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

PHẦN II. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

CHỦ ĐỀ 9. 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? Nêu định nghĩa?

Trả lời: 

Vi điều khiển (Microcontroller) là một loại vi mạch tích hợp có khả năng thực hiện các chức năng điều khiển và xử lý tín hiệu. Nó thường bao gồm bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ (RAM, ROM), và các cổng vào/ra (I/O) trong cùng một chip, cho phép nó điều khiển các thiết bị và thực hiện các tác vụ tự động.

Câu 2: Liệt kê các loại vi điều khiển phổ biến hiện nay?

Trả lời: 

- 8051: Một trong những vi điều khiển cổ điển, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhúng.

- PIC: Vi điều khiển của Microchip, nổi tiếng với tính linh hoạt và dễ sử dụng.

- AVR: Vi điều khiển do Atmel phát triển, phổ biến trong các ứng dụng Arduino.

- ARM Cortex-M: Dòng vi điều khiển dựa trên kiến trúc ARM, được sử dụng trong nhiều thiết bị IoT.

- MSP430: Vi điều khiển của Texas Instruments, nổi bật với khả năng tiết kiệm năng lượng.

Câu 3: Nêu các thành phần chính của một vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Tín hiệu vào trong sơ đồ chức năng của vi điều khiển có vai trò 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: 

- Vi điều khiển là một hệ thống nhúng tích hợp nhiều thành phần (CPU, bộ nhớ, I/O) trong một chip, chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng điều khiển cụ thể.

- Vi xử lý (Microprocessor) chủ yếu là một CPU, không bao gồm bộ nhớ và I/O, thường cần các thành phần bên ngoài để hoạt động. Vi xử lý thường được sử dụng trong máy tính và các hệ thống phức tạp hơn.

Câu 2: Phân tích các ứng dụng của vi điều khiển trong đời sống hàng ngày?

Trả lời: 

- Thiết bị gia dụng thông minh: Vi điều khiển được sử dụng trong điều hòa không khí, tủ lạnh, và máy giặt để tự động hóa và tiết kiệm năng lượng.

- Hệ thống điều khiển tự động: Trong ô tô, vi điều khiển giúp điều khiển động cơ, hệ thống phanh và cảm biến an toàn.

- Thiết bị y tế: Vi điều khiển được sử dụng trong máy đo huyết áp, máy theo dõi nhịp tim và các thiết bị y tế khác.

- Đồ chơi điện tử: Nhiều đồ chơi thông minh sử dụng vi điều khiển để thực hiện các chức năng tương tác.

Câu 3: Nêu vai trò của bộ xử lý trung tâm trong sơ đồ chức năng của vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Tại sao bộ nhớ lại quan trọng trong một hệ thống vi điều khiển?

Trả lời: 

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Hãy mô tả một ứng dụng cụ thể của vi điều khiển trong ngành công nghiệp và phân tích tác động của nó?

Trả lời: 

- Ứng dụng: Hệ thống điều khiển tự động trong dây chuyền sản xuất.

- Mô tả: Vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các thiết bị như băng chuyền, robot hàn, và máy cảm biến trong dây chuyền sản xuất. Chúng nhận tín hiệu từ các cảm biến để xác định trạng thái của sản phẩm và điều chỉnh hoạt động của máy móc.

- Tác động:

+ Tăng năng suất: Vi điều khiển giúp tự động hóa quy trình sản xuất, giảm thiểu thời gian dừng máy.

+ Giảm lỗi: Tự động hóa giúp giảm thiểu sai sót do con người, cải thiện chất lượng sản phẩm.

+ Tiết kiệm chi phí: Giảm chi phí lao động và tăng hiệu quả sử dụng tài nguyên.

Câu 2: Nếu em thiết kế một hệ thống điều khiển tự động, em sẽ sử dụng loại vi điều khiển nào và lý do tại sao?

Trả lời: 

Lựa chọn: ARM Cortex-M.

Lý do:

+ Hiệu suất cao: Cortex-M có khả năng xử lý nhanh và hiệu quả cho các ứng dụng điều khiển.

+ Tiết kiệm năng lượng: Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu tiêu thụ điện năng thấp.

+ Khả năng mở rộng: Có nhiều tùy chọn về bộ nhớ và các giao thức giao tiếp, giúp dễ dàng mở rộng trong tương lai.

+ Cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ: Nhiều tài liệu và hỗ trợ từ cộng đồng, giúp việc phát triển dễ dàng hơn.

Câu 3: Trình bày quy trình hoạt động của một vi điều khiển từ khi nhận tín hiệu vào đến khi xuất tín hiệu ra?

Trả lời: 

Câu 4: Hãy phân tích cách mà vi điều khiển đã cải thiện hiệu quả trong các thiết bị gia dụng?

Trả lời: 

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Phân tích các thách thức mà vi điều khiển phải đối mặt trong tương lai và đề xuất giải pháp?

Trả lời: 

*Thách thức:

+ Tăng cường bảo mật: Với sự phát triển của IoT, vi điều khiển dễ bị tấn công từ xa.

+ Tiêu thụ năng lượng: Cần tối ưu hóa hơn nữa để phù hợp với các ứng dụng yêu cầu tiết kiệm năng lượng.

+ Khả năng tương thích: Các chuẩn kết nối và giao thức mới liên tục phát triển, gây khó khăn cho việc tích hợp.

*Giải pháp:

+ Nâng cao bảo mật: Áp dụng các phương pháp mã hóa và xác thực mạnh mẽ.

+ Nghiên cứu và phát triển công nghệ tiết kiệm năng lượng: Tìm kiếm các vật liệu và kỹ thuật mới giúp giảm tiêu thụ năng lượng.

+ Phát triển tiêu chuẩn mở: Khuyến khích việc sử dụng các giao thức và tiêu chuẩn mở để đảm bảo khả năng tương thích giữa các thiết bị.

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

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