tương tác với hệ thống.

Câu 3: Mô tả cách thức hoạt động của bộ chuyển đổi A/D trong vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Tại sao việc lập trình vi điều khiển lại quan trọng trong các ứng dụng điện tử?

Trả lời: 

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Cho một ví dụ cụ thể về ứng dụng của vi điều khiển trong hệ thống tự động hóa. Giải thích cách mà vi điều khiển hoạt động trong ví dụ đó?

Trả lời: 

- Ví dụ: Hệ thống điều khiển ánh sáng tự động trong nhà.

- Cách hoạt động của vi điều khiển trong ví dụ: Cảm biến ánh sáng: Hệ thống sử dụng cảm biến ánh sáng để đo độ sáng trong môi trường.

- Vi điều khiển: Vi điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng. Nếu độ sáng thấp hơn một ngưỡng xác định, vi điều khiển sẽ kích hoạt đèn LED hoặc đèn huỳnh quang.

- Cổng I/O: Vi điều khiển sử dụng các chân I/O để điều khiển tín hiệu đến đèn, bật hoặc tắt đèn dựa trên dữ liệu cảm biến.

- Tự động hóa: Hệ thống tự động điều chỉnh độ sáng đèn theo ánh sáng môi trường, tiết kiệm năng lượng và tạo sự tiện nghi cho người sử dụng.

Câu 2: Thiết kế một mạch đơn giản sử dụng vi điều khiển để điều khiển đèn LED. Nêu các bước thực hiện và lý do cho từng bước?

Trả lời: 

- Chọn linh kiện: 

+ Vi điều khiển: Chọn một vi điều khiển như Arduino hoặc PIC.

+ Đèn LED: Chọn đèn LED và điện trở phù hợp.

- Kết nối mạch:

+ Kết nối chân điều khiển của vi điều khiển với chân dương của đèn LED.

+ Kết nối chân âm của đèn LED với điện trở, sau đó nối điện trở với GND.

- Lập trình vi điều khiển: Viết mã để bật và tắt đèn LED theo chu kỳ hoặc theo điều kiện nhất định (ví dụ: khi nhấn nút).

- Kiểm tra mạch: Nguồn điện vào vi điều khiển và kiểm tra xem đèn LED có hoạt động theo mã đã lập trình hay không.

- Lý do cho từng bước:

+ Chọn linh kiện: Đảm bảo rằng linh kiện phù hợp với yêu cầu của dự án.

+ Kết nối mạch: Để đảm bảo mạch hoạt động đúng cách và an toàn cho các linh           kiện.

+ Lập trình: Để điều khiển hành vi của đèn LED theo mong muốn.

+ Kiểm tra mạch: Đảm bảo rằng mọi thứ hoạt động như dự kiến trước khi triển           khai.

Câu 3: Mô tả quy trình lập trình một vi điều khiển để điều khiển một động cơ DC?

Trả lời: 

Câu 4: Phân tích ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng vi điều khiển trong các sản phẩm tiêu dùng?

Trả lời: 

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của vi điều khiển trong một ứng dụng thực tế?

Trả lời: 

- Tốc độ xung nhịp (Clock Speed): Tốc độ xung nhịp cao hơn giúp vi điều khiển thực hiện lệnh nhanh hơn. Tuy nhiên, tốc độ cao cũng có thể dẫn đến tiêu thụ năng lượng lớn hơn.

- Bộ nhớ (Memory):

+ RAM: Dung lượng RAM ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ dữ liệu tạm thời.

+ ROM/Flash: Dung lượng bộ nhớ flash ảnh hưởng đến khả năng lưu trữ      chương trình.

- Số lượng chân (I/O Pins): Số lượng chân vào/ra ảnh hưởng đến khả năng kết nối với các cảm biến và thiết bị ngoại vi.

- Kiến trúc (Architecture):

+ Kiến trúc RISC hay CISC có thể ảnh hưởng đến hiệu suất thực thi lệnh.

+ Kiến trúc 8-bit, 16-bit, hay 32-bit cũng ảnh hưởng đến khả năng xử lý dữ liệu.

- Tính năng tích hợp (Integrated Features): Các tính năng như ADC, PWM, và giao tiếp UART/I2C có thể ảnh hưởng đến khả năng thực hiện các tác vụ phức tạp.

- Năng lượng tiêu thụ (Power Consumption): Các ứng dụng yêu cầu hiệu suất cao nhưng cũng cần tiết kiệm năng lượng, đặc biệt là trong các thiết bị di động.

----------------------------------

----------------------- Còn tiếp -------------------------