Giáo Trình Kỹ Thuật Vi Điều Khiển Nâng Cao Nghề Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa

Giáo trình kỹ thuật vi điều khiển nâng cao cho ngành công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa trình độ cao đẳng, cung cấp kiến thức chuyên sâu.

• 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 một tài liệu quan trọng trong 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 người học từ những kiến thức cơ bản đến những ứng dụng phức tạp hơn.

1.1. Mục tiêu của giáo trình

Giáo trình nhằm trang bị cho người học những kiến thức cần thiết về kỹ thuật vi điều khiển và lập trình điều khiển, từ đó phát triển kỹ năng thực hành và ứng dụng trong thực tế.

1.2. Đối tượng học viên

Đối tượng chính của giáo trình là sinh viên cao đẳng ngành tự động hóa, những người đã có kiến thức cơ bản về vi điều khiển và mong muốn nâng cao kỹ năng lập trình.

II. Những Thách Thức Trong Lĩnh Vực Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Ngành tự động hóa đang đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc áp dụng kỹ thuật vi điều khiển vào thực tiễn. Những thách thức này bao gồm việc cập nhật công nghệ mới, yêu cầu về độ chính xác và hiệu suất cao trong các ứng dụng.

2.1. Cập nhật công nghệ mới

Công nghệ vi điều khiển liên tục phát triển, yêu cầu người học phải thường xuyên cập nhật kiến thức và kỹ năng mới để không bị lạc hậu.

2.2. Độ chính xác và hiệu suất

Các ứng dụng trong tự động hóa đòi hỏi độ chính xác cao và hiệu suất tốt, điều này đặt ra yêu cầu lớn cho việc thiết kế và lập trình hệ thống điều khiển.

III. Phương Pháp Lập Trình Vi Điều Khiển Hiệu Quả

Để lập trình vi điều khiển hiệu quả, người học cần nắm vững các phương pháp lập trình cơ bản và nâng cao. Việc sử dụng ngôn ngữ lập trình C là một trong những phương pháp phổ biến nhất hiện nay.

3.1. Ngôn ngữ lập trình C

Ngôn ngữ C được sử dụng rộng rãi trong lập trình vi điều khiển nhờ vào tính linh hoạt và khả năng tối ưu hóa mã nguồn.

3.2. Các công cụ lập trình

Sử dụng các công cụ như Keil C giúp người học dễ dàng lập trình và kiểm tra mã nguồn cho vi điều khiển.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Kỹ thuật vi điều khiển có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, từ các thiết bị gia dụng đến các hệ thống tự động trong công nghiệp. Việc hiểu rõ các ứng dụng này giúp người học có cái nhìn tổng quan hơn về lĩnh vực.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Trong công nghiệp, vi điều khiển được sử dụng để điều khiển máy móc, tự động hóa quy trình sản xuất và giám sát hệ thống.

4.2. Ứng dụng trong đời sống hàng ngày

Các thiết bị như điều khiển từ xa, hệ thống an ninh và thiết bị gia dụng thông minh đều sử dụng kỹ thuật vi điều khiển.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Kỹ Thuật Vi Điều Khiển

Tương lai của kỹ thuật vi điều khiển hứa hẹn sẽ phát triển mạnh mẽ với sự gia tăng của công nghệ IoT và tự động hóa. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho người học trong việc nghiên cứu và phát triển các ứng dụng mới.

5.1. Xu hướng phát triển

Xu hướng phát triển công nghệ IoT sẽ thúc đẩy nhu cầu về kỹ thuật vi điều khiển, tạo ra nhiều cơ hội việc làm cho sinh viên.

5.2. Cơ hội nghề nghiệp

Ngành tự động hóa và kỹ thuật vi điều khiển sẽ tiếp tục mở rộng, tạo ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cho những người có kỹ năng phù hợp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.

Mục tiêu bài: - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cầu H; - Thực hiện kết nối cầu H và vi điều khiển đúng yêu cầu kỹ thuật; - Trình bày cấu tạo và phương pháp điều khiển động cơ bước; - Thực hiện lập trình điều khiển động cơ DC và động cơ bước đúng yêu cầu kỹ thuật. Nội dung bài: I. Tìm hiểu mạch công suất cầu H II. Kết nối động cơ với vi điều khiển III.

Tìm hiểu động cơ bước IV. Kết nối động cơ bước với vi điều khiển V. Thực hành điều khiển động cơ DC và động cơ bước Bài 7: Giao tiếp máy tính Thời gian : 12 giờ (LT: 4 giờ ; TH: 8 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày cấu tạo và các chế độ làm việc của cổng truyền thông nối tiếp theo nội dung đã học; - Thực hiện cổng truyền thông nối tiếp đúng yêu cầu kỹ thuật; - Thực hiện thu phát dữ liệu nối tiếp bằng 8051 đạt yêu cầu kỹ thuật.

Nội dung bài: 6 I. Tìm hiểu chuẩn RS232 và IC Max232 II. Sơ đồ kết nối vi điều khiển và máy tính III. Giải thuật và viết chương trình IV.

Thực hành giao tiếp máy tính Bài 8: Họ vi điều khiển PIC 16FXX Thời gian : 20 giờ (LT: 8 giờ ; TH: 12 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày cấu trúc của vi điều khiển PIC; - Trình bày sơ đồ chân và tổ chức bộ nhớ của PIC đúng yêu cầu kỹ thuật; - Truy xuất và lập trình PIC theo yêu cầu. Nội dung bài: I. Cấu trúc họ vi điều khiển PIC II.

Phương pháp lập trình cho PIC III. Thực hành viết chương trình một số ứng dụng của PIC KIỂM TRA (2h) Bài 9: Lập trình Arduino Thời gian : 20 giờ (LT: 7 giờ ; TH: 13 giờ) A. Mục tiêu bài: - Trình bày cấu trúc phần cứng của board Arduino; - Sử dụng phần mềm IDE, giao diện của phần mềm IDE lập trình cho Arduino - Thực hành lập trình một số ứng dụng dùng Arduino B. Nội dung bài: I.

Giới thiệu về Arduino II. Phần cứng Arduino III. Phần mềm IDE cho Arduino IV. Lập trình ứng dụng KIỂM TRA (2h) IV.

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔ ĐUN 1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: - Phòng máy vi tính có cài các phần mềm chuyên dụng 2. Trang thiết bị máy móc: - Máy vi tính - Kít thực hành vi điều khiển 89xx - Mô hình sử dụng vi điều khiển PIC - Dao động ký 2 kênh - Máy nạp chip vạn năng - Đồng hồ DVOM/VOM - Máy xóa EPROM 3. Học liệu, dụng cụ, nguyên liệu: - Vi điều khiển - Vi mạch số các loại - Điện trở các loại - Tụ điện các loại - Rờ le - Transistor các loại 7 - Thạch anh - Led các loại - Cảm biến nhiệt độ - IC thời gian thực - Động cơ DC, động cơ bước - Mạch in - Dây nối - Chì hàn - Sơ đồ mạch thực hành - Mỏ hàn - Kềm cắt - Nhíp - Dụng cụ tháo ráp vi mạch 4.

Các điều kiện khác: V. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ 1.