Câu hỏi tự luận Công nghệ 12 Điện - Điện tử Kết nối Bài 25: Bo mạch lập trình vi điều khiển

PHẦN HAI. CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ

CHƯƠNG IX. VI ĐIỀU KHIỂN

BÀI 25. BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN

(14 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Nhiệm vụ của bo mạch là gì?

Trả lời: 

Bo mạch (mạch in) có nhiều nhiệm vụ quan trọng trong các thiết bị điện tử, bao gồm:

- Kết nối các linh kiện: cung cấp các đường dẫn điện để kết nối các linh kiện như vi điều khiển, cảm biến, và thiết bị ngoại vi.

- Cung cấp nguồn điện: thường bao gồm các mạch phân phối nguồn điện cho các linh kiện khác nhau.

- Xử lý tín hiệu: có thể chứa các mạch xử lý tín hiệu, giúp chuyển đổi và điều chỉnh tín hiệu từ các cảm biến hoặc thiết bị đầu vào.

- Tích hợp các chức năng: có thể tích hợp nhiều chức năng khác nhau, như giao tiếp, điều khiển động cơ, hoặc truyền thông không dây.

- Bảo vệ linh kiện: một số bo mạch có các mạch bảo vệ chống quá tải, ngắn mạch, hoặc các yếu tố môi trường khác.

Câu 2: Kể tên các loại vi điều khiển phổ biến hiện nay?

Trả lời: 

- Arduino: Một trong những vi điều khiển phổ biến nhất, dễ sử dụng cho người mới bắt đầu.

- PIC (Peripheral Interface Controller): Được phát triển bởi Microchip, nổi tiếng với hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.

- AVR: Cũng được phát triển bởi Atmel, nổi bật với khả năng lập trình dễ dàng và tốc độ cao.

- ESP8266/ESP32: Vi điều khiển có tích hợp Wi-Fi, thường được sử dụng trong các ứng dụng IoT.

- STM32: Vi điều khiển 32-bit dựa trên kiến trúc ARM, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp và nhúng.

- MSP430: Vi điều khiển tiết kiệm năng lượng của Texas Instruments, phù hợp cho các ứng dụng di động.

- Raspberry Pi Pico: Vi điều khiển dựa trên kiến trúc ARM, dễ dàng lập trình và tích hợp với nhiều dự án.

Câu 3: Mô tả cấu trúc cơ bản của một bo mạch lập trình vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Nêu các thành phần chính của một mạch lập trình vi điều khiển?

Trả lời: 

2. THÔNG HIỂU (4 CÂU)

Câu 1: Giải thích nguyên lý hoạt động của một vi điều khiển trong một ứng dụng thực tế?

Trả lời: 

- Nhận tín hiệu đầu vào: Vi điều khiển nhận dữ liệu từ các cảm biến hoặc thiết bị đầu vào (như nút nhấn, cảm biến nhiệt độ, v.v.).

- Xử lý dữ liệu: Dữ liệu đầu vào được chuyển đến bộ xử lý trung tâm (CPU) của vi điều khiển. Tại đây, vi điều khiển thực hiện các phép toán và logic dựa trên chương trình đã được lập trình sẵn.

- Ra quyết định: Sau khi xử lý, vi điều khiển sẽ đưa ra quyết định dựa trên dữ liệu. Ví dụ, nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng, vi điều khiển có thể quyết định bật quạt.

- Gửi tín hiệu đầu ra: Vi điều khiển gửi tín hiệu đến các thiết bị đầu ra (như đèn LED, động cơ, màn hình, v.v.) để thực hiện hành động tương ứng với quyết định đã đưa ra.

- Phản hồi và điều chỉnh: Vi điều khiển liên tục thu thập dữ liệu từ các cảm biến để điều chỉnh hành động của nó trong thời gian thực.

Câu 2: So sánh sự khác biệt giữa vi điều khiển và vi xử lý?

Trả lời: 

Câu 3: Nêu và giải thích các tín hiệu đầu vào và đầu ra của vi điều khiển?

Trả lời: 

Câu 4: Trình bày các bước lập trình cơ bản cho vi điều khiển?

Trả lời: 

3. VẬN DỤNG (3 CÂU)

Câu 1: Nêu các bước để tạo một mạch đơn giản sử dụng vi điều khiển để điều khiển đèn LED?

Trả lời: 

Bước 1: Xác định yêu cầu

Mục tiêu là điều khiển bật/tắt đèn LED bằng vi điều khiển.

Bước 2: Chọn linh kiện

+ Vi điều khiển: Arduino, PIC, hoặc AVR.

+ Đèn LED: 1 chiếc.

+ Điện trở: 220Ω để hạn chế dòng điện cho LED.

+ Nguồn điện: Nguồn phù hợp cho vi điều khiển (thường là 5V).

Bước 3: Thiết kế mạch

+ Kết nối chân GPIO của vi điều khiển với đèn LED qua điện trở.

+ Kết nối chân GND của LED với GND của vi điều khiển.

Bước 4: Lập trình

Viết mã để điều khiển chân GPIO bật hoặc tắt LED.

Bước 5: Kiểm tra:

Nạp chương trình vào vi điều khiển và kiểm tra hoạt động của LED.

Câu 2: Mô tả cách sử dụng cảm biến nhiệt độ với vi điều khiển để giám sát nhiệt độ trong một phòng?

Trả lời: 

Câu 3: Giải thích cách thức giao tiếp giữa vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi?

Trả lời: 

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Phân tích một ứng dụng thực tế của vi điều khiển trong đời sống hàng ngày và nêu những lợi ích của nó?

Trả lời: 

- Ứng dụng: Hệ thống điều khiển nhiệt độ trong nhà (Smart Thermostat)

- Mô tả: Vi điều khiển được sử dụng trong các hệ thống điều khiển nhiệt độ thông minh để theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ trong nhà một cách tự động. Hệ thống này có thể kết nối với cảm biến nhiệt độ và điều chỉnh hệ thống sưởi ấm hoặc làm mát dựa trên nhu cầu.

- Lợi ích:

+ Tiết kiệm năng lượng: Giúp giảm tiêu thụ năng lượng bằng cách điều chỉnh nhiệt độ theo thói quen sinh hoạt của người dùng.

+ Tăng cường sự tiện nghi: Cung cấp môi trường sống thoải mái hơn bằng cách duy trì nhiệt độ ổn định.

+ Điều khiển từ xa: Người dùng có thể điều khiển hệ thống qua ứng dụng di động, giúp quản lý nhiệt độ từ xa.

+ Tự động hóa: Hệ thống có thể tự động điều chỉnh nhiệt độ dựa trên thời gian hoặc điều kiện thời tiết, giảm thiểu sự can thiệp của con người.

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

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