Giáo Trình Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao Nghề Tự Động Hóa Trường Cao Đẳng Nghề An Giang

Giáo trình kỹ thuật vi điều khiển nâng cao cho ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa tại trường cao đẳng nghề An Giang.

• Tác giả: Lý Đa Tạo
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề An Giang
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao
• Đề tài: Giáo Trình Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao Cho Ngành Tự Động Hóa
• Loại tài liệu: giáo trình
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: An Giang

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO
• 1.1. BÀI 1: NGÔN NGỮ C
• 1.2. BÀI 2: BÀN PHÍM MA TRẬN
• 1.3. BÀI 3: THỜI GIAN THỰC
• 1.4. BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ADC VÀ DAC
• 1.5. BÀI 5: ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
• 1.6. BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC
• 1.7. BÀI 7: GIAO TIẾP MÁY TÍNH
• 1.8. BÀI 8: HỌ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16Fxx
• 1.9. BÀI 9: LẬP TRÌNH ARDUINO
• 2. CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
• 2.1. VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN
• 2.2. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN
• 2.3. NỘI DUNG MÔ ĐUN
• 2.4. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔ ĐUN
• 2.5. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
• 2.6. HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ ĐUN
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao

Giáo trình Kỹ thuật vi điều khiển nâng cao là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành tự động hóa. Nó cung cấp kiến thức chuyên sâu về lập trình điều khiển, giúp người học nắm vững các khái niệm cơ bản và nâng cao trong lĩnh vực này. Nội dung giáo trình được thiết kế để hỗ trợ sinh viên phát triển kỹ năng lập trình và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp.

1.1. Mục tiêu của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức về cấu trúc vi điều khiển, lập trình bằng ngôn ngữ C và thiết kế ứng dụng thực tế. Sinh viên sẽ học cách sử dụng các vi điều khiển như 89S52, AVR, PIC và Arduino.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này dành cho sinh viên cao đẳng nghề, những người đã có kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện và vi điều khiển cơ bản. Nó cũng phù hợp cho những ai muốn nâng cao kỹ năng lập trình và ứng dụng trong tự động hóa.

II. Thách thức trong việc học Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao

Học kỹ thuật vi điều khiển nâng cao không chỉ đòi hỏi kiến thức lý thuyết mà còn cần kỹ năng thực hành. Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc áp dụng lý thuyết vào thực tế, đặc biệt là trong việc lập trình và thiết kế mạch.

2.1. Khó khăn trong lập trình

Việc lập trình cho vi điều khiển yêu cầu sinh viên phải nắm vững ngôn ngữ lập trình C và các khái niệm lập trình cơ bản. Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc viết mã và hiểu các thuật toán điều khiển.

2.2. Thách thức trong thiết kế mạch

Thiết kế mạch điện tử và kết nối các linh kiện với vi điều khiển là một thách thức lớn. Sinh viên cần có khả năng tư duy logic và sáng tạo để giải quyết các vấn đề phát sinh trong quá trình thực hành.

III. Phương pháp học hiệu quả trong Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Để học tốt kỹ thuật vi điều khiển, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành sẽ giúp sinh viên nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết.

3.1. Học lý thuyết kết hợp thực hành

Sinh viên nên tham gia các buổi thực hành để áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế. Việc thực hành giúp củng cố kiến thức và phát triển kỹ năng lập trình.

3.2. Sử dụng tài liệu tham khảo

Ngoài giáo trình, sinh viên nên tham khảo thêm các tài liệu khác như sách, bài báo và video hướng dẫn để mở rộng kiến thức và hiểu biết về các công nghệ mới trong lĩnh vực vi điều khiển.

IV. Ứng dụng thực tiễn của Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Kỹ thuật vi điều khiển có nhiều ứng dụng trong ngành tự động hóa, từ điều khiển thiết bị đến phát triển robot tự động. Những ứng dụng này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về lý thuyết mà còn tạo cơ hội thực hành thực tế.

4.1. Điều khiển thiết bị tự động

Vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các thiết bị tự động trong công nghiệp, giúp tăng hiệu suất và giảm thiểu sai sót trong quá trình sản xuất.

4.2. Phát triển robot tự động

Kỹ thuật vi điều khiển là nền tảng cho việc phát triển các robot tự động, từ robot công nghiệp đến robot phục vụ. Sinh viên có thể áp dụng kiến thức để thiết kế và lập trình các hệ thống robot.

V. Kết luận và tương lai của Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Kỹ thuật vi điều khiển sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong ngành tự động hóa. Sinh viên cần nắm vững kiến thức và kỹ năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường lao động.

5.1. Tương lai của ngành tự động hóa

Ngành tự động hóa đang phát triển mạnh mẽ với sự xuất hiện của nhiều công nghệ mới. Kỹ thuật vi điều khiển sẽ là một phần không thể thiếu trong các hệ thống tự động hóa hiện đại.

5.2. Cơ hội nghề nghiệp

Sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật vi điều khiển có nhiều cơ hội việc làm trong các lĩnh vực như thiết kế mạch, lập trình vi điều khiển và phát triển hệ thống tự động hóa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO NGÀNH/ NGHỀ : CN KTĐK VÀ TĐH TRÌNH ĐỘ : Cao đẳng (Ban hành theo Quyết định số:630/QĐ-CĐN, ngày 5 tháng 4 năm 2022 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang, Năm ban hành: 2022 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật vi điều khiển nâng cao là một trong những môn chuyên ngành của ngành tự động hóa. Nhằm cung cấp cho người học những kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực lập trình điều khiển. Môn học này học sau môn kỹ thuật vi điều khiển cơ bản nên người học đã có kiến thức cơ bản về thiết kế mạch, hiểu về cấu trúc của vi điều khiển 89S52, sử dụng tập lệnh và viết được những chương trình điều khiển đơn giản bằng ngôn ngữ assembly. Ở môn học này, người học học cách viết chương trình điều khiển bằng ngôn ngữ C, là ngôn ngữ lập trình phổ biến hiện nay. Và học thiết kế ứng dụng chuyên sâu hơn trên một số vi điều khiển như 89S52, AVR, PIC, Arduino,… Với mục tiêu trên, nội dung môn học được chia thành 9 bài như sau: - Bài 1: Ngôn ngữ C. - Bài 2: Bàn phím ma trận. - Bài 3: Thời gian thực. - Bài 4: Điều khiển ADC và DAC. - Bài 5: Đo và điều khiển nhiệt độ. - Bài 6: Điều khiển động cơ DC. - Bài 7: Giao tiếp máy tính. - Bài 8: Họ vi điều khiển PIC 16Fxx - Bài 9: Lập trình Arduino Các bài học trên được sắp xếp theo trình tự phù hợp với nhận thức và phát triển nhận thức của người học nghề. Tuy nhiên để đạt được hiệu quả cao hơn khi đọc giáo trình này, người học cần nắm vững các kiến thức cơ bản của các môn học cơ sở khác như: kỹ thuật điện, linh kiện điện tử, mạch số, điện tử công suất, kỹ thuật vi điều khiển cơ bản. Giáo trình cung cấp kiến thức cơ bản làm cơ sở để phát triển nhận thức của người học. Tuy nhiên trong các bài giảng cần tăng cường liên hệ, so sánh với các hệ thống sản xuất, các hệ thống tự động trong công nghiệp và nông nghiệp để người học có cái nhìn tổng thể hơn. Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã cố gắng tham khảo nhiều tài liệu và giáo trình khác nhưng tác giả không khỏi tránh được những thiếu sót và hạn chế. Tác giả chân thành mong đợi những nhận xét, đánh giá và góp ý để cuốn giáo trình ngày một hoàn thiện hơn. An Giang, ngày 20 tháng 05 năm 2021 Tác giả biên soạn Lý Đa Tạo 1 MỤC LỤC Đề mục Trang LỜI MỞ ĐẦU 1 MỤC LỤC 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO 3 BÀI 1: NGÔN NGỮ C 10 BÀI 2: BÀN PHÍM MA TRẬN 19 BÀI 3: THỜI GIAN THỰC 31 BÀI 4: ĐIỀU KHIỂN ADC VÀ DAC 39 BÀI 5: ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 43 BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DC 46 BÀI 7: GIAO TIẾP MÁY TÍNH 50 BÀI 8: HỌ VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16Fxx 58 BÀI 9: LẬP TRÌNH ARDUINO 61 2 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN Tên môn học: KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO Mã số mô đun: MĐ23 Thời gian thực hiện mô đun: 120 giờ (Lý thuyết: 40 giờ, Thực hành: 80 giờ). VỊ TRÍ TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN 1. Vị trí: Trước khi học môn học này cần hoàn thành các Môn học cơ sở, đặc biệt là môn học: Vi điều khiển cơ bản 2. Tính chất: Là mô đun bắt buộc II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN 1. Về kiến thức: - Trình bày được rõ ràng về cấu trúc các ứng dụng chuyên dùng của vi khiển họ 89XX. - Trình bày được quy trình thiết kế ứng dụng dùng vi điều khiển - Trình bày được cấu trúc cơ bản của vi điều khiển PIC - Trình bày được cấu trúc cơ bản của board Arduino 2. Về kỹ năng: - Hiểu, sửa chữa và thay thế được các mạch thực hành nâng cao dùng vi khiển họ 89XX và PIC. - Thiết kế và viết được các chương trình ứng dụng nâng cao, giao tiếp với máy tính. - Viết được các chương trình điều khiển dùng ngôn ngữ C. - Viết được các chương trình điều khiển cơ bản cho VĐK họ PIC. - Viết được một số chương trình điều khiển ứng dụng dùng Arduino. Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Có ý thức an toàn cao trong bảo vệ và sử dụng thiết bị III. NỘI DUNG MÔ ĐUN 1. Nội dung tổng quát và phân bố thời gian : Thời gian (giờ) Thực hành, TT Tên chương, mục Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm số thuyết thảo luận, tra bài tập 1 Bài 1: Ngôn ngữ C 12 4 8 I. Tìm hiểu ngôn ngữ C, phần mềm 2 Keil C II. Lập trình vi điều khiển bằng ngôn 2 2 ngữ C III. Thực hành với ngôn ngữ C 6 2 Bài 2: Bàn phím ma trận 8 3 5 I. Cấu tạo bàn phím ma trận 1 II. Kết nối bàn phím ma trận với vi 1 1 điều khiển III. Giải thuật quét theo mã phím. Thực hành viết chương trình quét 4 phím 3 3 Bài 3: Thời gian thực 12 4 6 2 I. Sơ đồ chức năng các chân của IC 1 thời gian thực II. Cấu trúc bên trong IC, các thanh 1 ghi IC III. Kết nối IC thời gian thực với vi 1 1 điều khiển IV. Giải thuật truy xuất IC thời gian 1 thực V. Luyện tập 5 Kiểm tra 2 4 Bài 4: Điều khiển ADC và DAC 12 3 9 I. Tìm hiểu IC ADC và IC DAC 1 II. Kết nối IC ADC và IC DAC với 1 1 vi điều khiển III. Giải thuật và lập trình 1 IV. Luyện tập 8 5 Bài 5: Đo và điều khiển nhiệt độ 12 3 9 I. Tìm hiểu các loại cảm biến nhiệt 1 (LM335) II. Sơ đồ kết nối cảm biến với vi điều 1 1 khiển III. Giải thuật và lập trình 1 IV. Thực hành đo và điều khiển nhiệt 8 độ 6 Bài 6: Điều khiển động cơ DC 12 4 8 I. Tìm hiểu mạch công suất cầu H 1 II. Kết nối động cơ với vi điều khiển 1 1 III. Tìm hiểu động cơ bước 1 IV. Kết nối động cơ bước với vi điều 1 1 khiển V. Thực hành điều khiển động cơ 6 DC và động cơ bước 7 Bài 7: Giao tiếp máy tính 12 4 8 I. Tìm hiểu chuẩn RS232 và IC 2 Max232 II. Sơ đồ kết nối vi điều khiển và 1 1 máy tính III. Giải thuật và viết chương trình 1 IV. Thực hành giao tiếp máy tính 7 8 Bài 8: Họ vi điều khiển PIC 16Fxx 20 8 10 2 I. Cấu trúc họ vi điều khiển PIC 4 II. Phương pháp lập trình cho PIC 4 III. Thực hành viết chương trình một 10 số ứng dụng của PIC Kiểm tra 2 9 Bài 9: Lập trình Arduino 20 7 11 2 4 I. Giới thiệu về Arduino 2 II. Phần cứng Arduino 2 III. Phần mềm IDE cho Arduino 3 IV. Lập trình ứng dụng 11 Kiểm tra 2 Cộng 120 40 74 6 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành được tính vào giờ thực hành 2. Nội dung chi tiết: Bài 1: Ngôn ngữ C Thời gian : 12 giờ (LT: 4 giờ ; TH: 8 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày được phương pháp lập trình ngôn ngữ C trong môi trường Keil C. - Sử dụng phần mềm Keil C đúng yêu cầu kỹ thuật. - Lập trình điều khiển cho vi điều khiển bằng ngôn ngữ C một cách thành thạo theo yêu cầu. Nội dung bài: I. Tìm hiểu ngôn ngữ C, phần mềm Keil C II. Lập trình vi điều khiển bằng ngôn ngữ C III. Thực hành với ngôn ngữ C Bài 2: Bàn phím ma trận Thời gian : 8 giờ (LT: 3 giờ ; TH: 5 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày được cấu trúc của bàn phím ma trận, kết nối với vi điều khiển; - Giải thuật lập trình giao tiếp giữa bàn phím ma trận và vi điều khiển; - Viết chương trình giao tiếp bàn phím ma trận đúng theo yêu cầu kỹ thuật. Nội dung bài: I. Cấu tạo bàn phím ma trận II. Kết nối bàn phím ma trận với vi điều khiển III. Giải thuật quét theo mã phím IV. Thực hành viết chương trình quét phím Bài 3: Thời gian thực Thời gian : 12 giờ (LT: 4 giờ ; TH: 8 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày cấu tạo và chức năng của thời gian thực; - Kết nối IC thời gian thực và vi điều khiển; - Truy xuất bộ nhớ thời gian thực theo yêu cầu; - Viết chương trình đồng hồ thời gian thực theo yêu cầu. Nội dung bài: I. Sơ đồ chức năng các chân của IC thời gian thực II. Cấu trúc bên trong IC, các thanh ghi IC III. Kết nối IC thời gian thực với vi điều khiển IV. Giải thuật truy xuất IC thời gian thực V. Luyện tập 5 KIỂM TRA (2h) Bài 4: Điều khiển ADC và DAC Thời gian : 12 giờ (LT: 3 giờ ; TH: 9 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày chức năng IC ADC và DAC; - Kết nối vi điều khiển và truy xuất dữ liệu IC ADC và DAC; - Giải thuật và lập trình biến đổi ADC và DAC theo yêu cầu. Nội dung bài: I. Tìm hiểu IC ADC và IC DAC II. Kết nối IC ADC và IC DAC với vi điều khiển III. Giải thuật và lập trình IV. Luyện tập Bài 5: Đo và điều khiển nhiệt độ Thời gian : 12 giờ (LT: 3 giờ ; TH: 9 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại cảm biến nhiệt; - Thực hiện kết nối và giải thuật lập trình với cảm biến nhiệt; - Viết được chương trình điều khiển theo yêu cầu. Nội dung bài: I. Tìm hiểu các loại cảm biến nhiệt (LM335) II. Sơ đồ kết nối cảm biến với vi điều khiển III. Giải thuật và lập trình IV. Thực hành đo và điều khiển nhiệt độ Bài 6: Điều khiển động cơ DC Thời gian : 12 giờ (LT: 4 giờ ; TH: 8 giờ) A.