Giáo án chuyên đề Công nghệ 12 Điện - Điện tử Kết nối Bài 6: Dự án Hệ thống phát hiện người bấm chuông trước

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm: thống nhất kế hoạch nghiên cứu theo mẫu đã cho ở Bảng 5.2 ( trang 26, 27 SGK).

- GV cho các nhóm HS tiến hành các hoạt động nghiên cứu theo kế hoạch, có thể tham khảo nội dung mục III (trang 30, 31 SGK) và các tài liệu bổ trợ khác.

(GV có thể chiếu slide nội dung mục III và hướng dẫn HS – Bảng dưới)

 - Sau khi hoàn thành mỗi hoạt động, GV yêu cầu các nhóm báo cáo đánh giá nhanh kết quả triển khai theo các tiêu chí.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời các câu hỏi, báo cáo nhiệm vụ.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận, chuyển sang nội dung mới.

I. TRIỂN KHAI NGHIÊN CỨU

Nhiệm vụ: triển khai nghiên cứu dự án:

Hệ thống phát hiện người bấm chương trước

1. Thống nhất kế hoạch nghiên cứu.

Yêu cầu: Nêu rõ sản phẩm đầu ra của mỗi hoạt động là gì? Yêu cầu kĩ thuật cụ thể thế nào là đạt?

2. Tiến hành các hoạt động nghiên cứu theo kế hoạch.

Nhiệm vụ: Báo cáo đánh giá nhanh kết quả triển khai 

Tiêu chí:

+ Sản phẩm đầu ra: có thể lưu lại dưới dạng ảnh chụp, file báo cáo, video kết quả mô phỏng hay thử nghiệm hệ thống, file mã nguồn,...

+ Nguồn lực: đánh giá nguồn lực đã sử dụng so với kế hoạch.

+ Tiến độ: so sánh tiến độ thực tế với kế hoạch.

+ Bài học kinh nghiệm cũng như những điều chỉnh (nếu có).

CÁC KIẾN THỨC LIÊN QUAN

1. Nút bấm 4 chân

a) Cấu tạo và cơ chế hoạt động

b) Các phương pháp chống rung

- Hiện tượng nhiễu rung (bouncing): Khi người chơi bấm nút, tín hiệu lối ra ra sẽ dao động liên tục giữa mức thấp và mức cao trong một thời gian ngắn sau khi đóng/nhả nút bấm (Hình 6.3b). 

Nếu không được khắc phục sẽ gây ra nhầm lẫn trong việc xác định thời điểm bấm nút của người chơi.

- Cách khắc phục hiện tượng nhiễu rung thường sử dụng:

• Dựa trên phần cứng: sử dụng một số mạch điện tử trên Hình 6.4 để loại bỏ nhiễu trong tín hiệu ra của nút bấm trước khi đưa vào vi điều khiển.

• Dựa trên phần mềm: bổ sung một khoảng thời gian trễ đủ lớn (khoảng từ 10 ms - 100 ms. tuỳ loại nút bấm) sau khi phát hiện sự chuyển đổi trạng thái của tín hiệu vào thuật toán của chương trình.

2. Thực thi hệ thống nhúng trên bo mạch lập trình vi điều khiển

a) Sơ đồ nguyên lí và danh mục linh kiện

Bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino Uno là nền tảng nhúng thích hợp cho việc chế tạo mẫu thiết bị phát hiện người bấm chuông trước.

Bảng 6.1. Các linh liện chính cần sử dụng

Kí hiệu	Linh kiện	Số lượng
R1, R2	Điện trở 470	2
R3, R4	Điện trở 10	2
D1, D2	LED	2
S1, S2	Nút bấm	2
U1	Bo mạch lập trình Arduino Uno	1

b) Thuật toán khử nhiễu rung và phát hiện người bấm chuông trước

Về nguyên tắc, vi điều khiển cần liên tục đọc các giá trị từ hai cổng vào nối với lối ra của hai nút bấm để phát hiện sự thay đổi trạng thái của các cổng này. Khi phát hiện có sự thay đổi trạng thái và xác nhận nút bấm đã đóng, vi điều khiển sẽ bật sáng LED tương ứng cho tới khi được yêu cầu khởi động lại cho lượt chơi tiếp theo. 

c) Lắp ráp mạch điện tử và kiểm tra hoạt động của hệ thống

Các bước lắp ráp và kiểm tra hoạt động của hệ thống:

• Bước 1. Lựa chọn, chuẩn bị sẵn các linh kiện theo Bảng 6.1.

• Bước 2. Lắp ráp mạch điện và kết nối với bo mạch Arduino Uno theo sơ đồ Hình 6.7 và Bảng 6.2. Sau khi hoàn thành, mạch điện có dạng như Hình 6.8. Chú ý không bật nguồn trong quá trình lắp ráp, chỉ bật nguồn sau khi đảm bảo mạch đã được hoàn thiện theo đúng thiết kế.

• Bước 3. Dùng cáp nối cổng USB của máy tính đã được cài đặt Arduino IDE và bo mạch Arduino Uno.

• Bước 4. Mở phần mềm Arduino IDE, soạn thảo tập tin sketch cho vi điều khiển theo chương trình mẫu ở Hình 6.6b.

• Bước 5. Biên dịch và nạp chương trình.

• Bước 6. Kiểm tra hoạt động của hệ thống:

• Cho hai người cùng chơi trò chơi bấm nút, hệ thống có phát hiện chính xác người chơi bấm nút trước hay không? Ánh sáng của LED có bị nhấp nháy không?

• Hệ thống có sẵn sàng cho lượt chơi tiếp theo sau khi được khởi động lại hay không?

…………………………….