8. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
1.4.3 Môi trường lập trình
1.4.3.1 Giao diện Scratch
Giao diện Scratch 3.0 có thể chia thành 5 khu vực chính
Hình 1. 14 Giao diện Scratch (1) Khung điều khiển có 3 tab thông tin:
- Lệnh (Code): Là nơi chứa danh mục các lệnh dùng để lập trình cho các đối tượng
- Thiết kế (Costumes): Là nơi lưu trữ các thiết kế, các giao diện khác nhau của
đối tượng.
- Âm thanh (Sounds): Chứa các âm thanh khác nhau của đối tượng.
(2) Cửa sổ lệnh: Gồm các "lệnh" để điều khiển hoạt động của nhân vật. Bằng
cách kéo các lệnh từ khung điều khiển sang cửa sổ và lắp ghép các khối lệnh khác nhau sẽ tạo thành một “chương trình” để điều khiển đối tượng.
(3) Sân khấu - Stage: Có chức năng là cửa sổ thể hiện đối tượng trên phần mềm
Scratch. Đây là nơi các đối tượng biểu diễn, hiển thị các loại ảnh nền khác nhau và các hiệu ứng đồ họa,... Sân khấu chính là chỗ người dùng tương tác với sản phẩm được tạo ra.
(4) Nhân vật (Sprites): Là khu vực quản lý các nhân vật trên ứng dụng. Tại đây,
có thể thực hiện tạo thêm nhân vật, đa dạng về kích thước và chủng loại, chỉnh sửa ngoại hình nhân vật (thay đổi trang phục),...
(5) Ảnh nền, phông nền (Backdrop/Background): Là khu vực giúp quản lý,
chỉnh sửa và thêm mới các ảnh nền hiển thị trên sân khấu.
Một số chức năng trên thanh công cụ
Hình 1. 15 Giao diện thanh công cụ
Sprite: Là nơi quản lý các đối tượng. Với mỗi một dự án sẽ có ít nhất một đối
Tutorials: Hướng dẫn người sử dụng các tính năng, công cụ trên Scratch một cách
cụ thể và chi tiết.
Tab Sound: Là khu vực xử lý âm thanh. Tại đây, người dùng có thể chỉnh sửa các
file âm thanh trong mỗi dự án khi thiết kế.
Costumes: Là công cụ hỗ trợ chỉnh sửa ảnh, đồ họa theo ý muốn và mỗi chỉnh sửa
được thực hiện tại đây đều sẽ hiển thị ở Stage.
Ngoài ra, còn có thêm một số tùy chọn khi bấm chuột phải vào đối tượng như: Delete, Duplicates, Save to local file, ...
1.4.3.2 Cách tải và cài đặt phần mềm Scratch 3.0 mới nhất trên máy tính Bước 1: Tải phần mềm Scratch 3.0: https://scratch.mit.edu/download
Bước 2: Mở thư mục chứa bộ cài Scratch desktop mà bạn đã tải về, nhấn chuột
phải lên bộ cài và chọn Run as Administrator
Bước 3: Sau đó nhấn Run
Bước 4: Hộp thoại Scratch Desktop Setup sẽ xuất hiện, yêu cầu bạn chọn quyền
có thể truy cập sau khi tải phần mềm về máy tính. Sau đó nhấn Install
Bước 5: Sau khi quá trình cài đặt hoàn tất, bạn nhấn Finish Bước 6: Bạn cần chờ vài giây để phần mềm tự khởi động
1.5 App Inventor
1.5.1 Giới thiệu về App Inventor
App Inventor là một ứng dụng web mã nguồn mở được cung cấp ban đầu bởi Google, năm 2012 Google chuyển giao cho Trung tâm Nghiên cứu Di động của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) quản lý và phát triển.
Nâng cao khả năng hiện thực hóa các ý tưởng và biến những ý tưởng đó trực tiếp thành các sản phẩm công nghệ, sử dụng trong cuộc sống hàng ngày trên các thiết bị di động.
1.5.2 Tổng quan giao diện App Inventor 1.5.2.1 Giao diện màn hình chính
1.5.2.2 Khu thiết kế
Hình 1. 18 Khu thiết kế Phần 1: Palette
Khu vực này chứa tất cả các loại đối tượng có thể thêm vào chương trình, các đối tượng được chia ra làm các nhóm khác nhau như User Interface (Giao diện người dùng), Sensor (Cảm biến), Storage (Lưu trữ)… Mỗi nhóm sẽ có danh sách các đối tượng của nhóm đó.
Phần 2: Viewer
Đây là nơi chúng ta thêm và sắp xếp vị trí các đối tượng hiển thị trên màn hình. Để thêm đối tượng, các bạn kéo đối tượng muốn thêm từ Palette sang khu vực này và đặt vào vị trí thích hợp.
Phần 3: Components
Khu vực Components chứa danh sách các đối tượng đã được thêm vào dự án. Các bạn có thể đổi tên hoặc xóa đối tượng.
Hình 1. 20 Khu vực viewer
Phần 4: Properties
Đây là khu vực chứa các thuộc tính của đối tượng, ví dụ như kích thước, màu sắc, cỡ chữ... Mỗi đối tượng khác nhau sẽ có những thuộc tính khác nhau
Phần 5: Khu lập trình
Khu lập trình cung cấp các khối lệnh để lập trình các đối tượng có trong chương trình, được ra làm 2 khu vực chính: Blocks và Viewer
Hình 1. 23 Khu vực lập trình Hình 1. 22 Khu vực Properties
Block
Khu vực này chứa danh sách các khối lệnh, được phân thành 2 nhóm chính: nhóm khối lệnh có sẵn Built-in và nhóm khối lệnh bổ sung. Built-in là nhóm chứa các khối lệnh cơ bản, bất kỳ dự án nào cũng có. Nhóm khối lệnh bổ sung chứa các khối lệnh của các đối tượng trong dự án. Nhấn vào một đối tượng bất kỳ, danh sách các khối lệnh của đối tượng đó xuất hiện.
Viewer
Đây là nơi lập trình viên kéo các khối lệnh từ danh sách các khối lệnh và ghép chúng lại với nhau. Các khối lệnh sẽ được thực hiện theo thứ tự mà lập trình viên sẽ ghép.
1.6 Công nghệ không dây Bluetooth 1.6.1 Khái niệm
Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau mà không cần dây dẫn. Nó là một chuẩn điện tử, điều đó có nghĩa là các hãng sản xuất muốn có đặc tính này trong sản phẩm thì họ phải tuân theo các yêu cầu của chuẩn này cho sản phẩm của mình. Những tiêu chuẩn kỹ thuật này đảm bảo cho các thiết bị có thể nhận ra và tương tác với nhau khi sử dụng công nghệ Bluetooth.
Ngày nay phần lớn các nhà máy đều sản xuất các thiết bị có sử dụng công nghệ Bluetooth. Các thiết bị này gồm có điện thoại di động, máy tính và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA (Prosonal Digital Assistant).
Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một thiết bị nào có tích hợp bên trong công nghệ này đều có thể truyền thông với các thiết bị khác với một khoảng cách nhất định về cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận sóng. Công nghệ này thường được sử dụng để truyền thông giữa hai loại thiết bị khác nhau. Ví dụ: Bạn có thể hoạt động trên máy tính với một bàn phím không dây, sử dụng bộ tai nghe không dây,...
1.6.2 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth 1.6.2.1 Ưu điểm
- Cho phép ứng dụng được nhiều loại thiết bị bao gồm các thiết bị cầm tay và điện thoại di động. - Giá thành ngày một giảm.
- Khoảng cách giao tiếp cho phép giữa hai thiết bị kết nối có thể lên đến 100m. Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới mức tới đa 1Mbps mà các thiết bị không cần phải trực tiếp thấy nhau.
- Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua chuẩn Bluetooth, do đó có thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.
- Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng hỗ trợ.
1.6.2.2 Nhược điểm
- Khoảng cách kết nối còn ngắn so với công nghệ mạng không dây khác.
Hình 1. 24 Khả năng kết nối của các thiết bị qua Bluetooth 1.6.3 Hoạt động
Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tần từ 2.4GHz đến 2.485GHz. Bluetooth được thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. Khi kết nối , nó sẽ tự động tìm ra tần số tương thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đảm bảo sự liên tục.
1.6.4 Lịch sử phát triển
- Bluetooth 1.0 (7/1999): phiên bản đầu tiên được đưa ra thị trường với tốc độ kết nối ban đầu là 1Mbps. Tuy nhiên, trên thực tế tốc độ kết nối của thế hệ này chưa bao giờ là sự kết hợp của “classic Bluetooth” đạt quá mức 700Kbps.
- Bluetooth 1.1 (2001): Đánh dấu bước phát triển mới của công nghệ Bluetooth trên nhiều lĩnh vực khác nhau với sự quan tâm của nhiều nhà sản xuất mới.
- Bluetooth 1.2 (11/2003): Bắt đầu có nhiều tiến bộ đáng kể. Chuẩn này hoạt động dựa trên băng tần 2.4GHz và tăng cường kết những ứng dụng năng lượng cực thấp. - Bluetooth 2.0+ERD (2004): Bắt đầu nâng cao tốc độ và giảm thiểu một nửa năng lượng tiêu thụ so với trước đây. Tốc độ của chuẩn Bluetooth lên đến 2.1Mbps với chế độ cải thiện kết nối truyền tải–ERD (Enhanced data rate).
- Bluetooth 2.1+ERD (2004): đây chính là thế hệ nâng cấp của Bluetooth 2.0 có hiệu năng cao hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Đây được cho là một trong những bước tiến mới trong sự phát triển của Bluetooth với sự ra đời của Bluetooth 2.1+ERD. - Bluetooth 3.0+HS (2008): có tốc độ truyền dữ liệu đạt mức 24Mbps – bằng song Bluetooth – High Speed, tương đương chuẩn Wifi thế hệ đầu tiên, phạm vi hiệu quả nhất chỉ trong vòng 10m.
- Bluetooth 4.0 (30/06/2010): Bluetooth 4.0 là sự kết hợp của “classic Bluetooth” (Bluetooth 2.1 và 3.0), “Bluetooth high speed” ( Bluetooth 3.0 + HS) và “ Bluetooth low energy - Bluetooth năng lượng thấp (Bluetooth Smart Ready/ Bluetooth Smart)”. - Bluetooth 4.1 (04/12/2013): phiên bản với nhiều cải tiến vượt bậc, cải thiện các lỗi của chuẩn 4.0 gây ra như chồng chéo dữ liệu, quảnlý năng lượng tốt hơn, chuẩn này có thể giao tiếp độc lập với thiết bị cần ghép nói.
- Bluetooth 4.2 (02/12/2014): Có tốc độ truyền tải dữ liệu gấp 2.5 lần so với Bluetooth 4.1. Ngoài ra dung lượng của dữ liệu truyền cũng được tăng lên giúp điện năng tiêu thụ của Bluetooth tiết kiệm hơn và ít xảy ra lỗi trong quá trình kết nối. Cập nhật khả năng hỗ trợ các thiết bị ngoại vi (thiết bị gia dụng, chuột, bàn phím, tai nghe, máy in, ...).
- Bluetooth 5.0 (2017): Có nhiều cải tiến mới nhưng chỉ tương thích với các thiết bị sử dụng chuẩn Bluetooth này. Bluetooth 5.0 có khả năng phủ sóng xa hơn gấp 4 lần, tốc độ truyền tăng gấp 2 lần và khả năng tiết kiệm năng lượng gấp 2.5 lần so với phiên bản trước.
1.6.5 Module Bluetooth HC-06
1.6.5.1 Giới thiệu về module Bluetooth HC-06
Với thiết kế nhỏ gọn, tiện lợi, giao tiếp với vi điều khiển chỉ bằng 2 chân (Tx và Rx), module bluetooth HC06 sẽ giúp bạn thực hiện các dự án truyền dẫn và điều khiển từ xa một cách dễ dàng.
HC06 chỉ có thể chạy được 1 chế độ Slave (khác với HC05 có thể hoạt động với chế độ Mater hoặc Slave). Điều này có nghĩa là bạn không thể chủ động kết nối từ vi điều khiển đến các thiết bị ngoại vi. Mà cách kết nối là: bạn phải sử dụng thiết bị ngoại vi (điện thoại thông minh, máy tính laptop) để dò tín hiệu kêt nối Buletooth mà HC06 phát ra. Sau khi kết nối thành công bạn có thể gửi tín hiệu từ vi điều khiển đến các thiết bị ngoại vi này, và ngược lại.
1.6.5.2 Đặc điểm kỹ thuật
• Điện áp hoạt động: 3V3-5V DC • Dòng điện tiêu thụ: 20-30mA • Nhiệt độ hoạt động: -20~75°C • Sử dụng chip: CSR Bluetooth V2.0
• Cấu hình Slave mặc định, không thay đổi được.
• Hỗ trợ tốc độ baud: 200,2400,4800,9600, 19200,38400,57600，115200 • Kích thước: 28x15x2,35mm
• Giao tiếp: UART (TX, RX)
• Bất đồng bộ: 2.1Mbps(Max)/160kbps • Đồng bộ: 1Mbps/1Mbps • Bảo mật: mã hóa và chứng thực • Cấu hình mặc định: • Tốc độ baud mặc định 9600N81 • Mật khẩu: 1234 1.6.5.3 Đặc điểm phần cứng
Sơ đồ chân HC-06 gồm có:
• EN: Chân này để chọn chế độ hoạt động AT Mode hoặc Data Mode.
• VCC: chân này có thể cấp nguồn từ 3.6V đến 6V bên trong module đã có một
ic nguồn chuyển về điện áp 3.3V và cấp cho IC BC417. • GND: nối với chân nguồn GND
• TXD, RND đây là hai chân UART để giao tiếp module hoạt động ở mức logic
3.3V
• STATE: Chân này không được đề cập trong hướng dẫn sử dụng nên không
hoạt động.
1.6.5.4 Tập lệnh AT
AT: Lệnh test, nó sẽ trả về OK nếu Module đã hoạt động ở Command Mode. AT + VERSION: Kiểm tra firmware version
AT + HELP: Hiển thị các câu lệnh dùng cho module Bluetooth AT + NAME: Xem tên của module Bluetooth
AT + NAME<Para1>: Đặt tên cho module Bluetooth
AT + DEFAULT: Trả về cài đặt mặc định của module Bluetooth AT + PIN: Đọc mã pin của module Bluetooth
AT + PIN<Para1>: Đặt mã pin cho module Bluetooth
AT + BAUDx (Với x = 1, 2, 3, ...., 9, A, B, C): Chỉnh tốc độ truyền nối tiếp của module Bluetooth.
AT + PN: Không kiểm tra chẵn lẻ, trả về là OK NONE AT + PO: Thiết lập kiểm tra lẻ, trả về OK ODD
AT + PE: Thiết lập kiểm tra chẵn, trả về OK EVEN
1.7 Smartphone
1.7.1 Khái niệm “điện thoại”, “điện thoại di động”, “điện thoại thông minh”
Điện thoại thông minh (smartphone) là sự kết hợp của một chiếc điện thoại và một thiết bi ̣điện tử trợ giúp cá nhân (PDA). Ngoài chức năng thực hiện và nhận cuộc gọi, điện thoại thông minh còn được tích hợp các chức năng khác như: nhắn tin, duyệt web, nghe nhạc, chụp ảnh, quay phim, xem truyền hình, kết nối mạng xã hội…
Hình 1. 27 Điện thoại di động 1.7.2 Những đặc điểm ưu việt của điện thoại thông minh
Điện thoại thông minh có nhiều đặc điểm ưu việt trong sử dụng:
Giúp liên lạc dễ dàng, liên lạc nhanh chóng, tiện lợi chỉ cần ở đó có sóng điện thoại, internet.
Công cụ giải trí hữu ích: Có thể được nghe giọng, nhìn hình ảnh trực tiếp của người đang nói chuyện với mình một cách chân thực, gần gũi. Là thiết bị cá nhân, được thiết kế nhỏ, gọn, tiện lợi khi di chuyển, dễ dàng sử dụng trong bất cứ điều kiện hoàn cảnh nào. Có nhiều công cụ hỗ trợ liên lạc: nhắn tin, gọi điện, chat qua mạng xã hội, gửi email, chơi game, ...
Kết luận chương 1
Trong chương 1, tôi đã trình bày những vấn đề sau:
Trình bày về khái niệm về STEM và giáo dục STEM. Bên cạnh đó, trình bày được sự hiệu quả của giáo dục STEM đã có những tác động tích cực đến việc học của người học, với mức độ tác động lớn nhất ở bậc Tiểu học, và thấp nhất ở bậc Đại học. Giáo dục STEM phát triển năng lực cần thiết của người học một cách có hiệu quả thì cần phải có một thời gian dài. Do đó, ở các trường học cần tạo môi trường dạy và học hỗ trợ để phát triển năng lực STEM của người học và tạo tiền đề thuận lợi cho người học phát triển ở bậc học cao hơn. Đưa ra được mô hình triển khai STEM ở THPT và tìm hiểu về STEM Robotics.
Trình bày tổng quan về Arduino, tìm hiểu board Arduino UNO R3.
Trình bày các thành phần của Module điều khiển động cơ L298N và ứng dụng của L298N thường dùng trong việc điều khiển các loại động cơ DC, động cơ bước. Trình bày thông tin về cảm biến dò line đơn TCRT5000 4 chân.
Giới thiệu Arduino IDE là một phần mềm giúp chúng ta nạp code đã viết vào các board mạch và thực thi ứng dụng.
Bên cạnh đó, trình bày cách cài đặt Arduino IDE và môi trường lập trình board Arduino UNO R3.
Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình Arduino có thể được chia thành ba phần chính đó là: Hàm chức năng (function), giá trị (các biến và các hằng số), cấu trúc (structure). Tìm hiểu Scratch là một ngôn ngữ lập trình robot trực quan phát triển theo hướng tương tác trực quan, đồ họa sống động, sản phẩm liền tay mà vẫn đảm bảo tính khoa học, tính liên thông tri thức sau này.. Bao gồm: Kỹ thuật: khối lệnh kiểu lego, kết quả trực quan, âm thanh, hình ảnh sống động, trẻ em có thể dùng được dễ dàng…
Tìm hiểu App Inventor là một ứng dụng web mã nguồn mở được cung cấp ban đầu bởi Google, năm 2012 Google chuyển giao cho Trung tâm Nghiên cứu Di động của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) quản lý và phát triển. Môi trường lập trình App Inventor có cách tiếp cận tương tự như Scratch, câu lệnh đều là những khối lệnh trực