Câu hỏi tự luận Công nghệ 12 Điện - Điện tử Cánh diều Bài 25: Bo mạch lập trình vi điều khiển
Bộ câu hỏi tự luận Công nghệ 12 - Điện - Điện tử (Cánh diều). Câu hỏi và bài tập tự luận Bài 25: Bo mạch lập trình vi điều khiển. Bộ tài liệu tự luận này có 4 mức độ: Nhận biết, thông hiểu, vận dụng và vận dụng cao. Phần tự luận này sẽ giúp học sinh hiểu sâu, sát hơn về môn học Công nghệ 12 cánh diều.
Xem: => Giáo án Công nghệ 12 Điện - điện tử cánh diều
PHẦN II. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
CHỦ ĐỀ 9. VI ĐIỀU KHIỂN
BÀI 25: BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN
(15 CÂU)
1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)
Câu 1: Bo mạch lập trình vi điều khiển là gì? Vẽ cấu trúc của bo mạch lập trình điều khiển?
Trả lời:
Bo mạch lập trình vi điều khiển (Microcontroller Development Board) là một bảng mạch điện tử được thiết kế để hỗ trợ việc lập trình và phát triển ứng dụng cho vi điều khiển. Nó cung cấp các thành phần và giao diện cần thiết để kết nối vi điều khiển với máy tính và các thiết bị ngoại vi khác. Thay vì phải tự thiết kế và chế tạo mạch điện phức tạp, người dùng có thể sử dụng bo mạch lập trình để dễ dàng thử nghiệm, lập trình và gỡ lỗi cho vi điều khiển.
*Cấu trúc bo mạch lập trình điều khiển:
Câu 2: Liệt kê các thành phần chính của một bo mạch lập trình vi điều khiển?
Trả lời:
Một bo mạch lập trình vi điều khiển thường bao gồm các thành phần chính sau:
- Vi điều khiển (Microcontroller): Đây là thành phần trung tâm của bo mạch, chứa CPU, bộ nhớ (ROM, RAM), các cổng vào/ra (I/O), và các module ngoại vi (ADC, Timer, UART, SPI, I2C,...).
- Khối nguồn (Power Supply): Cung cấp nguồn điện ổn định cho toàn bộ bo mạch.
- Khối dao động (Oscillator): Tạo ra xung nhịp cho vi điều khiển hoạt động.
- Giao diện lập trình (Programming Interface): Cho phép kết nối bo mạch với máy tính để nạp chương trình vào vi điều khiển (ví dụ: cổng USB, cổng JTAG).
- Các cổng vào/ra (I/O Ports): Cho phép kết nối vi điều khiển với các thiết bị ngoại vi như cảm biến, động cơ, đèn LED,...
- Các thành phần hỗ trợ khác: Các nút nhấn, đèn LED, điện trở, tụ điện,... để hỗ trợ việc thử nghiệm và phát triển ứng dụng.
Câu 3: Nêu ứng dụng phổ biến của bo mạch lập trình vi điều khiển trong đời sống?
Trả lời:
Câu 4: Arduino IDE là gì? Nêu vai trò của nó trong lập trình vi điều khiển?
Trả lời:
2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)
Câu 1: Giải thích cấu trúc cơ bản của một bo mạch lập trình vi điều khiển?
Trả lời:
- Vi điều khiển: Là bộ não của bo mạch, thực hiện các lệnh được lập trình.
- Khối nguồn: Cung cấp điện áp ổn định cho vi điều khiển và các thành phần khác.
- Khối dao động: Tạo ra xung clock để đồng bộ hoạt động của vi điều khiển.
- Giao diện lập trình: Kết nối với máy tính để nạp chương trình.
- Các cổng I/O: Kết nối với các thiết bị ngoại vi.
- Các thành phần hỗ trợ: Hỗ trợ hoạt động của vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi.
=> Tất cả các thành phần này phối hợp với nhau để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, cho phép người dùng lập trình và điều khiển các thiết bị điện tử.
Câu 2: Phân tích các ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển trong lĩnh vực tự động hóa?
Trả lời:
- Điều khiển robot: Vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các động cơ, cảm biến, và các bộ phận khác của robot.
- Tự động hóa dây chuyền sản xuất: Vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các máy móc, thiết bị trong dây chuyền sản xuất, giúp tăng năng suất và giảm chi phí.
- Hệ thống giám sát và điều khiển: Vi điều khiển được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị dựa trên dữ liệu đó.
Câu 3: Nêu các công cụ cần thiết để lập trình một bo mạch vi điều khiển?
Trả lời:
Câu 4: So sánh sự khác biệt giữa lập trình vi điều khiển và lập trình máy tính thông thường?
Trả lời:
3. VẬN DỤNG (4 CÂU)
Câu 1: Hãy mô tả cách sử dụng Arduino IDE để lập trình một bo mạch vi điều khiển và nêu các bước chính?
Trả lời:
- Cài đặt Arduino IDE: Tải và cài đặt phần mềm Arduino IDE từ trang web chính thức của Arduino.
- Kết nối bo mạch: Kết nối bo mạch Arduino với máy tính bằng cáp USB.
- Chọn bo mạch và cổng COM: Trong Arduino IDE, vào Tools > Board và chọn loại bo mạch Arduino bạn đang sử dụng (ví dụ: Arduino Uno). Sau đó, vào Tools > Port và chọn cổng COM mà bo mạch được kết nối (ví dụ: COM3, COM4...).
- Viết code: Soạn thảo chương trình bằng ngôn ngữ C/C++ trong cửa sổ soạn thảo của Arduino IDE.
- Biên dịch code: Nhấn nút "Verify" (biểu tượng dấu tích) để kiểm tra lỗi cú pháp và biên dịch code thành mã máy.
- Nạp chương trình: Nhấn nút "Upload" (biểu tượng mũi tên sang phải) để nạp chương trình đã biên dịch vào bo mạch Arduino.
- Kiểm tra kết quả: Quan sát hoạt động của bo mạch và các thiết bị ngoại vi được kết nối.
Câu 2: Hãy nêu một ví dụ cụ thể về ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển trong dự án thực tế và phân tích cách thức hoạt động?
Trả lời:
Câu 3: Trình bày cách kết nối các cảm biến với bo mạch lập trình vi điều khiển và nêu ứng dụng của chúng?
Trả lời:
4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)
Câu 1: Phân tích các thách thức trong việc lập trình bo mạch vi điều khiển và đề xuất giải pháp khắc phục?
Trả lời:
Vấn đề | Tình trạng | Cách khắc phục |
Hạn chế về tài nguyên | Vi điều khiển có bộ nhớ và tốc độ xử lý hạn chế. | Sử dụng thuật toán tối ưu, lựa chọn vi điều khiển phù hợp với yêu cầu. |
Khó khăn trong gỡ lỗi | Gỡ lỗi trong lập trình vi điều khiển phức tạp hơn so với lập trình máy tính thông thường. | Sử dụng các công cụ gỡ lỗi (debugger), mô phỏng, và kiểm tra từng phần code. |
Tính tương thích | Các vi điều khiển khác nhau có kiến trúc và tập lệnh khác nhau. | Tìm hiểu kỹ datasheet của vi điều khiển, sử dụng các thư viện hỗ trợ. |
Xử lý thời gian thực | Nhiều ứng dụng yêu cầu xử lý tín hiệu theo thời gian thực. | Sử dụng hệ điều hành thời gian thực (RTOS), lập trình ngắt. |
----------------------------------
----------------------- Còn tiếp -------------------------
=> Giáo án Công nghệ 12 Điện - điện tử Cánh diều bài 25: Bo mạch lập trình vi điều khiển