Ôn tập chủ đề 9

Hướng dẫn giải

Tốc độ xử lý của vi điều khiển thường được thể hiện bằng hai thông số chính:

1. Tần số xung nhịp (clock frequency):

- Đây là số lần vi điều khiển thực hiện các phép toán và logic trong một giây.

- Đơn vị đo tần số xung nhịp là MHz (megahertz) hoặc GHz (gigahertz).

- Ví dụ: vi điều khiển có tần số xung nhịp 16 MHz có nghĩa là nó có thể thực hiện 16 triệu phép toán và logic mỗi giây.

2. Chu kỳ xung nhịp (clock cycle):

- Đây là thời gian cần thiết để vi điều khiển thực hiện một phép toán hoặc logic.

- Chu kỳ xung nhịp được đo bằng nano giây (ns) hoặc micro giây (µs).

- Ví dụ: vi điều khiển có chu kỳ xung nhịp 62.5 ns có nghĩa là nó cần 62.5 nano giây để thực hiện một phép toán hoặc logic.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Tín hiệu kỹ thuật số:

- Đầu vào kỹ thuật số: Loại tín hiệu này có hai trạng thái: cao (logic 1) hoặc thấp (logic 0). Vi điều khiển có thể sử dụng đầu vào kỹ thuật số để nhận dữ liệu từ các thiết bị khác, chẳng hạn như nút bấm, công tắc và cảm biến.

- Đầu ra kỹ thuật số: Loại tín hiệu này cũng có hai trạng thái: cao (logic 1) hoặc thấp (logic 0). Vi điều khiển có thể sử dụng đầu ra kỹ thuật số để điều khiển các thiết bị khác, chẳng như đèn LED, động cơ và rơ le.

Tín hiệu tương tự:

- Đầu vào tương tự: Loại tín hiệu này có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định. Vi điều khiển có thể sử dụng đầu vào tương tự để nhận dữ liệu từ các cảm biến analog, chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất.

- Đầu ra tương tự: Loại tín hiệu này cũng có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định. Vi điều khiển có thể sử dụng đầu ra tương tự để điều khiển các thiết bị analog, chẳng như bộ khuếch đại âm thanh và bộ chuyển đổi D/A.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. CPU (Central Processing Unit):

Là "bộ não" của vi điều khiển, chịu trách nhiệm thực hiện các phép toán và logic.CPU bao gồm các thanh ghi, bộ giải mã hướng dẫn và bộ xử lý số học logic (ALU).Các thanh ghi lưu trữ dữ liệu và hướng dẫn đang được xử lý.Bộ giải mã hướng dẫn giải mã các hướng dẫn được lưu trữ trong bộ nhớ.ALU thực hiện các phép toán và logic trên dữ liệu.

2. Bộ nhớ:

- Lưu trữ dữ liệu và chương trình cho vi điều khiển hoạt động.

- Có hai loại bộ nhớ chính:

+ Bộ nhớ chương trình (ROM): Lưu trữ chương trình vi điều khiển.

+ Bộ nhớ dữ liệu (RAM): Lưu trữ dữ liệu đang được xử lý bởi vi điều khiển.

- Một số vi điều khiển cũng có bộ nhớ flash, có thể được ghi và xóa nhiều lần.

3. Cổng I/O (Input/Output):

- Cho phép vi điều khiển giao tiếp với các thiết bị khác.

- Có hai loại cổng I/O chính:

+ Cổng vào (Input): Nhận dữ liệu từ các thiết bị khác.

+ Cổng ra (Output): Gửi dữ liệu đến các thiết bị khác.

- Một số vi điều khiển cũng có các cổng I/O đa chức năng, có thể được sử dụng làm cổng vào hoặc cổng ra.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Cấu trúc của bo mạch lập trình vi điều khiển:

Bo mạch lập trình vi điều khiển (microcontroller development board) 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.

Cấu trúc chung của bo mạch lập trình vi điều khiển bao gồm các thành phần chính sau:

1. Vi điều khiển:

- Là trung tâm của bo mạch, chịu trách nhiệm thực hiện các phép toán, logic và giao tiếp với các thiết bị khác.

- Loại vi điều khiển được sử dụng trên bo mạch sẽ phụ thuộc vào chức năng và ứng dụng của bo mạch.

2. Nguồn:

- Cung cấp điện cho vi điều khiển và các thành phần khác trên bo mạch.

- Bao gồm bộ điều chỉnh điện áp, bộ lọc và tụ điện.

3. Bộ nhớ:

- Lưu trữ chương trình và dữ liệu cho vi điều khiển hoạt động.

- Có thể bao gồm ROM, RAM và bộ nhớ flash.

4. Cổng I/O:

- Cho phép vi điều khiển giao tiếp với các thiết bị ngoại vi khác.

- Có thể bao gồm các cổng kỹ thuật số, cổng tương tự và các cổng giao tiếp nối tiếp hoặc song song.

5. Bộ đếm thời gian:

- Đếm thời gian hoặc tạo ra các tín hiệu xung.

- Có thể được sử dụng để tạo độ trễ, đo thời gian hoặc tạo ra các tín hiệu PWM.

6. Bộ giao tiếp:

- Cho phép vi điều khiển giao tiếp với các thiết bị khác thông qua các giao thức truyền thông nối tiếp hoặc song song.

- Ví dụ, vi điều khiển có thể sử dụng bộ giao tiếp để giao tiếp với máy tính hoặc các thiết bị ngoại vi khác.

7. Các thành phần hỗ trợ khác:

- Có thể bao gồm các thành phần như đèn LED, nút bấm, điện trở, tụ điện, tinh thể thạch anh, v.v.

- Các thành phần hỗ trợ này cung cấp các chức năng bổ sung cho bo mạch, chẳng hạn như cung cấp nguồn, điều khiển đầu vào/ra, tạo tín hiệu xung, v.v.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. Trình soạn thảo văn bản:

- Cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ lập trình cụ thể cho vi điều khiển.

- Trình soạn thảo văn bản thường có các tính năng như tô sáng cú pháp, tự động hoàn thành và kiểm tra lỗi cú pháp.

2. Biên dịch viên:

- Chuyển đổi chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình cấp cao thành mã máy mà vi điều khiển có thể hiểu và thực thi.

- Biên dịch viên có thể phát hiện ra các lỗi cú pháp và logic trong chương trình.

3. Nạp chương trình:

- Sao chép chương trình đã được biên dịch vào bộ nhớ của vi điều khiển.

- Có thể sử dụng các phương pháp nạp chương trình khác nhau, chẳng hạn như cáp USB, bộ nạp JTAG hoặc bộ nạp ISP.

4. Gỡ lỗi:

- Cho phép người dùng theo dõi quá trình thực thi chương trình và xác định các lỗi trong chương trình.

- Các công cụ gỡ lỗi thường bao gồm các tính năng như đặt điểm dừng, bước từng bước và xem giá trị biến.

5. Mô phỏng:

- Cho phép người dùng mô phỏng hoạt động của chương trình trên máy tính mà không cần kết nối với vi điều khiển thực tế.

- Mô phỏng có thể hữu ích để kiểm tra chương trình và xác định các lỗi trước khi nạp chương trình vào vi điều khiển.

6. Tài liệu:

- Cung cấp thông tin về cách sử dụng công cụ lập trình và ngôn ngữ lập trình.

- Tài liệu có thể bao gồm hướng dẫn sử dụng, hướng dẫn tham khảo và các ví dụ.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

1. Xác định điện áp cần thiết cho LED: Điện áp cần thiết cho LED là 2,2V.

2. Xác định dòng điện mong muốn qua LED: Dòng điện mong muốn qua LED là 10mA.

3. Tính toán điện áp còn lại trên điện trở: Điện áp còn lại trên điện trở (VR) là: VR = Vout - Vled = 3,3V - 2,2V = 1,1V.

4. Tính toán giá trị điện trở: Giá trị điện trở (R) được tính bằng công thức: R = VR / I = 1,1V / 0,01A = 110Ω.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Tín hiệu điện áp từ 0 V đến 5 V trên bo mạch lập trình vi điều khiển có thể là một trong hai loại sau:

1. Tín hiệu kỹ thuật số:

- Loại tín hiệu này chỉ có hai trạng thái: cao (logic 1) và thấp (logic 0).

- Tín hiệu kỹ thuật số từ 0 V đến 5 V thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị khác, chẳng hạn như đèn LED, động cơ và rơ le.

- Khi tín hiệu ở mức cao (5 V), thiết bị được bật.

- Khi tín hiệu ở mức thấp (0 V), thiết bị được tắt.

2. Tín hiệu tương tự:

- Loại tín hiệu này có thể có bất kỳ giá trị nào trong một phạm vi nhất định.

- Tín hiệu tương tự từ 0 V đến 5 V thường được sử dụng để đo dữ liệu từ các cảm biến, chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất.

- Giá trị điện áp của tín hiệu tương tự tương ứng với giá trị của dữ liệu được đo.

(Trả lời bởi datcoder)

Hướng dẫn giải

Để LED sáng trong trường hợp này, tín hiệu đầu ra của bo mạch vi điều khiển phải ở mức logic cao (5V).

Giải thích:

1. Phân tích điện áp:

- Điện áp định mức của LED là 2,2V, nghĩa là LED cần 2,2V để hoạt động bình thường và phát sáng với độ sáng tối đa.

- Điện áp đầu ra của bo mạch vi điều khiển có thể ở hai mức: cao (5V) hoặc thấp (0V).

2. Mạch điện: 

Mạch điện bao gồm LED, điện trở và bo mạch vi điều khiển được kết nối như sau:

+ Anode LED nối với chân đầu ra của bo mạch vi điều khiển

+ Cathode LED nối với GND qua điện trở 280Ω.

3. Phân tích dòng điện:

- Dòng điện mong muốn qua LED là 10mA.

- Khi tín hiệu đầu ra ở mức logic cao (5V), dòng điện sẽ chảy từ bo mạch vi điều khiển qua LED và điện trở xuống GND.

+ Điện áp trên điện trở (VR) được tính bằng công thức: VR = Vout - Vled = 5V - 2.2V = 2.8V.

+ Dòng điện qua điện trở (IR) được tính bằng công thức: IR = VR / R = 2.8V / 280Ω = 0.01A = 10mA.

+ Do dòng điện qua điện trở (10mA) bằng dòng điện qua LED (10mA), LED sẽ sáng với độ sáng tối đa.

- Khi tín hiệu đầu ra ở mức logic thấp (0V), không có dòng điện nào chảy qua LED, do đó LED sẽ tắt.

(Trả lời bởi datcoder)