Giáo án điện tử Công nghệ 12 Điện - Điện tử Cánh diều Bài 26: Thực hành Thiết kế, lắp ráp mạch bật tắt LED sử dụng bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino Nano

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI MÔN HỌC CÔNG NGHỆ!

KHỞI ĐỘNG

Một công cụ lập trình bao gồm các phần chính nào?

Editor: soạn thảo văn bản, dùng để viết code.

Debugger: tìm kiếm và sửa lỗi phát sinh khi xây dựng chương trình.

Compiler/interpreter: biên dịch code thành ngôn ngữ mà vi điều khiển có thể hiểu và thực thi code theo yêu cầu.

BÀI 26 - THỰC HÀNH:

THIẾT KẾ, LẮP RÁP MẠCH

BẬT TẮT LED SỬ DỤNG BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO NANO.

I

NỘI DUNG BÀI HỌC

Thiết kế mạch bật tắt led sử dụng bo mạch lập trình vi điều khiển arduino nano

II

Lắp ráp mạch bật tắt led sử dụng bo mạch lập trình vi điều khiển arduino nano

II

Báo cáo và đánh giá

I

THIẾT KẾ MẠCH BẬT TẮT LED SỬ DỤNG BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO NANO

01

Vẽ sơ đồ khối điều khiển LED sử dụng bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino Nano như Hình 26.1.

Hoạt dộng theo nhóm

Máy tính

Bo mạch Arduino Nano

Tải (LED)

Hình 26.1. Sơ đồ khối điều khiển LED dùng Arduino Nano

02

Vẽ sơ đồ nguyên lí mạch cấp nguồn và tính toán điện trở tải cho LED: tính toán đúng giá trị điện trở cần thiết cho mạch điện tử.

Hình 26.2. Sơ đồ nguyên lý mạch cấp nguồn LED

03

Xác định được các linh kiện cần thiết cho mạch điện và vị trí của chúng trong sơ đồ mạch điện tử.

04

Đọc được các thông số của các linh kiện hiện có.

Mạch có chức năng gì và ứng dụng các linh kiện điện tử nào?

Chức năng: Bật tắt LED theo chu kì:

• 5 giây bật
• 10 giây tắt

Các linh kiện điện tử:

• Bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino Nano
• Điện trở
• LED.

II

LẮP RÁP MẠCH BẬT TẮT LED SỬ DỤNG BO MẠCH LẬP TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO NANO

1. Chuẩn bị thiết bị, vật liệu và dụng cụ

Bảng 26.1. Thiết bị, vật liệu và dụng cụ

2. Quy trình thực hành

Bước 1: Lắp ráp

• Lắp ráp và đấu nối mạch điện trên bo mạch thử nghiệm theo sơ đồ Hình 26.3.
• Cực K của LED được nối về GND, cực A của LED được mắc nối tiếp tiếp với điện trở 280 2 vào chân D13 của bo mạch Arduino Nano.
• Kiểm tra mạch lắp ráp.

Hình 26.3. Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển LED dùng Arduino Nano

2. Quy trình thực hành

Bước 1: Lắp ráp

Chú ý:

• Các hàng và cột của bo mạch thử nghiệm (các cột phía trong lòng bo mạch thử nghiệm sẽ chung nhau, 2 hàng 2 bên sẽ chung nhau) như hình bên.
• Chiều chân cắm của LED (chân anode là chân dài hơn, chân cathode là chân ngắn).

Hình 26.3. Sơ đồ lắp ráp mạch điều khiển LED dùng Arduino Nano

Bước 2: Viết chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Arduino IDE

• Tạo dự án mới bằng cách vào vùng 1 chọn File sau đó chọn New.
• Trong vùng 3, sử dụng ngôn ngữ lập trình C, viết chương trình điều khiển bật LED trong 5 giây, tắt LED trong 10 giây và lặp lại vô hạn.

Hình 26.4. Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

Bước 2: Viết chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Arduino IDE

• Cấu hình cơ bản cho bo mạch Arduino Nano bằng cách chọn các thông số của bo mạch được thực hiện như trên Hình 26.4 gồm:
• Board: Tên board là "Arduino Nano".
• Processor: Tên vi điều khiển “Atmega328P".
• Port: Tên cổng COM kết nối từ máy tính đến mạch “COMS".

Hình 26.4. Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

Bước 2: Viết chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Arduino IDE

Hình 26.5. Biên dịch và sửa lỗi chương trình mẫu

• Biên dịch và sửa lỗi: ở vùng 2, bấm vào biểu tượng chữ và xem kết quả biên dịch. Chương trình biên dịch thành công và không có lỗi sẽ thể hiện như trên vùng 4 Hình 26.5.

Bước 2: Viết chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Arduino IDE

• Nạp chương trình vào bo mạch lập trình vi điều khiển: trong vùng 2, chọn biểu tượng mũi tên sang phải .
• Quan sát kết quả trên bo mạch thử nghiệm xem LED có sáng tối đúng với chương trình đã lập ở trên.

Hình 26.4. Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

Bước 2: Viết chương trình điều khiển sử dụng phần mềm Arduino IDE

Chú ý:

• Làm theo trình tự các bước, cài đặt tên bo mạch lập trình Arduino, công Port kết nối giữa bo mạch với máy tính.
• Sau khi nạp thành công cho bo mạch thì ấn nút khởi động lại trên bo mạch để bo mạch hoạt động theo đúng chương trình đã lập trình.

Hình 26.4. Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE

3. Đo, kiểm tra, đánh giá mạch lắp ráp

a) Chuyển chế độ làm việc cho đồng hồ vạn năng

b) Sơ đồ vị trí đo

Hình 26.6. Sơ đồ vị trí đo và kiểm tra trên mạch lắp ráp

Chỉnh thang đo của đồng hồ vạn năng về thang đo điện áp một chiều (Hình 26.6a).

Bước 1

Đặt cố định que đo màu đen vào chân nối GND trên mạch lắp ráp tại vị trí số 4.

Bước 2

Đo điện áp cấp cho vi điều khiển:

• Đặt que đo màu đỏ vào chân 3V3 tại vị trí số 2.
• Nếu dồng hồ hiển thị khoảng 3,3 V nghĩa là dã có dù diện áp cấp cho bo mạch.

Bước 3

Đo điện áp đầu ra trên chân D13 của bo mạch:

• Đặt que do màu đỏ vào chân D13 tại vị trí số 1.
• Nếu đồng hồ hiển thị 3,3 V trong vòng 5 giây, sau đó hiển thị 0 V trong vòng 10 giây thì dữ liệu đầu ra tại chân D13 đúng theo chương trình đã lập trình, ngược lại thì bo mạch có vấn đề và cần kiểm tra lại bước 3 và chương trình lập trình.

Bước 4

Chú ý:

• Chỉnh thang đo của đồng hồ đúng theo phương pháp đo, chiều que đo và vị trí điểm đo trên mạch như yêu cầu.
• Trong quá trình đo cần để cố định que đo tại điểm đo, tránh di chuyển gây chạm chập giữa các chân của bo mạch và với nguồn điện.

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