Giáo trình Kỹ thuật vi điều khiển nâng cao ngành Tự động hóa - 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 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.

Nội dung chính

TỔNG QUAN VỀ GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN NÂNG CAO

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Mô đun: Kỹ thuật Vi điều khiển Nâng cao (Mã số mô đun: MĐ23) là tài liệu đào tạo chuyên môn được ban hành chính thức theo Quyết định số 630/QĐ-CĐN ngày 05 tháng 4 năm 2022 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề An Giang, do tác giả Lý Đa Tạo biên soạn (hoàn thành tháng 5 năm 2021).

Trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa (CN KTĐK và TĐH) trình độ Cao đẳng, mô đun này giữ vị trí môn học chuyên ngành bắt buộc. Môn học được bố trí giảng dạy sau khi sinh viên đã hoàn thành các học phần cơ sở kỹ thuật và mô đun Kỹ thuật vi điều khiển cơ bản (nơi người học đã nắm bắt cấu trúc phần cứng 89S52 và lập trình hợp ngữ Assembly).

Mục tiêu học tập của giáo trình tập trung vào việc trang bị cho người học:

• Kiến thức chuyên sâu về cấu trúc các ứng dụng của vi điều khiển họ 89XX (AT89C51, AT89S52), cấu trúc vi điều khiển PIC (họ PIC 16Fxx) và bo mạch Arduino.
• Kỹ năng lập trình điều khiển hoàn toàn bằng ngôn ngữ C trong môi trường Keil C và Arduino IDE.
• Năng lực thiết kế, lắp ráp, chẩn đoán, sửa chữa và thay thế các mạch ứng dụng nâng cao: bàn phím ma trận, đồng hồ thời gian thực, biến đổi tín hiệu tương tự - số (ADC/DAC), đo lường và khống chế nhiệt độ, điều khiển công suất động cơ và giao tiếp dữ liệu nối tiếp với máy tính.
• Năng lực tự chủ và trách nhiệm trong việc đảm bảo an toàn thiết bị và an toàn điện tại xưởng thực hành.

Chương trình có tổng thời lượng 120 giờ, phân bổ theo tỷ lệ tích hợp: 40 giờ lý thuyết và 80 giờ thực hành, thí nghiệm, thảo luận và kiểm tra. Cấu trúc giáo trình gồm 9 bài học được thiết kế theo tiến trình phát triển nhận thức kỹ thuật, chuyển tiếp từ kỹ năng lập trình phần mềm bậc cao đến kỹ thuật ghép nối phần cứng và mở rộng sang các họ vi điều khiển công nghiệp hiện đại.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương/chủ đề chính

Nội dung mô đun MĐ23 gồm 9 bài học cụ thể:

• Bài 1: Ngôn ngữ C (12 giờ: 4 giờ Lý thuyết, 8 giờ Thực hành): Giới thiệu cấu trúc chương trình C cho vi điều khiển, các tiền xử lý #include <reg52.h>, #define, khai báo chân sbit; hướng dẫn cấu hình phần mềm Keil C (chọn chip AT89C51, cài đặt tần số thạch anh 12MHz tại tab Target, thiết lập xuất file .hex tại tab Output); lập trình cấu hình Timer 0 (chế độ 16-bit qua thanh ghi TMOD=0x01, gán giá trị TH0, TL0) để tạo xung vuông 10Hz tại chân P3.0 và điều khiển 8 LED đơn.
• Bài 2: Bàn phím ma trận (8 giờ: 3 giờ Lý thuyết, 5 giờ Thực hành): Phân tích cấu tạo bàn phím ma trận 4x4 (4 hàng $\times$ 4 cột) ghép nối qua Port 1; thuật toán quét phím theo mã quét cột quay vòng (dùng lệnh _crol_); thuật toán chống rung phím (lặp 50 lần); giải mã hiển thị giá trị phím nhấn (0–F) lên LED 7 đoạn thông qua bảng tra mã mảng (table0 đến tableF).
• Bài 3: Thời gian thực (12 giờ: 4 giờ Lý thuyết, 6 giờ Thực hành, 2 giờ Kiểm tra): Cấu trúc chân và thanh ghi của IC thời gian thực DS12C887; phân bố địa chỉ bộ nhớ (địa chỉ 0x00 chứa Giây, 0x02 chứa Phút, 0x04 chứa Giờ, 0x06 chứa Thứ, 0x07 chứa Ngày, 0x08 chứa Tháng, 0x09 chứa Năm); phương pháp truy xuất bộ nhớ ngoài bằng con trỏ bộ nhớ XBYTE; giải thuật tách mã BCD (chuc = k / 10; donvi = k - chuc * 10;); kỹ thuật hiển thị quét 6 LED 7 đoạn Anode chung với chu kỳ trễ định thời 5ms dựa trên hiện tượng lưu ảnh võng mạc (24 hình/giây).
• Bài 4: Điều khiển ADC và DAC (12 giờ: 3 giờ Lý thuyết, 9 giờ Thực hành): Tìm hiểu IC biến đổi tương tự - số ADC0809 (8-bit, 8 kênh ngõ vào IN0–IN7, độ phân giải 19.6mV) và IC biến đổi số - tương tự DAC0808; kỹ thuật ghép nối vi điều khiển mở rộng qua IC giải mã địa chỉ 74LS138 và IC chốt dữ liệu 74HCT573; giải thuật kích xung START/ALE, tạo trễ chuyển đổi 120µs, đọc giá trị số, quy đổi điện áp và xuất tín hiệu dạng bậc thang đo kiểm trên dao động ký (Oscilloscope).
• Bài 5: Đo và điều khiển nhiệt độ (12 giờ: 3 giờ Lý thuyết, 9 giờ Thực hành): Cảm biến nhiệt độ bán dẫn LM335 (hệ số biến thiên 10mV/K); thiết kế mạch khuếch đại vi sai dùng IC khuếch đại thuật toán OP-07 (với điện trở $R_F=39\text{k}\Omega$, $R_I=10\text{k}\Omega$) để chuẩn hóa $0\text{V}$ tại $0^\circ\text{C}$; tích hợp ADC0809 xử lý tín hiệu và lập trình thuật toán so sánh với ngưỡng cài đặt $50^\circ\text{C}$ để kích đóng/ngắt rơle nhiệt.
• Bài 6: Điều khiển động cơ DC (12 giờ: 4 giờ Lý thuyết, 8 giờ Thực hành): Nguyên lý hoạt động của mạch công suất cầu H sử dụng 4 MOSFET gồm cặp kênh P (IRF9540) và cặp kênh N (IRF540) kết hợp mạch cách ly quang Optocoupler để đảo chiều quay động cơ DC (cấm kích trùng dẫn gây ngắn mạch nguồn); cấu tạo và bảng trạng thái kích từ động cơ bước 4 pha theo chế độ bước đủ (Full step: 4 bước) và nửa bước (Half step: 8 bước) qua IC đệm dòng ULN2803.
• Bài 7: Giao tiếp máy tính (12 giờ: 4 giờ Lý thuyết, 8 giờ Thực hành): Cấu trúc cổng truyền thông nối tiếp không đồng bộ UART của vi điều khiển 8051; chuẩn giao tiếp vật lý RS232; sơ đồ phối ghép mức logic giữa TTL và RS232 bằng IC MAX232; thuật toán truyền nhận dữ liệu chuỗi nối tiếp giữa hệ vi điều khiển và máy vi tính.
• Bài 8: Họ vi điều khiển PIC 16Fxx (20 giờ: 8 giờ Lý thuyết, 10 giờ Thực hành, 2 giờ Kiểm tra): Cấu trúc kiến trúc phần cứng, sơ đồ chân, tổ chức không gian bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu của vi điều khiển PIC 16Fxx; phương pháp lập trình và biên dịch ứng dụng điều khiển cho dòng chip PIC.
• Bài 9: Lập trình Arduino (20 giờ: 7 giờ Lý thuyết, 11 giờ Thực hành, 2 giờ Kiểm tra): Tổng quan phần cứng bo mạch Arduino; giao diện và công cụ phần mềm Arduino IDE; phương pháp lập trình điều khiển các module ứng dụng nhúng trên nền tảng nguồn mở.

Tiến trình phát triển nhận thức:
[Bài 1: Lập trình C trên Keil C]

Kiến thức nền tảng được xây dựng

• Lý thuyết biến đổi tín hiệu tương tự - số và số - tương tự: Định lượng điện áp lấy mẫu, công thức tính toán độ phân giải điện áp ($5\text{V}/255 \approx 19.6\text{mV}$), quan hệ tuyến tính nhiệt độ - điện áp của cảm biến nhiệt (10mV/K).
• Nguyên lý giải mã và mở rộng không gian bus: Phân bổ đường truyền bus dữ liệu/địa chỉ đa hợp, điều khiển chốt địa chỉ qua tín hiệu ALE, giải mã địa chỉ chọn chip bằng cổng logic và IC 74LS138, 74HCT573.
• Kỹ thuật điều khiển công suất và bảo vệ: Nguyên lý mạch cầu H MOSFET, phân cực kích đóng ngắt đối xứng, các biện pháp cách ly quang bằng Opto chống xung ngược và nguyên lý mạch đệm dòng mở rộng cực thu hở (Darlington Array ULN2803).

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Cấu hình công cụ biên dịch Keil C, nạp phần mềm hệ thống bằng máy nạp chip vạn năng; lập trình cấu hình thanh ghi Timer, ngoại vi UART; thao tác thành thạo trên môi trường Arduino IDE.
• Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Phân tích lưu đồ giải thuật quét phím ma trận, giải thuật chuyển đổi mã nhị phân sang BCD, tính toán tần số định thời xung và thiết kế mạch khuếch đại vi sai với hệ số khuếch đại $A_v = R_F / R_I$.
• Kỹ năng thực hành (Practical competencies): Đọc bản vẽ sơ đồ nguyên lý mạch in; hàn nối linh kiện bằng mỏ hàn, kìm cắt, nhíp; vận hành máy hiện sóng 2 kênh để bắt dạng sóng tín hiệu; kiểm tra thông số điện áp bằng đồng hồ vạn năng VOM/DVOM; chẩn đoán và khắc phục sự cố phần cứng mạch vi điều khiển.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng triệt để phương pháp giảng dạy tích hợp (tích hợp lý thuyết chuyên môn vào ngay các buổi rèn luyện kỹ năng thực hành tại xưởng).

Quy trình thực hành 6 bước chuẩn hóa:
[Bước 1: Kết nối sơ đồ mạch phần cứng]

Quá trình tổ chức học tập tuân thủ các quy định sư phạm kỹ thuật:

• Tổ chức thực hành theo nhóm: Học viên được phân chia thành các nhóm nhỏ từ 1 đến 4 người tại phòng học chuyên môn hóa hoặc xưởng thực hành để tối ưu hóa việc sử dụng thiết bị (máy tính, mô hình PIC, kit 89xx, máy xóa EPROM).
• Hệ thống bài tập thực nghiệm: Mỗi bài học đều có bài tập thực tế gắn liền với mạch nguyên lý, tiêu biểu như: tạo 2 sóng vuông 5Hz và 10Hz tại Port 3; giải thuật quét LED 6 số hiển thị đồng hồ thời gian; mạch đo nhiệt độ LM335 khống chế rơle ở $50^\circ\text{C}$; mạch cầu H đổi chiều động cơ DC sau mỗi chu kỳ 5 giây; mạch phát xung điều khiển động cơ bước 4 pha.

Tiêu chí đánh giá kết quả:

• Hướng dẫn tự học: Học viên cần chuẩn bị trước các kiến thức linh kiện, tính toán giá trị điện trở, tụ điện, vẽ lưu đồ thuật toán trước khi vào xưởng; kiểm tra kỹ cực tính nguồn điện cung cấp trước khi đóng điện cho mạch hoạt động.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

• Chuyển đổi hoàn toàn từ Assembly sang ngôn ngữ C: Điểm cập nhật then chốt của mô đun là chuyển từ lập trình hợp ngữ cơ bản sang lập trình điều khiển bằng ngôn ngữ C thông qua trình biên dịch Keil C. Việc này giúp giảm độ phức tạp khi quản lý ô nhớ trực tiếp, hỗ trợ viết code dạng hàm module hóa và tăng khả năng tái sử dụng mã nguồn.
• Mở rộng phạm vi phần cứng sang họ PIC và Arduino: Giáo trình không chỉ dừng lại ở vi điều khiển truyền thống 89XX (89S52/8051) mà cập nhật thêm 40 giờ đào tạo chuyên sâu về cấu trúc vi điều khiển PIC 16Fxx (Bài 8) và nền tảng nguồn mở Arduino (Bài 9).
• Tích hợp các IC ngoại vi chuyên dụng trong công nghiệp: Nội dung giảng dạy trực tiếp trên các IC tiêu chuẩn công nghiệp gồm: IC thời gian thực DS12C887, IC chuyển đổi ADC0809, DAC0808, IC giải mã địa chỉ 74LS138, IC chốt 74HCT573, IC đệm dòng ULN2803 và IC đệm chuẩn truyền thông MAX232.
• Kết nối ứng dụng thực tiễn: Thiết kế các bài toán thực hành sát với thực tế dây chuyền tự động hóa: đo lường nhiệt độ bằng LM335 có mạch vi sai chuẩn hóa OP-07, mạch cầu H MOSFET công suất lớn (IRF9540/IRF540) điều khiển động cơ DC có cách ly quang Opto chống nhiễu, cùng giải thuật điều khiển động cơ bước chính xác theo chế độ Half step.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên và người học:
  • Sinh viên hệ Cao đẳng nghề ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa.
  • Học viên các khóa đào tạo ngắn hạn, sơ cấp nghề có trình độ văn hóa trên lớp 12 và đã qua đào tạo trung cấp điện tử có nhu cầu chuyển đổi nghề nghiệp.
• Điều kiện tiên quyết (Prerequisites):
  • Đã hoàn thành mô đun Kỹ thuật vi điều khiển cơ bản (nắm vững cấu trúc 89S52, thiết kế mạch, viết mã Assembly).
  • Hoàn thành các môn học cơ sở: Kỹ thuật điện, Linh kiện điện tử, Mạch số, Điện tử công suất.
• Giảng viên chuyên ngành: Sử dụng làm tài liệu quy chuẩn để biên soạn giáo án bài giảng tích hợp, thiết kế bài tập thí nghiệm tại xưởng, xây dựng ngân hàng đề kiểm tra lý thuyết và bảng tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hành.
• Tài liệu tham khảo kỹ thuật: Dành cho kỹ thuật viên và người tự học cần tra cứu cấu trúc chân, sơ đồ phối ghép phần cứng và giải thuật lập trình C cho các dòng vi điều khiển 8051, PIC 16Fxx và Arduino.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Giáo trình được thiết kế chuẩn hóa cho sinh viên hệ Cao đẳng ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, người học nghề chuyển đổi kỹ thuật điện tử, cũng như kỹ thuật viên vận hành bảo trì hệ thống điều khiển nhúng.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học bắt buộc phải nắm vững kiến thức từ môn Kỹ thuật vi điều khiển cơ bản (cấu trúc phần cứng 89S52, tập lệnh Assembly), kèm theo kiến thức về kỹ thuật điện, linh kiện điện tử, mạch số và điện tử công suất.

3. Điểm khác biệt cốt lõi so với môn Vi điều khiển cơ bản là gì?

Môn cơ bản tập trung vào phần cứng 89S52 và lập trình Assembly đơn giản. Giáo trình nâng cao này chuyển sang lập trình ngôn ngữ C chuyên dụng trên Keil C, tích hợp các IC ngoại vi phức tạp (DS12C887, ADC0809, DAC0808, MAX232, cầu H MOSFET), đồng thời mở rộng thêm hai nền tảng là PIC 16Fxx và Arduino.

4. Quy trình tự học và thực hành mô đun đạt hiệu quả cao nhất?

Người học cần tuân thủ đúng quy trình 6 bước được hướng dẫn: chuẩn bị sơ đồ kết nối -> lập lưu đồ giải thuật -> viết code C -> biên dịch file .hex -> kiểm tra phần cứng/socket cắm IC -> cấp nguồn và đo kiểm bằng máy hiện sóng, đồng hồ đo.

5. Những tài liệu tham khảo chính được trích dẫn trong giáo trình gồm những gì?

Giáo trình xây dựng dựa trên nguồn tài liệu tham khảo chính thống, bao gồm:

• Đề cương mô đun nghề Sửa chữa thiết bị điện tử công nghiệp (Dự án VTEP, Tổng cục Dạy Nghề, 2003).
• Các giáo trình chuyên khảo của tác giả Tống Văn On: Họ vi điều khiển 8051 (Đại học Bách khoa TP.HCM) và Thiết kế hệ thống với họ 8051 (NXB Phương Đông, 2007).
• Tài liệu chuyên ngành quốc tế: Microprocessor and IC families (Walter H.D), Mikrocomputer Lehrbuch (HPI Fachbuchreihen Pflaum Verlag München), 8051 Development Board, Rev 5 (Paul Stoffregen), The 8051 Microcontroller.

---

Kết luận

Giáo trình Môn học/Mô đun: Kỹ thuật Vi điều khiển Nâng cao (MĐ23) của Trường Cao đẳng Nghề An Giang cung cấp cấu trúc giảng dạy chuẩn hóa về kỹ thuật vi điều khiển ứng dụng ngôn ngữ C, kết hợp hài hòa giữa lý thuyết và thực hành (thời lượng 120 giờ). Lộ trình đào tạo 9 bài học dẫn dắt từ kỹ thuật lập trình C trên Keil C, ghép nối bàn phím ma trận, IC thời gian thực DS12C887, cảm biến nhiệt LM335 qua ADC/DAC đến mạch công suất cầu H MOSFET, truyền thông RS232, vi điều khiển PIC 16Fxx và Arduino. Nguồn tài liệu tham khảo chuẩn mực từ Tổng cục Dạy nghề, các công trình của tác giả Tống Văn On và tài liệu kỹ thuật quốc tế xác lập giá trị học thuật vững chắc cho mô đun.

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.