Giáo án điện tử Công nghệ 12 Điện - Điện tử Cánh diều Bài 25: Bo mạch lập trình vi điều khiển

CHÀO ĐÓN CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MÔN CÔNG NGHỆ

KHỞI ĐỘNG

Hình 25.1. Bo mạch lập trình Adruino Uno

Hình 25.1 là bo mạch lập trình Arduino Uno có vi điều khiển AVR Atmega.

Em hãy cho biết sự khác nhau giữa bo mạch lập trình vi điều khiển và vi điều khiển.

Vi điều khiển

Bo mạch lập trình vi điều khiển

• Là một mạch tích hợp (IC).
• Gồm CPU, bộ nhớ, cổng I/O và các thiết bị ngoại vi khác.
• Có thể thực hiện các phép toán, logic và giao tiếp với các thiết bị khác, thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử nhúng (máy tính xách tay, xe hơi...).
• Là một bảng mạch in (PCB).
• Chứa vi điều khiển và các thành phần hỗ trợ khác.
• Cho phép người dùng dễ dàng kết nối vi điều khiển với các thiết bị ngoại vi khác và lập trình vi điều khiển để thực hiện các chức năng cụ thể.

BÀI 25: BO MẠCH LẬP TRÌNH

VI ĐIỀU KHIỂN

II

NỘI DUNG BÀI HỌC

Cấu trúc, ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển

Công cụ lập trình của một bo mạch lập trình vi điều khiển

I

CẤU TRÚC, ỨNG DỤNG CỦA BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN

Hãy mô tả cấu trúc của bo mạch lập trình vi điều khiển.

Đọc nội dung mục I.1. trong SGK và trả lời câu hỏi

1. Cấu trúc

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Hình 25.2. Cấu trúc bo mạch lập trình vi điều khiển

Bo mạch lập trình vi điều khiển bao gồm vi điều khiển là khối trung tâm cùng các khối hỗ trợ như khối nguồn, khối chỉ thị, khối truyền thông, kết nối tín hiệu vào/ ra,... (Hình 25.2).

Nêu chức năng của từng thành phần trong sơ đồ cấu trúc của bo mạch lập trình vi điều khiển

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Khối nguồn: cung cấp điện cho bo mạch làm việc, thông thường nguồn được cấp qua cổng USB hoặc nguồn ngoài.

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Khối truyền thông: kết nối với máy tính để nạp chương trình và giao tiếp với máy tính qua cổng USB.

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Khối tạo dao động: sử dụng dao động thạch anh có tần số rất lớn, hàng chục MHz để tạo xung nhịp.

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Các LED chỉ thị: chỉ thị trạng thái của bo mạch như báo trạng thái cấp nguồn, báo trạng thái truyền và nhận dữ liệu trên cổng truyền thông,...

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Cổng đầu vào/ra tín hiệu tương tự: nhận và đưa tín hiệu tương tự tới các thiết bị bên ngoài như cảm biến, loa,...

Khối nguồn

Vi điều khiển

Các LED chỉ thị

Khối truyền thông

Khối tạo

dao động

Cổng vào/ra

tương tự

Cổng vào/ra số

Cổng đầu vào/ra tín hiệu số: nhận tín hiệu số và đưa tín hiệu xử lí số tới các thiết bị bên ngoài.

1. Bo mạch lập trình vi điều khiển thường được sử dụng ở đâu?

2. Nêu một số ví dụ ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino.

Đọc nội dung mục I.2. trong SGK và trả lời câu hỏi

2. Ứng dụng

Được sử dụng trong các bộ điều khiển lập trình được ứng dụng rộng rãi trong các máy sản xuất và phục vụ đời sống:

Điều khiển tín hiệu đèn giao thông

Thiết bị giám sát điện năng tiêu thụ

Bộ điều khiển tốc độ động cơ - biến tần

Một số ví dụ ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino.

Ứng dụng bo mạch lập trình vi điều khiển để bật tắt tự động hệ thống sưởi ấm gia cầm trong mùa lạnh.

Một số ví dụ ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino.

Ứng dụng bo mạch lập trình Arudino Micro để điều khiển máy bay không người lái.

Một số ví dụ ứng dụng của bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino.

Ứng dụng Arduino Uno để đo khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm.

II

CÔNG CỤ LẬP TRÌNH CỦA MỘT BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN

1. Công cụ để lập trình cho bo mạch lập trình vi điều khiển là gì?

2. Hãy cho biết cấu trúc công cụ lập trình của một bo mạch lập trình vi điều khiển.

Đọc nội dung mục II. trong SGK và trả lời các câu hỏi:

Công cụ để lập trình cho bo mạch lập trình vi điều khiển là một phần mềm.

Mỗi loại sử dụng một phần mềm lập trình riêng

Được cài đặt trên máy tính để lập chương trình và nạp chương trình vào bo mạch vi điều khiển qua cổng truyền thông.

Công cụ

Cấu trúc

Soạn thảo văn bản, dùng để viết code.

Editor

Tìm kiếm và sửa lỗi phát sinh khi xây dựng chương trình.

Debugger

Biên dịch code thành ngôn ngữ mà vi điều khiển có thể hiểu và thực thi code theo yêu cầu.

Compiler / interpreter

Ví dụ - Giao diện màn hình của phần mềm Arduino IDE

Vùng 1: Thanh menu (menu bar), bao gồm các tuỳ chọn thiết lập cho phần mềm Arduino và cho các phác thảo (sketch) đang thực hiện.

Vùng 2: là thanh biểu tượng (symbol bar), bao gồm các nút:

• Nhấn xác thực (verify): biên dịch bản phác thảo (sketch)
• Tải lên (upload): nạp sketch vào bo mạch
• Tạo mới (new): tạo sketch mới
• Mở (open): mở sketch,
• Lưu (save): lưu sketch
• Màn hình truyền thông nối tiếp (serial monitor): mở cổng truyền thông (serial port).

Vùng 3: vùng để soạn thảo chương trình (code) cho sketch.

Vùng 4: vùng hiển thị thông tin khi biên dịch, hiển thị quá trình nạp sketch và các thông báo lỗi khi biên dịch sketch (nếu có).

Bảng 25.1 Một số câu lệnh cơ bản thường sử dụng trong phần mềm Arduino IDE

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