Xây dựng một số bộ thí nghiệm cho môn học kỹ thuật vi điều khiển tại trường cao đẳng kinh tế kỹ thuật trung ương

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn tơi tìm hiểu nghiên cứu thân Các kết nghiên cứu nhƣ ý tƣởng tác giả khác đƣợc trích dẫn cụ thể Đề tài luận văn chƣa đƣợc bảo vệ hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ nƣớc nƣớc Đồng thời chƣa đƣợc công bố phƣơng tiện thông tin truyền thơng Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tơi cam đoan Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2015 Ngƣời cam đoan Nguyễn Ngọc Văn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đƣợc luận văn đƣợc giúp đỡ nhiệt tình Thầy giáo, bạn bè đồng nghiệp gia đình Trƣớc hết, tơi xin đƣợc bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo TS Ngơ Đức Thiện ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn bảo tận tình để tơi hồn thành đƣợc luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo viện Sƣ phạm Kỹ thuật, Viện đào tạo sau đại học, Viện Điện tử viễn thông Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu trƣờng góp ý cho tơi ý kiến q báu để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu toàn thể đồng nghiệp học sinh, sinh viên Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho thực luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2015 Tác giả Nguyễn Ngọc Văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU 10 PHẦN MỞ ĐẦU 11 CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 15 1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC BẬC HỌC CAO ĐẲNG Ở VIỆT NAM 15 1.1.1 Mục tiêu giáo dục bậc học Cao đẳng 16 1.1.2 Những thành tựu, hạn chế giáo dục bậc học Cao đẳng Việt Nam năm vừa qua 16 1.1.3 Các tiêu chí để lựa chọn phƣơng pháp dạy học giáo dục trình độ Cao đẳng 17 1.2 GIỚI THIỆU VỀ TRƢỜNG CAO ĐẲNG KT KT TRUNG ƢƠNG 20 1.3 VAI TRÕ CỦA THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC KỸ THUẬT 21 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC THÍ NGHIỆM 23 1.4.1 Thí nghiệm biểu diễn giáo viên 23 1.4.2 Thí nghiệm học sinh 23 1.4.3 Thí nghiệm ngoại khóa 23 1.5 ƢU ĐIỂM VÀ NHƢỢC ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BIỂU DIỄN GIÁO VIÊN 23 1.6 NHỮNG YÊU CẦU SƢ PHẠM VỀ KỸ THUẬT BIỂU DIỄN THÍ NGHIỆM 24 1.7 TÁC DỤNG CỦA CÁC BỘ THÍ NGHIỆM TRONG Q TRÌNH DẠY HỌC 25 KẾT LUẬN CHƢƠNG 25 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM CHO MÔN HỌC KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT TRUNG ƢƠNG 26 2.1 GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN MCS-51 26 2.2 GIỚI THIỆU BỘ VI ĐIỀU KHIỂN AT89Cxx, AT89Sxx 27 2.2.1 Sơ đồ khối vi điều khiển AT89C51 29 2.2.2 Sơ đồ chân chức chân AT89C51/52, AT89s51/52 29 2.2.3 Các ghi AT89C51 31 2.3 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN MỀM LIÊN QUAN TRONG GIẢNG DẠY VÀ THIẾT KẾ CÁC BỘ THÍ NGHIỆM VI ĐIỀU KHIỂN 38 2.3.1 Phần mềm soạn thảo biên dịch chƣơng trình Ride 51 38 2.3.2 Giới thiệu phần mềm thiết kế, mô Proteus 44 2.3.3 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch điện tử Easily Applicable Graphical Layout Editor (EAGLE) 46 2.4 CÁCH NẠP CHƢƠNG TRÌNH VÀO VI ĐIỀU KHIỂN 49 2.4.1 Nạp chƣơng trình cho AT89Cxx 49 2.4.2 Nạp chƣơng trình cho AT89Sxx 50 2.5 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN 50 2.5.1 Tính tốn thiết kế 50 2.5.2 Sơ đồ khối 52 2.5.3 Sơ đồ nguyên lý 53 2.5.4 Thiết kế mạch in: 54 2.5.5 Thiết kế 3D 54 2.6 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHỂN LED ĐƠN 55 2.6.1 Tính tốn thiết kế cho thí nghiệm điều khiển LED đơn 55 2.6.2 Sơ đồ khối 55 2.6.3 Sơ đồ nguyên lý 56 2.6.4 Sơ đồ mạch in 57 2.6.5 Thiết kế 3D 57 2.7 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN LED THANH 57 2.7.1 Tính tốn thiết kế 57 2.7.2 Sơ đồ khối 58 2.7.3 Sơ đồ nguyên lý 59 2.7.4 Sơ đồ mạch in 60 2.7.5 Thiết kế 3D 60 2.8 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM BÀN PHÍM VÀ MÀN HÌNH LCD 60 2.8.1 Tính tốn cho thí nghiệm bàn phím LCD 60 2.8.2 Sơ đồ khối 62 2.8.3 Sơ đồ nguyên lý 63 2.8.4 Sơ đồ mạch in 64 2.8.5 Thiết kế 3D 64 2.9 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐỘNG CƠ BƢỚC VÀ BỘ ADC 65 2.9.1 Tính tốn thiết kế 65 2.9.2 Sơ đồ nguyên lý 66 2.9.3 Sơ đồ mạch in 67 2.9.4 Thiết kế 3D 67 2.10 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỀU KHIỂN LED MATRIX 67 2.10.1 Cấu tạo nguyên tắc điều khiển Led matrix 67 2.10.2 Tính tốn cho thí nghiệm điều khiển Led matrix 69 2.10.3 Sơ đồ khối 70 2.10.4 Sơ đồ nguyên lý 71 2.10.5 Sơ đồ mạch in 72 2.10.6 Sản phẩm hoàn thiện 72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 72 CHƢƠNG 3: KHAI THÁC VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC BỘ THÍ NGHIỆM 73 3.1 MỘT SỐ BÀI TẬP ĐỂ KHAI THÁC BỘ THÍ NGHIỆM 73 3.1.1 Điều khiển Led đơn 73 3.1.2 Điều khiển led 75 3.1.3 Ghép nối với bàn phím hình LCD 78 3.1.4 Điều khiển động bƣớc 81 3.1.5 Điều khiển led matrix 83 3.2 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 86 3.2.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 86 3.2.2 Đối tƣợng tiến hành thực nghiệm 86 3.2.3 Nội dung thực nghiệm 86 KẾT LUẬN CHƢƠNG 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT GIẢNG VIÊN 93 PHỤ LỤC 2: PHIẾU KHẢO SÁT SINH VIÊN 94 PHỤ LỤC 3: ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN 95 PHỤ LỤC 4: BỘ CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT NỘI DUNG VIẾT TẮT STT VIẾT ĐẦY ĐỦ TCCN Trung cấp chuyên nghiệp CĐ Cao đẳng KTKT Kinh tế kỹ thuật TW Trung ƣơng VĐK Vi điều khiển VXL Vi xử lý SV Sinh viên HS Học sinh GV Giáo viên 10 SP Sƣ phạm 11 SPKT Sƣ phạm kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Một số vi xử lý thuộc họ MCS-51 hãng Intel 26 Bảng 2.2 Một số biến thể họ MCS-51 hãng Atmel 28 Bảng 2.3 Chức chuyển đổi chân cổng số 30 Bảng 2.4 Địa chỉ, ý nghĩa giá trị SFR sau Reset 31 Bảng 2.5 Chọn băng ghi 34 Bảng 2.6 Chọn Mode SCON 37 Bảng 2.7 Bảng tham chiếu điện áp tƣơng tự với điện áp đầu vào Vref 65 Bảng 3.1 Kết kiểm tra thực nghiệm với lớp đối chứng 87 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ biểu diễn mối quan hệ mục tiêu nội dung phƣơng pháp ngƣời học 19 Hình 2.1 Sơ đồ khối AT89C51 29 Hình 2.2 Sơ đồ chân AT89C51/52 AT89S51/52 29 Hình 2.1 Hƣớng dẫn khởi tạo Project 38 Hình 2.2 Chọn đƣờng dẫn đặt tên cho Project 39 Hình 2.3 Mở trình soạn thảo Assembler 39 Hình 2.4 Giao diện viết code cho vi điều khiển 40 Hình 2.5 Hƣớng dẫn chuyển chƣơng trình Project 41 Hình 2.6 Thơng báo sau chƣơng trình đƣợc chuyển thành cơng 41 Hình 2.7 Hƣớng biên dịch chƣơng trình thành file.hex 41 Hình 2.8 Thơng báo chƣơng trình biên dịch khơng có lỗi 42 Hình 2.9 Thơng báo báo lỗi chƣơng trình 42 Hình 2.10 Hƣớng dẫn chạy thử chƣơng trình 42 Hình 2.11 Hƣớng dẫn chọn tần số giao động cho hệ thống ảo 43 Hình 2.12 Hƣớng dẫn ẩn cổng ảo 43 Hình 2.13 Quan sát thông số hệ thống hình 44 Hình 2.14 Giao diện phần mềm mơ Proteus 45 Hình 2.15 Phần cứng thí nghiệm bàn phím hình LCD Proteus 46 Hình 2.16 Nạp chƣơng trình vào thí nghiệm ảo 46 Hình 2.17 Giao diện bảng điều khiển phần mềm EAGLE 47 Hình 2.18 Giao diện trình thiết kế sơ đồ nguyên lý 48 Hình 2.19 Giao diện trình thiết kế mạch in 48 Hình 2.20 Sơ đồ khối mạch nạp 49 Hình 2.21 Thiết bị nạp vi điều khiển AT89C51 49 Hình 2.22 Sơ đồ ghép nối AT89S52 để nạp chƣơng trình USBisp USBasp 50 Hình 2.23 Sơ đồ khối điều khiển 52 Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 53 Hình 2.25 Sơ đồ mạch in điều khiển 54 Hình 2.26 Thiết kế 3D mạch điện 55 Hình 2.27 Sơ đồ khối thí nghiệm điều khiển led đơn 55 Hình 2.28 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm điều khiển LED đơn 56 Hình 2.29 Sơ đồ mạch in thí nghiệm điều khiển LED đơn 57 Hình 2.30 Thiết kế 3D cho thí nghiệm điều khiển led đơn 57 Hình 2.31 Sơ đồ khối thí nghiệm LED 58 Hình 2.32 Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm LED 59 Hình 2.33 Sơ đồ thiết kế mạch in thí nghiệm led 60 Hình 2.34 Thiết kế 3D cho thí nghiệm LED 60 Hình 2.35 Bàn phím 4*4 đƣợc sử dụng thí nghiệm 61 Hình 2.36 Sơ đồ khối thí nghiệm LCD bàn phí 62 Hình 2.37 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm LCD bàn phím 63 Hình 2.38 Sơ đồ mạch in thí nghiệm LCD bàn phím 64 Hình 2.39 Thiết kế 3D cho thí nghiệm LCD bàn phím 64 Hình 2.40 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động bƣớc 66 Hình 2.41 Sơ đồ nguyên lý mạch ghép nối ADC 66 Hình 2.42 Sơ đồ mạch in mạch điều khiển động bƣớc 67 Hình 2.43 Thiết kế 3D cho thí nghiệm điều khiển động bƣớc 67 Hình 2.44 Cấu tạo ma trận LED 68 Hình 2.45 Ví dụ hiển thị ma trận LED 68 Hình 2.46 Sơ đồ khối mạch điểu khiển ma trận LED 70 Hình 2.47 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiên ma trận LED 71 Hình 2.48 Sơ đồ mạch in điều khiển ma trận LED 72 Hình 2.49 Bảng mạch điều khiển ma trận LED 72 Hình 3.1 Sơ đồ kết nối thí nghiệm điều khiển Led đơn 73 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối thí nghiệm điều khiển Led 76 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối thí nghiệm bàn phím hình LCD 78 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý ghép nối phần cứng thí nghiệm động bƣớc 82 Hình 3.5 Sơ đồ ghép nối thí nghiệm Led matrix 84 LỜI NÓI ĐẦU Theo đánh giá doanh nghiệp có sử dụng lao động qua đào tạo trƣờng Đại học, Cao đẳng, TCCN… đội ngũ lao động kỹ thuật đào tạo thiếu thực tế Đặc biệt ngành công nghệ mới, có ngành Cơng nghệ kỹ thuật Điện-điện tử Một phần nguyên nhân tƣợng cịn thiếu thiết bị thực hành, thí nghiệm Nhất trƣờng Cao đẳng, TCCN với mức ngân sách đƣợc cấp hàng năm không đủ để trang bị nhiều thiết bị thực hành, thí nghiệm Chƣa kể đến việc thiết bị thí nghiệm cho ngành cơng nghệ cao thƣờng đƣợc nhập từ nƣớc ngồi với giá thành đắt Trong trình học tập, nghiên cứu Viện sƣ phạm kỹ thuật Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả nghiên cứu thành cơng đề tài: “Xây dựng số thí nghiệm cho môn học kỹ thuật vi điều khiển trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng” Đề tài gồm nội dung sau: Chƣơng 1: Cơ sở lý luận đề tài Chƣơng 2: Thiết kế, chế tạo số thí nghiệm cho mơn học kỹ thuật vi điều khiển Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng Chƣơng 3: Khai thác đánh giá thí nghiệm Mặc dù cố gắng nhƣng đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp chuyên gia đồng nghiệp để đề tài đƣợc hoàn thiện 10 QUET: MOV R0,#00 MOV R1,#01111111B LAPS: MOV P3,R1 MOV A,R1 RL A MOV R1,A MOV P3,R1 MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV P2,A CALL DELAY INC R0 CJNE R0,#8,LAPS DJNZ R5,QUET INC DPTR DJNZ R7,CHAYCHU RET MASO1: DB 0FFH,0FFH,0H,7FH,7FH,7FH,7FH,0FFH DB 0FFH,3H,0F5H,0F6H,0F6H,0F5H,3H,0FFH DB 0FFH,0FFH,0H,0F6H,0F6H,0F6H,0F9H,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FEH,0FEH,0H,0FEH,0FEH,0FFH ;S ;P ;K ;T DELAY: MOV R4,#50 LAPF: NOP NOP NOP DJNZ R4,LAPF RET END Bài tập số 1: Viết chƣơng trình hiển thị chữ A led số Bài tập số 2: Viết chƣơng trình hiển thị chữ B led số Bài tập số 3: Viết chƣơng trình hiển thị chữ C led số 1, chữ D led số Bài tập số 4: Viết chƣơng trình hiển thị dòng chữ chạy từ phải sáng trái led matrix với nội dung “TRUONG DH BACH KHOA HA NOI” 85 3.2 THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.2.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm - Chứng minh giả thuyết khoa học đề tài luận văn - Chứng minh cho tính khả thi hiệu thí nghiệm vi điều khiển giảng dạy Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng 3.2.2 Đối tƣợng tiến hành thực nghiệm Thực nghiệm đƣợc tiến hành với hệ đào tạo Cao đẳng chuyên nghiệp, ngành Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Trƣờng Cao đẳng Kinh tế kỹ thuật Trung ƣơng - Lớp thực nghiệm: Cao đẳng Điện ĐK5A (35 SV) - Lớp đối chứng: Cao đẳng Điện ĐK5B (33 SV) Giảng viên dạy thực nghiệm: Tác giả trực tiếp tham gia giảng dạy có tham gia 10 giảng viên chuyên ngành, gần chuyên ngành cán quản lý Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng Các giảng viên tham gia thực nghiệm đƣa ý kiến đóng góp cho đề tài 3.2.3 Nội dung thực nghiệm Tác giả chọn thực nghiệm giảng: Lập trình điều khiển đèn LED chƣơng trình học phần a) Phƣơng pháp quy trình thực nghiệm Tại lớp đối chứng: Tác giả tiến hành giảng dạy lý thuyết phần tập sinh viên khơng đƣợc sử dụng thí nghiệm, có phần mềm mô kèm theo để dẫn chứng Tại lớp thực nghiệm: Tác giả tiến hành giảng dạy lý thuyết phần tập sinh viên đƣợc sử dụng thí nghiệm điều khiển đèn LED đơn Sinh viên trực tiếp làm tập máy tính nạp phần mềm vào vi điều khiển Giảng viên hƣớng dẫn sinh viên bƣớc thực tập Quá trình thực nghiệm sƣ phạm đƣợc triển khai theo kế hoạch, thời gian lên lớp có giảng viên chuyên ngành, gần chuyên ngành cán quản lý tham dự, sau dạy có trao đổi, đánh giá kết Quá trình thực nghiệm đƣợc tiến hành nhƣ sau: 86 - Thống với giảng viên tham gia giảng dạy: Thảo luận kỹ cơng việc cần thực q trình dạy học học có sử dụng thí nghiệm Sự giống khác cách dạy học học có sử dụng thí nghiệm khơng sử dụng thí nghiệm - Đề nghị giảng viên tham gia giảng dạy thực nghiệm nghiên cứu nội dung phƣơng pháp dạy học lớp thực nghiệm có sử dụng thí nghiệm vi điều khiển, tham gia đóng góp ý kiến cơng tác hồn chỉnh giáo án giảng, hệ thống tập Đóng góp ý kiến cần thiết, tính khả thi… đề tài - Dự kiến tình sƣ phạm sảy biện pháp khắc phục giảng dạy thực nghiệm đối chứng b) Kết kiểm tra thực nghiệm Bảng 3.1 Kết kiểm tra thực nghiệm với lớp đối chứng Lớp Điểm số tỷ lệ Lớp thực nghiệm: Cao đẳng điện ĐK5A (35SV) Lớp đối chứng: Cao đẳng điện ĐK5B (33SV) 8/35 18/35 9/35 10 22,8% 51,4% 25,8% 5/33 8/33 12/33 5/33 15,2% 24,2% 36,4% 15,2% 3/33 9% Sau học xong “Điều khiển đèn LED”, lớp thực nghiệm lớp đối chứng đƣợc kiểm tra để đánh giá kết học tập Kết thu đƣợc nhƣ bảng Kết cho thấy lớp thực nghiệm có kết cao lớp đối chứng Lớp thực nghiệm có 22,8% sinh viên đạt điểm (điểm 7) 51,4% đạt điểm giỏi (điểm 8) 25,8% sinh viên đạt điểm xuất sắc (điểm 9) Trong lớp đối chứng có 15,2% sinh viên đạt điểm trung bình, 24,2% sinh viên đạt điểm trung bình (điểm 6), 36,4% sinh viên đạt điểm (điểm 7), 15,2% đạt điểm giỏi (điểm 8), 9% đạt điểm xuất sắc (điểm 9) Kết lớp thực nghiệm có sử dụng thí nghiệm vi điều khiển cao hẳn so lớp đối chứng không sử dụng thí nghiệm Thể tỷ lệ sinh viên đạt điểm 87 giỏi xuất sắc Mặc dù tỷ lệ sinh viên đạt điểm thấp lớp đối chứng nhƣng lớp thực nghiệm khơng có sinh viên đạt điểm trung bình trung bình c) Ý kiến GV tham gia thực nghiệm sƣ phạm Sau học tác giả lấy ý kiến 10 giảng viên tham gia mức độ cần thiết thí nghiệm, Mức độ thuận lợi cho giáo viên q trình dạy học, Tính hiệu dạy học, tính khả thi áp dụng thí nghiệm vi điều khiển vào giảng dạy Trƣờng cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng Tác giả thu đƣợc kết khả quan, cụ thể nhƣ sau: - Đánh giá mức độ cần thiết thí nghiệm vi điều khiển giảng dạy Đồ thị khảo sát GV mức độ cần thiết thí nghiệm 10% 30% Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết 60% - Đánh giá mức độ thuận lợi cho giáo viên trình dạy học Đồ thị đánh giá mức độ thuận lợi cho GV dạy học 10% 40% Rất thuận lợi Thuận lợi Không thuận lợi 50% 88 - Đánh giá vấn đề hiệu dạy học Đồ thị đánh giá hiệu thí nghiệm 0% 40% 60% Hiệu cao Hiệu Không hiệu - Đánh giá tính khả thi áp dụng thí nghiệm vi điều khiển Trường Cao đẳng KTKT TW Đồ thị đánh giá tính khả thi đề tài 10% 20% Rất khả thi Khả thi Không khả thi 70% d) Kết khảo sát ý kiến SV Lớp thực nghiệm (Cao đẳng điện ĐK5A) - Các thí nghiệm vi điều khiển cần thiết cho sinh viên học môn học kỹ thuật vi điều khiển? 89 Đồ thị khảo sát SV cần thiết thí nghiệm học tập SV = 14% SV = 6% Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết 28 SV = 80% - Khi sử dụng thí nghiệm vi điều khiển học tập có hứng thú khơng? Đồ thị khảo sát hứng thú SV SV = 3% SV = 6% Hứng thú nhiều Hứng thú Không hứng thú 32 SV = 91% - Kỹ thực hành có tốt khơng? Đồ thị khảo sát kỹ thực hành SV SV = 11% SV = 17% Tốt nhiều Tốt Không tốt 25 SV = 72% - Mức độ hiểu bài? 90 Đồ thị khảo sát mức độ hiểu SV SV = 6% 13 SV = 37% Rất hiểu Hiểu Không hiểu 20 SV = 57% Qua hoạt động thu thập xử lý thơng tin q trình thực nghiệm sƣ phạm mặt định tính đƣa số nhận định sơ nhƣ sau: + Áp dụng thí nghiệm vi điều khiển vào giảng dạy môn học kỹ thuật vi điều khiển trƣờng cao đẳng KTKT TW góp phần nâng cao chất lƣợng giảng dạy Tạo tâm học tập tích cực cho sinh viên tạo thuận lợi cho giảng viên trình dạy học + Kết học tập sinh viên đƣợc cải thiện đáng kể KẾT LUẬN CHƢƠNG Chƣơng chủ yếu xây dựng hệ thống tập để khai thác thí nghiệm, với 22 tập ví dụ cụ thể kèm theo hƣớng dẫn ghép nối phần cứng, phần mềm điều khiển Hệ thống tập đƣợc xây dựng đồng với thí nghiệm vi điều khiển thuận lợi cho ngƣời dậy ngƣời học, đồng thời tập phù hợp với sinh viên hệ cao đẳng Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật trung ƣơng Để đánh giá thí nghiệm tác giả tiến hành làm thực nghiệm sƣ phạm có mời giảng viên chuyên ngành, gần chuyên ngành cán quản lý tham gia đánh giá 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Với thực trạng giáo dục đại học Việt Nam nói chung, thực trạng đào tạo mơn học kỹ thuật vi điều khiển Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TW nói riêng, tác giả đƣa giải pháp để góp phần nhỏ vào việc giải vấn đề thiếu thiết bị thực hành, thí nghiệm Trƣờng Cao đẳng Khẳng định đƣợc tính khả thi việc giảng viên tự thiết kế chế tạo đƣợc thí nghiệm cho mơn học kỹ thuật vi điều khiển với giá thành thấp nhiều so với thiết bị nhập ngoại Tác giả chế tạo thử nghiệm đƣợc số thí nghiệm nhƣ: thí nghiệm đèn led đơn, led matrix, ghép nối bàn phím hình LCD Ngồi đề tài tác giả cịn thiết kế thành cơng thí nghiệm led thanh, điều khiển động bƣớc Đặc biệt đề tài tác giả xây dựng đƣợc hệ thống thí nghiệm kèm theo tập để khai thác hiệu thí nghiệm thiết kế chế tạo Các thí nghiệm đƣợc tác giả tiến hành dạy thử nghiệm Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng với lớp thực nghiệm lớp đối chứng Kết thực nghiệm sƣ phạm cho thấy lớp thực nghiệm có kết học tập tốt nhiều Chứng tỏ đƣợc hiệu thí nghiệm chế tạo tốt Ngoài tác giả mời Giảng viên Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TW đánh giá góp ý q trình thực nghiệm sƣ phạm Các kết thăm dò ý kiến Sinh viên Giảng viên tham gia thực nghiệm sƣ phạm với tác giả đánh giá cao hiệu tính khả thi đề tài Kiến nghị Trên sở kết nghiên cứu đề tài, tác giả có kiến nghị với Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật TW: - Để góp phần nâng cao chất lƣợng đào tạo chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Cần khuyến khích giảng viên tích cực nghiên cứu, đề xuất phƣơng án xây dựng thí nghiệm cho mơn học Từ có phƣơng án tiến hành thiết kế, chế tạo thêm thí nghiệm phục vụ giảng dạy - Cho phép áp dụng thí nghiệm vi điều khiển tác giả thiết kế, chế tạo với hệ thống thí nghiệm, tập vào giảng dạy trƣờng - Cho tác giả tiếp tục hoàn chỉnh phát triển đề tài với số lƣợng nhiều thí nghiệm 92 PHỤ LỤC 1: PHIẾU KHẢO SÁT GIẢNG VIÊN TRƢỜNG CAO ĐẲNG KTKT TRUNG ƢƠNG PHIẾU KHẢO SÁT GIẢNG VIÊN Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 Tên đề tài: Xây dựng số thí nghiệm cho môn học kỹ thuật vi điều khiển Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ương Tác giả: Nguyễn Ngọc Văn – Giảng viên Khoa Cơ điện Sau tác giả tiến hành thực nghiệm sƣ phạm cho số thí nghiệm vi điều khiển trƣờng Cao đẳng KTKT TW Đề nghị Thầy (cơ) vui lịng tham gia đánh giá số vấn đề sau cách đánh dấu (x) vào ý kiến tƣơng ứng Họ tên GV tham gia thực nghiệm: Chức vụ: Bộ phận công tác: Đánh giá mức độ cần thiết thí nghiệm vi điều khiển giảng dạy Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết Đánh giá mức độ thuận lợi cho giáo viên trình dạy học Rất thuận lợi Thuận lợi Không thuận lợi Đánh giá vấn đề hiệu dạy học Rất hiệu Hiệu Không hiệu Đánh giá tính khả thi áp dụng thí nghiệm vi điều khiển Trường Cao đẳng KTKT TW Rất khả thi khả thi Không khả thi Xin chân thành cảm ơn ý kiến đánh giá Thầy (cô) GV THAM GIA THỰC NGHIỆM SP 93 PHỤ LỤC 2: PHIẾU KHẢO SÁT SINH VIÊN TRƢỜNG CAO ĐẲNG KTKT TRUNG ƢƠNG PHIẾU KHẢO SÁT SINH VIÊN Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 Tên đề tài: Xây dựng số thí nghiệm cho môn học kỹ thuật vi điều khiển Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ương Tác giả: Nguyễn Ngọc Văn – Giảng viên Khoa Cơ điện Sau đƣợc tham gia lớp học thử nghiệm kỹ thuật vi điều khiển Trƣờng cao đẳng KTKT TW, có sử dụng thí nghiệm vi điều khiển Em cho biết ý kiến số vấn đề sau cách đánh dấu (x) vào ý kiến tƣơng ứng: Họ tên SV: Lớp: Các thí nghiệm vi điều khiển cần thiết cho sinh viên học môn học kỹ thuật vi điều khiển? Rất cần thiết Cần thiết Khơng cần thiết Khi sử dụng thí nghiệm vi điều khiển học tập có hứng thú không? Hứng thú nhiều Hứng thú Không hứng thú Kỹ thực hành có tốt không? Tốt nhiều Tốt Không tốt Hiểu Không hiểu Mức độ hiểu bài? Rất hiểu Chân thành cảm ơn hợp tác em sinh viên SV THAM GIA KHẢO SÁT 94 PHỤ LỤC 3: ĐỀ CƢƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN * Khái quát chung môn học Môn học kỹ thuật vi điều khiển học phần bắt buộc chƣơng trình đào tạo hệ cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật Điện - Điện tử Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng Thời lƣợng mơn học 04 tín đó: + Nghe giảng lý thuyết: 45 tiết + Thí nghiệm: 30 tiết + Tự học: 130h Khoa phụ trách: Khoa Cơ điện * Mục tiêu học phần - Kiến thức: + Hiểu đƣợc kiến thức vi xử lý, vi điều khiển, cấu trúc sơ đồ vi điều khiển thuộc họ 8051 đặc biệt AT89C51; AT89C52; AT89S51; AT89S52 + Hiểu phân tích đƣợc tập lệnh họ vi điều khiển 8051 + Vận dụng đƣợc ngôn ngữ lập trình Assembler để lập trình cho vi điều khiển AT89C51; AT89C52; AT89S51; AT89S52 - Kỹ năng: Có khả xây dựng phần cứng lập trình phần mềm cho số hệ thống vi điều khiển đơn giản -Thái độ: Có thái độ học tập, nghiên cứu nghiêm túc, tích cực Có khả làm việc theo nhóm, Có tính sáng tạo lĩnh vực vi điều khiển * Đối tượng sinh viên Sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật điện- điện tử năm thứ Các học phần phải hoàn thành trƣớc học Kỹ thuật vi điều khiển là: Điện tử bản, TH điện tử bản, Kỹ thuật số, TH kỹ thuật số, điện tử công nghiệp * Đề cương chi tiết CHƢƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG (LT5) 1.1 Khái niệm phân loại vi xử lý, vi điều khiển 95 1.2 Cấu trúc chung vi xử lý, hệ vi xử lý 1.3 Cơ chế hoạt động vi xử lý, vi điều khiển 1.4 Ứng dụng vi xử lý, vi điều khiển CHƢƠNG BỘ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 / 80C51 (LT5 + TN5) 2.1 Giới thiệu chung 2.2 Sơ đồ khối 2.3 Sơ đồ chân 80C51/AT89C51 2.4 Chức thành phần AT89C51 2.4.1 Các ghi chức đặc biệt 2.4.2 Khối tạo thời gian đếm (Timer/Counter) 2.4.3 Bộ nhớ chƣơng trình nhớ liệu nội trú 2.4.4 Bộ nhớ chƣơng trình nhớ liệu ngoại trú 2.5.5 Cơ chế ngắt On-chip AT89C51 2.5.6 Nguyên lý truyền tin nối tiếp AT89C51 2.5.7 Mạch dao động CHƢƠNG 3: TẬP LỆNH CỦA HỌ VĐK AT89C51 / 80C51 (LT15 + TN5) 3.1 Nhóm lệnh di chuyển liệu 3.2 Nhóm lệnh tính tốn số học 3.3 Nhóm lệnh tính tốn logic 3.4 Nhóm lệnh rẽ nhánh chƣơng trình 3.5 Nhóm lệnh điều khiển biến logic CHƢƠNG 4: MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN (LT20 + BT20) 4.1 Điều khiển LED đơn 4.2 Điều khiển LED 4.3 Điều khiển LED matrix 4.4 Điều khiển động bƣớc 4.5 Ghép nối bàn phím hình LCD 96 PHỤ LỤC 4: BỘ CÂU HỎI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ Câu hỏi chƣơng 1: Câu 1.1: Em trình bày khái niệm vi xử lý vi điều khiển? So sánh giống khác vi xử lý vi điều khiển? Câu 1.2: Em giải thích cấu trúc hệ vi xử lý chế hoạt động hệ vi xử lý? Câu 1.3: Giải thích trình nạp thực thi lệnh vi xử lý? Câu hỏi chƣơng 2: Câu 2.1: Giải thích khối sơ đồ khối vi điều khiển AT89C51? Chỉ rõ chức nhiệm vụ khối? Câu 2.2: Vẽ sơ đồ chân trình bầy chức chân vi điều khiển AT89C51 AT89S51? So sánh giống khác sơ đồ chân loại vi điều khiển trên? Câu 2.3: Trình bầy ghi vi điều khiển AT89C51? Câu 2.4: Giải thích chế ngắt vi điều khiển AT89C51? Nêu ứng dụng ngắt? Câu 2.5: Trình bày nguyên lý truyền tin nối tiếp? Nêu cácứng dụng truyền tin nối tiếp? Câu 2.6: Tính chu kỳ máy vi điều khiển AT89S52 biết tần số giao động thạch anh cấp cho mạch giao động chíp 11,0592 MHz? Câu hỏi chƣơng 3: Câu 3.1: Em giải thích lệnh di chuyển liệu (các lệnh cụ thể đƣợc giáo viên đƣa hỏi)? Cho ví dụ lệnh đoạn chƣơng trình cụ thể? Câu 3.2: Em giải thích lệnh tính tốn số học (các lệnh cụ thể đƣợc giáo viên đƣa hỏi)? Cho ví dụ lệnh đoạn chƣơng trình cụ thể? 97 Câu 3.3: Em giải thích lệnh tính tốn logic (các lệnh cụ thể đƣợc giáo viên đƣa hỏi)? Cho ví dụ lệnh đoạn chƣơng trình cụ thể? Câu 3.4: Em giải thích lệnh rẽ nhánh chƣơng trình (các lệnh cụ thể đƣợc giáo viên đƣa hỏi)? Cho ví dụ lệnh đoạn chƣơng trình cụ thể? Câu hỏi chƣơng 4: Câu 4.1: Em trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động đèn Led? Nêu ƣu nhƣợc điểm đèn Led với loại bóng đèn khác? Câu 4.2: Em trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động led thanh? Lập bảng trạng thái cho loại led A chung k chung? Câu 4.3: Em trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động led matrix? Lập mã bảng chữ cho led matrix? Câu 4.4: Cấu tạo, phân loại nguyên lý hoạt động động bƣớc? Câu 4.5: Cấu tạo nguyên lý hoạt động hình LCD 16*2? 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chƣơng trình đào tạo Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng (2013) [2] Trần Khánh Đức, “Giáo dục phát triển nguồn nhân lực kỷ XXI”, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, (2010) [3] Luật giáo dục đại học 2012 [4] Nghị phủ đổi toàn diện giáo dục đại học Việt Nam giai đoạn 2006 – 2020 Số: 14/2005/NQ-CP [5] Bạch Hƣng Trƣờng, “Bài giảng kỹ thuật vi điều khiển”, Trƣờng Đại học SPKT Hƣng Yên, (2004) [6] Hỏi đáp số nội dung đổi toàn diện Giáo dục Đào tạo (2014) [7] http://vi.wikipedia.org [8] http://www.moet.gov.vn/?page=1.1&view=5570 [9] http://www.daihoclongan.edu.vn [10] http://timtailieu.vn/tai-lieu [11] http://www.labcenter.com/products/vsm/vsm_overview.cfm [12] http://www.raisonance.com/ [13] http://netc-vca.edu.vn [14] http://hiendaihoa.com/tu-dong-hoa/ 99 ... ? ?Xây dựng số thí nghiệm cho mơn học kỹ thuật vi điều khiển Trƣờng Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật Trung ƣơng” Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục đích Xây dựng số thí nghiệm cho mơn học Kỹ thuật vi. .. TẠO MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM CHO MƠN HỌC KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT TRUNG ƢƠNG 2.1 GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN MCS-51 Họ vi điều khiển MCS-51 bao gồm vi điều khiển. .. TẠO MỘT SỐ BỘ THÍ NGHIỆM CHO MƠN HỌC KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN TẠI TRƢỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT TRUNG ƢƠNG 26 2.1 GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN MCS-51 26 2.2 GIỚI THIỆU BỘ VI ĐIỀU KHIỂN