SKKN kinh nghiệm tạo hứng thú học tập bài khái niệm về mạch điện tử điều khiển môn công nghệ 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ

TRƯỜNG THPT THỌ XUÂN 5

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

KINH NGHIỆM TẠO HỨNG THÚ HỌC TẬP BÀI
“KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN”
MÔN CÔNG NGHỆ 12, QUA CÁC HOẠT ĐỘNG LẮP
ĐẶT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN LED

Người thực hiện: Hoàng Văn Dũng
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực (môn): Công Nghệ CN

THANH HOÁ NĂM 2017


MỤC LỤC
I. MỞ ĐẦU................................................................................................................................................ 1
I.1. Lý do chọn đề tài:................................................................................................................... 1
I.2. Mục đích nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm:........................................... 2
I.3. Đối tượng nghiên cứu.......................................................................................................... 2
I.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................................. 2
I.4.a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết :...................................................................... 2
I.4.b. Phương pháp điều tra viết:.......................................................................................... 2
II. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm......................................................................................... 2
II.1. Cơ sở lý luận............................................................................................................................ 2
II.2. Thực trạng.............................................................................................................................. 3
II.2.a. Thuận lợi:........................................................................................................................... 3
II.2.b. Khó khăn:........................................................................................................................... 3

II.3. Các giải pháp thực hiện.................................................................................................... 4
II.3.a. Giải pháp.......................................................................................................................... 4
II.3.b. Tổ chức thực hiện....................................................................................................... 4
II.3.b.1. Cách thức sưu tầm tài liệu................................................................................ 4
II.3.b.2. Nội dung cần giới thiệu cho học sinh tham khảo................................. 4
II.3.b.2.1. Ardiuno là gì? Các thông số kỷ thuật của Ardiuno...................4
II.3.b.2.2. Lập trình cho Ardiuno.............................................................................. 6
II.3.c. Giới thiệu một bài soạn đã thực nghiệm...................................................... 6
II.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với
bản thân, đồng nghiệp và nhà trường............................................................................. 16
III. KẾT LUẬN, KẾN NGHỊ..................................................................................................... 17
III.1. Kết luận.................................................................................................................................. 17
III.2. Kiến nghi............................................................................................................................... 18
III.2.a. Đối với tổ chuyên môn............................................................................................ 18
III.2.b. Đối với nhà trường.................................................................................................... 18


I. MỞ ĐẦU
I.1. Lý do chọn đề tài:1
Hiện nay, đổi mới phương pháp dạy học là một trong những mục tiêu lớn
của ngành giáo dục. Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương
tiện dạy học đóng vai trò rất quan trọng. Sử dụng phương tiện dạy học góp phần
nâng cao hiệu quả dạy học, góp phần hình thành cho học sinh khả năng tư duy
tích cực, sáng tạo và vận dụng các kiến thức vào thực tiễn đời sống. Tuy nhiên,
tình hình dạy học nói chung và dạy học Công nghệ nói riêng hiện nay vẫn còn
được tiến hành theo hình thức chủ yếu là: “ thông báo – tái hiện”, học sinh có rất
ít cơ hội để nghiên cứu, quan sát, tham gia tiến hành làm thí nghiệm. Hơn nữa
môn công nghệ được xem như môn phụ không thi THPTQG nên các em càng
không chú ý học tập…
Cùng với các môn học khác, môn Công nghệ lớp 12 trang bị cho học sinh

một số kiến thức cơ bản về kỷ thuật điện. Trong khi đó phần “Mạch điện tử điều
khiển” là phần quá trừu tượng đòi hỏi học sinh phải chịu khó tìm tòi, tư duy,
sáng tạo, và có thể là đam mê thì mới học tốt được phần này. Thực tế học sinh
chỉ tìm hiểu qua sách giáo khoa công nghệ 12 thì khó có thể hiểu được mạch
điều khiển là gì, chứ đừng nói đến là có thể tạo ra được một mạch điều khiển do
mình mong muốn.
Vì mạch điều khiển nói chung có rất nhiều ứng dụng trong thực tế, có rất
nhiều lĩnh vực cần để xử dụng, xong để thiết lập được mạch điện tử điều khiển
thì không phải ai cũng biết …
Chính vì vậy nếu qua các bài học ở chương “Một số mạch điện tử điều
khiển đơn giản” môn công nghệ lớp 12, nếu giáo viên lồng ghép hướng dẫn cho
học sinh tìm hiểu và biết cách lắp đặt mạch điều khiển thì không những tạo hứng
thú học tập cho các em mà còn giúp các em có tinh thần đam mê tìm tòi kiến
thức, áp dụng được kiến thức đó vào thực tiễn.
Qua đề tài tôi cũng muốn các em làm quen và tìm hiểu về chương trình
Ardiuno là một chương trình rất thiết thực có thể phục vụ quá trình học tập,
nghiên cứu sau này, cũng là một chương trình có rất nhiều ứng dụng trong thực
tế. Với Arduino bạn có thể ứng dụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm
biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch đèn trang trí, đèn chạy biển quảng cáo, đèn tín
hiệu giao thông, mạch điều khiển động cơ không đồng bộ, mạch điều khiển các
thiết bị tự động trong gia đình, mạch đèn báo chống trộm … hoặc cao hơn nữa
bạn có thể làm những sản phẩm như: máy in 3D, robot, kinh khí cầu, máy bay
không người lái 1 ,...Qua đó tôi muốn là “cầu nối” giữa học sinh với Ardiuno để
các em có thể tiếp cận được thế giới điện tử trong tương lai ...
Qua đề tài tôi cũng mong muốn các em làm quen và biết cách lập trình C
và C++ để chạy một phần mềm điều khiển … 1
1

Ghi chú
- Ở mục I.1: Đoạn “ Hiện nay, …có rất nhiều ứng dụng thực tế” do tôi viết

- Đoạn: “Với Ardiuno ….máy bay không người lái” tôi tham khảo từ TLTK số 1. Đoạn tiếp theo tôi tự
viết
- Đoạn: “lập trình C và C++ để chạy một phần mềm điều khiển” tôi tham khảo ở tài liệu số 1
- “Chương trình Ardiuno” tôi tham khảo từ TLTK số 1

1


Là giáo viên đang trực tiếp giảng dạy học sinh tôi thấy tạo hứng thú học
tập qua bài học là cần thiết và đúng theo xu thế đổi mới của ngành nên tôi chọn
đề tài “Kinh nghiệm tạo hứng thú học tập bài “khái niệm về mạch điện tư
điều khiển” môn công nghệ 12, qua một số hoạt động hướng dẫn học sinh
lắp đặt mạch điều khiển đèn led”.
I.2. Mục đích nghiên cứu của sáng kiến kinh nghiệm:2
Đề tài nhằm mục đích tạo hứng thú học tập cho học sinh, học đi đôi với
hành bằng cách giáo dục học sinh biết thiết kế, lắp đặt, điều khiển các mạch điện
tử điều khiển, tạo ra được những sản phẩm có nhiều ứng dụng trong thực tế.
I.3. Đối tượng nghiên cứu
a. Đối tượng: Đối tượng dạy học là học sinh khối 12 trường THPT Thọ Xuân 5.
b. Đặc điểm: Học sinh có được sự hỗ trợ rất lớn từ phía giáo viên, sách, báo, tivi,
internet…. Từ đó các em có thể học hỏi thêm, có ý thức hơn trong việc tìm hiểu
về “Ardiuno” và cách thiết kế, lắp đặt, mạch điện tử điều khiển.
I.4. Phương pháp nghiên cứu.
I.4.a. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết :
- Đọc tài liệu để hệ thống hóa lý luận làm cơ sở cho nghiên cứu thực tế.
- Đọc và nghiên cứu tài liệu về thực hành môn công nghệ ở trường
THPT
- Đọc tài liệu qua Internet để tìm hiểu về chương trình Ardiuno và
phương pháp viết lập trình C và C ++ 1
I.4.b. Phương pháp điều tra viết:

Làm một số trắc nghiệm điều tra sự nhận thức của các em về mạch điều
khiển và kiểm tra sự tiếp thu kiến thức qua bài học.
II. Nội dung sáng kiến kinh nghiệm
II.1. Cơ sở lý luận.
Như chúng ta đã biết, môn Công nghệ lớp 12 gồm có 4 chương, nó thể
hiện tính trừu tượng rất cao qua các khái niệm, nguyên lý, quá trình kỹ thuật.
Công nghệ là môn mà học sinh khó có thể trực tiếp tri giác được, chẳng hạn,
khái niệm mạch điện tử điều khiển …. Để thể hiện những nội dung này, trong
các tài liệu giáo khoa người ta phải mô phỏng chúng bằng các kí hiệu, hình vẽ,
sơ đồ… Để nhận thức được những nội dung này học sinh phải hình dung, tưởng
tượng, khái quát hóa,…nghĩa là phải thực hiện các thao tác tư duy. Vì vậy khi
dạy học cần phải: Phân tích tìm ra điểm xuất phát tương đối của mỗi khâu nhận
thức (từ cái cụ thể - trực quan hay cái trừu tượng - lí thuyết). Đó là cơ sở cho
việc vận dụng con đường quy nạp hay diễn dịch trong mỗi bài dạy. Xác định
đúng đắn vị trí vai trò trực quan, coi nó như một phương tiện, điều kiện của sự
chuyển hoá biện chứng từ cụ thể sang trừu tượng và ngược lại.
Nội dung môn học kỷ thuật công nghiệp mang tính tổng hợp và tích hợp
vì nó là môn học ứng dụng, hàm chứa những phần tử kiến thức thuộc nhiều môn
khoa học khác nhau: Toán học, Hoá học, Vật lí học, Kinh tế học, Xã hội học…
nhưng lại liên quan, thống nhất với nhau trong việc phản ánh những đối tượng
kỹ thuật cụ thể.
2Các mục: I.2; I.3;I.4;II.1 tác giả tự viết.
Đoạn “chương trình Ardiuno và phương pháp lập trình C/C++” mục I.4.a tôi tham khảo qua TLTK số 1

2


Phần “Một số mạch điện tử điều khiển” là phần tương đối khó với nhiều
kiến thức lý thuyết mới mẻ, trừu tượng rất khó nhớ như khái niệm, công dụng,
phân loại các loại các mạch điện tử điều khiển. Những kiến thức đó mang tính

chuyên nghành điện tử cao nên vừa mới mẻ vừa trừu tượng và khó ghi nhớ đối
với học sinh.
Là người giáo viên nhiều khi tâm sự với đồng nghiệp cùng môn thì đều có
nhận định: “Ngay một số thầy, cô còn chưa hiểu hết được nội dung kiến thức
trong bài dạy, không biết về chương trình Ardiuno, để điều khiển được mạch
điện tử thì cần phải tiến hành như thế nào? Tại sao có thể điều khiển được … nói
gì đến học sinh?..” Câu nói đó khiến tôi rất băn khoăn suy nghĩ và phần nào đã
phản ánh thực trạng. Điều đó đã thôi thúc tôi tìm tòi các biện pháp giáo dục học
sinh biết cách thiết kế, lắp đặt, tập viết phần mềm điều khiển mạch điện tử, đồng
thời cũng là tài liệu cho mọi người cùng tham khảo.
II.2. Thực trạng.3
II.2.a. Thuận lợi:
+ Đa số học sinh cuối cấp nên cũng có khả năng nhận thức vấn đề một
cách nhanh chóng.
+ Giáo viên nhiệt tình giảng dạy, có năng lực, kinh nghiệm.
+ Đồng nghiệp sẳn sàng ủng hộ, góp ý để thực hiện đề tài một cách tốt
nhất.
+ Nhà trường luôn tạo điều kiện thuận lợi để thầy và trò thực hiện đề tài
như: Tạo điều kiện về thiết bị dạy học, cơ sở vật chất, kinh phí mua dụng cụ thí
nghiệm …
+Gia đình luôn tạo điều kiện để tôi hoàn thành tốt công
việc. II.2.b. Khó khăn:
Trình độ học tập của học sinh không đồng đều, tính tự giác, khả năng tư
duy độc lập, sáng tạo của học sinh còn hạn chế.
Một số ít học sinh chưa chăm học nên kết quả học tập còn thấp so với
yêu cầu.
Một số ít phụ huynh chưa thực sự quan tâm đến việc học của con em
mình vì cho rằng môn phụ.
Kết quả của thực trạng trước khi làm đề tài.
Với thực trạng như đã trình bày ở trên, qua kiểm tra khảo sát học sinh

khối 12 ở trường tôi thấy:
+70% học sinh không để ý học môn công nghệ vì cho là môn phụ và
không thi THPTQG.
+ 20% học sinh nắm bài một cách thụ động, học thuộc lòng nội dung của
sách giáo khoa.
+ 10% học sinh có hứng thú học tập môn công nghệ.
+ 80% học sinh chưa có kĩ năng cơ bản về thao tác thực hành.
+ Hầu hết học sinh chưa có kỹ năng vận dụng vào thực tế.
Từ thực trạng trên, để góp phần nâng cao kiến thức cũng như kỹ năng
vận dụng vào thực tế, tôi đã thực hiện đề tài: “Kinh nghiệm tạo hứng thú học
3Trong trang này toàn bộ mục II tôi tự viết

3


bài “khái niệm mạch điện tử điều khiển” môn công nghệ 12, qua hoạt động
lắp đặt mạch điều khiển đèn led”.
II.3. Các giải pháp thực hiện
II.3.a. Giải pháp
- Sưu tầm tài liệu
- Giới thiệu bài soạn đã thực nghiệm.
- Một số kiến thức giáo dục học sinh
- Khảo sát thống kê đối chứng kết quả.
II.3.b. Tổ chức thực hiện.
II.3.b.1. Cách thức sưu tầm tài liệu
- Sưu tầm bằng nhiều cách: Bản thân tự tìm kiếm, qua bạn bè, đồng
nghiệp...
- Tìm kiếm thông tin trên các tài liệu sách, báo, SGK, mạng Internet...
II.3.b.2. Nội dung cần giới thiệu cho học sinh tham khảo
II.3.b.2.14. Ardiuno là gì? Các thông số kỷ thuật của Ardiuno

Lich sư: Arduino ra đời tại thị
trấn Ivrea, nước Ý và được đặt
theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ
IX là King Arduin.
Nhắc tới dòng mạch Arduino
dùng để lập trình, cái đầu tiên mà
người ta thường nói tới chính là
dòng Arduino UNO. Hiện dòng
mạch này đã phát triển tới thế hệ
thứ 3 (R3). 1
Một vài thông số của Arduino
UNO R3
Vi điều khiển
ATmega328 họ 8bit
Điện áp hoạt động
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động
16 MHz
Dòng tiêu thụ
Khoảng 30mA
Điện áp vào khuyên dùng
7-12V DC
Điện áp vào giới hạn
6-20V DC
Số chân Digital I/O
14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog
6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
30 mA

Dòng ra tối đa (5V)
500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V)
50 mA
Bộ nhớ flash
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng
bởi bootloader
4 Toàn bộ nội dung mục II.3.b.2.1 tôi tham khảo nguyên văn tại tài TLTK số 1
4


SRAM
2 KB (Atmega328)
EEPROM
1 KB (Atmega328) 1
5
Vi điều khiển
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như
điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một
trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng
khác ….
Thiết kế tiêu chuẩn của
Arduino UNO sử dụng vi điều
khiển Atmega 328 với giá khoảng
90.000đ. Tuy nhiên nếu yêu cầu
phần cứng của bạn không cao hoặc
túi tiền không cho phép, bạn có thể
sử dụng các loại vi điều khiển khác
có chức năng tương đương nhưng

rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash
8KB) với giá khoảng
45.000đ hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) với giá khoảng 65.000đ.
Linh kiện này bạn có thể đặt mua qua trang “Điệntư.com”
Ngoài việc dùng cho board Arduino UNO, bạn có thể sử dụng những IC
điều khiển này cho các mạch tự chế.
Năng lượng: Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB
hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 620V. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino
UNO.
Các chân năng lượng - GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho
Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt
thì những chân này phải được nối với nhau.
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA. .
- RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương
đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
- Bộ nhớ: Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng.
1

Các cổng vào/ra6
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng
chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA.
Ở mỗi chân đều có các điện trở được cài đặt ngay trong vi điều khiển
ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối).

5 Nội dung toàn bộ trang này tôi tham khảo tham khảo qua TLTH số 1
6Toàn bộ nội dung “Cổng ra vào” tôi tham khảo nguyên văn TLTK số 1

5

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
Chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive –
RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông
qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial
không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này
nếu không cần thiết
Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 2 8-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite().
Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các
chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao
thức SPI với các thiết bị khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13.
Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.. 1
II.3.b.2.2. Lập trình cho Ardiuno7

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ
riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói
chung. Và Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring,
một số khác thì gọi là C hay C/C++. Có thể gọi nó là “ngôn ngữ Arduino”, và
đội ngũ phát triển Arduino cũng gọi như vậy. Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ
C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu 1 . Nếu học tốt chương trình
Tin học 11 thì việc lập trình Arduino sẽ rất tốt (Đầu tiên công việc lập trình còn
khó khăn các em có thể tham khảo các bài lập trình trên Internet. Trước tiên các
em tải phần mềm viết lập trình Adiuno cài đặt vào máy tính (Có sự hướng dẫn
của giáo viên)).
II.3.c. Giới thiệu một bài soạn đã thực nghiệm.
Chương 3: Một số mạch điện tư điều khiển đơn giản
Tiết PPCT: 15 Bài 13: Khái niệm về mạch điện tử điều khiển

Mục tiêu bài học
7Mục II.3.b.2.2 đoạn “Các thiết bị … dễ học, dễ hiểu” tôi tham khảo nguyên văn qua TLTK số 1

6


Giúp học sinh biết được khái niệm, công dụng, phân loại mạch điện tử
điều khiển.
Giúp học sinh thiết kế, lắp đặt được mạch điều khiển, làm được mạch đèn
led trang trí.
Chuẩn bi
* Chuẩn bi của giáo viên
- Nghiên cứu bài 13 SGK và SGV
- Tranh vẽ các hình 13-3, 13-4 SGK
- Tìm hiểu sưu tầm tài liệu qua internet
- Đặt mua Ardiuno, điện trở, các bóng led, IC HC 595 …
* Chuẩn bi của học sinh
Đọc trước bài 13 ở nhà.
Đọc trước tài liệu giới thiệu về Ardiuno
Tham khảo cách lập trình C và C++ trên internet
Ôn tập lại phần lập trình môn tin học lớp 11
Các hoạt động trên lớp
-Ổn định tổ chức lớp
-Nội dung bài mới
HOẠT ĐỘNG CỦA
NỘI DUNG CƠ BẢN
THẦY VÀ TRÒ
* Hoạt động 1: Khái niệm về mạch điện tử điều khiển
- GV: Trong các bài học trước
I – KHÁI NIỆM VỀ MẠCH ĐIỆN

chúng ta đã làm quen với các linh TỬ ĐIỀU KHIỂN
kiện điện tử cơ bản. Trong thực tế
con người biết kết hợp các linh
Những mạch điện tử thực hiện chức
kiện ấy lại với nhau để tạo ra các năng điều khiển được gọi là mạch điện
mạch điện tử điều khiển khác
tử điều khiển. 2
nhau theo các chức năng khác
nhau.
Tín hiệu vào
- Các em hãy nêu một vài ví dụ
MĐTĐK
ĐTĐK
về các mạch điện tử điều khiển
trong thực tế mà em biết?
- HS trả lời
- GV kết luận và giới thiệu trên sơ
đồ khối (Hình 13 – 1)
Hoạt động 2: Trình bày về công dụng và phân loại mạch điện tử điều
khiển
- GV: Giới thiệu công dụng của mạch điện tử điều khiển trên hình 13-3 SGK
- Ví dụ:
+ Điều khiển tín hiệu như: điều khiển đèn giao thông, các bảng hiệu quảng
cáo,…
+ Tự động hoá máy móc như trên các dây chuyền sản xuất,…
+ Điều khiển các thiết bị điện dân dụng như tivi, tủ lạnh,...
+ Điều khiển trò chơi như các trò chơi trên máy tính,…
7

MẠCH ĐIÊN TỬ ĐIỀU KHIỂN

II – CÔNG DỤNG 2 8

Điều khiển tín hiệu
III – PHÂN LOẠI 2

Điều kcóhiển

mức dộtựđộng

bằng
tư theo
Phânloại

Điều khiểncứng
mạchđiện

tốc độ
năng

Điềukhiển

Điều khiển tín hiệuPhânloạitheochức

nhỏ
suất

Côngsuất

Công suấtPhânlớ
loại theo
công

Có nhiều cách phân loại theo các tiêu chí khác nhau:
Điều khiển các thiết bị điện dân dụng
MẠCH ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN
Điều khiển trò chơi giải trí

hoá lập trình

Tự động hoá các máy móc, thiết bị

Hoạt động 3: Giới thiệu về Ardiuno, cách lắp đặt mạch đèn led, hướng dẫn
lập trình để điều khiển mạch đèn led.
Hoạt động 3.1. Tìm hiểu về lich sư Ardiuno và tìm hiểu các thông số của
Arduino UNO R3 1
(Giáo viên giới thiệu theo nội dung phần (b.2.1)
Hoạt động 3.2. Hướng dẫn học sinh lập trình cho board Adiuno.
a, Hướng dẫn học sinh cài đặt driver và Arduino IDE
Để lập trình được cho các board Arduino, các em cần phải có một công cụ
gọi là Intergrated Development Environment (IDE). Công cụ này được đội ngũ
kĩ sư của Arduino phát triển và có thể chạy trên Windows.
Bước 1. Cài đặt Java Runtime Environment (JRE)
8 Nội dung phần “Khái niệm, công dụng, phân loại mạch điện tử điều khiển” tôi tham khảo tại TLTK số 2. Các
đọan còn lại tôi tự viết.

8

Vì Ardiuno IDE được viết trên Java nên bạn cần phải cài đặt JRE trước
Ardiuno IDE)
Link tải: />Tải Java (Nhớ chọn "Accept License Agreement").

1

9

Bước 2. Cài đặt Arduino IDE
Truy cập địa chỉ . Đây là nơi lưu trữ
cũng như cập nhật các bản IDE của Arduino. (Các bước cài đặt được hướng
dẫn trong địa chỉ trên nhé). Hình minh họa.

1

Bước 3. Hướng dẫn viết lập trình trên board Arduino (Hình minh họa)

9

Hướng dẫn cài đặt “JRE và Arduino IDE” tham khảo tại TLTK số 1

9


Giới thiệu về mã lập trình
1. pinMode (pin, mode) (Cấu hình 1 pin quy định hoạt động như là một
đầu vào (INPUT) hoặc đầu ra (OUTPUT)).
2. digitalWrite(pin,value) (Xuất tín hiệu ra các chân digital, có 2 giá trị
là HIGH hoặc là LOW. Dùng digitalWrite để xuất tín hiệu thì điện thế tại chân
này sẽ là 5V khi được xuất tín hiệu là HIGH, và 0V nếu được xuất tín hiệu là

LOW).
3. Array là mảng (tập hợp các giá trị có liên quan và được đánh dấu bằng
những chỉ số). Array được dùng trên Arduino chính là Array trong ngôn ngữ lập
trình C.
4. for: Hàm for có chức năng làm một vòng lặp. Vậy vòng lặp là gì? Hãy
hiểu một cách đơn giản, nó làm đi làm lại một công việc có một tính chất chung
nào đó. Chẳng hạn, bạn bật tắt một con LED thì dùng digitalWrite xuất HIGH
delay rồi lại LOW rồi lại delay. Nhưng nếu bạn muốn làm nhiều hơn 1 con LED
thì mọi đoạn mã lập trình của bạn sẽ dài ra (không đẹp và khi chỉnh sửa thì
chẳng lẻ ngồi sửa lại từng dòng?)
5. delay (delay có nhiệm vụ dừng chương trình trong thời gian mili giây).
6. int: Kiểu int là kiểu số nguyên chính được dùng trong chương trình
Arduino.
7. byte: Là một kiểu dữ liệu biểu diễn số nguyên nằm trong khoảng từ 0
đến 255
8.
sizeof: Là một kiểu dữ liệu biểu diễn số nguyên nằm trong khoảng từ 0
đến 255. 1 10
Nội dung chương trình phần mềm chạy mạch 8 bóng đèn led như sau : byte
ledPin[] = {2,3,4,5,6,7,8,9}; // Mảng lưu vị trí các chân Digital mà
các đèn LED sử dụng theo thứ tự từ 1->8. Bạn có thể thêm các LED bằng cách
thêm các chân digital vào mảng này
byte pinCount; // Khai báo biến pinCount dùng cho việc lưu tổng số chân LED
void setup() {
pinCount = sizeof(ledPin);
for (int i=0;ipinMode(ledPin[i],OUTPUT); //Các chân LED là OUTPUT
digitalWrite(ledPin[i],LOW); //Mặc định các đèn LED sẽ tắt
}
}

void loop() {
/*
Bật tuần tự các đèn LED
*/
for (int i=0; i < pinCount; i++)
{ digitalWrite(ledPin[i],HIGH); //Bật đèn
delay(500); // Dừng để các đèn LED sáng dần
}
10

Giới thiệu về “mã lập trình” tham khảo tại TLTK số 1

10


/*
Tắt tuần tự các đèn LED
*/
for (int i = 0;i < pinCount; i += 1)
{ digitalWrite(ledPin[i],LOW); // Tắt đèn
delay(500); // Dừng để các đèn LED tắt dần
}
}111
Bước 4. Hướng dẫn cách lắp đặt mạch đèn led (với số lượng 8 led)
Chuẩn bị dụng cụ
Phần cứng: Arduino Uno, các điện trở 560 hoặc 1k , Các dây nối và
một bảng lắp mạch, số đèn Led siêu sáng có màu khác nhau (tất cả các loại màu
đều được cả, bạn không cần chuẩn bị LED sáng cùng màu, hãy thử mua nhiều
led khác màu và lắp nhấp nháy theo ý mình nhé). Cách lắp đặt theo sơ đồ khối
và sơ đồ lắp đặt sau nhé!

Sơ đồ lắp đặt

11 Nội dung lập trình tôi tham khảo nguyên văn tại TLTK số 1. Nội dung khác tôi tự viết.

11


Hoạt động 4. Điều khiển nhiều đèn LED chỉ với 3 chân Digital

Với 3 chân digital, bạn có thể điều khiển được rất nhiều đèn LED, mà các
em chỉ cần một mạch Arduino UNO R3 và vài con IC HC 595.
Hoạt động 4.1. Giới thiệu về IC HC 595
các chân xuất tín hiệu,
PINS Q0 đến giống như các
chân
1-7, 15 Q7
Digital được cài đặt là
OUTPUT
PIN 8 GND Cực âm
PIN 9 Q7"

Chân xuất ra tín hiệu
Serial
PIN 10 MR
Đầu nối cực dương để bật
IC hoạt động
PIN 11 SH_CP Thời gian đăng ký thay
đổi pin.
PIN 12 ST_CP Thời gian lưu trữ pin

PIN 13 OE
PIN 14 DS
PIN 16 Vcc

(Pin chốt)
Đầu ra, nối cực âm để các
đèn LED có thể sáng
được.
Đầu vào dữ liệu nối tiếp
Cấp nguồn
LED. 1 12

cho IC và

Hoạt động 4.2. Cách điều khiển 8 LED với 1 IC 59513
(Lưu ý nho nhỏ với các em là hãy giữ nguyên các chân cắm của mạch 8 LED
nhấp nháy chúng ta vừa làm ở trên nhé, chỉ tháo các khớp nối giữa các dây
bảng với Arduino).
Đầu tiên: Bạn hãy nối mạch như sau:

12
13

Cấu tạo IC HC 595 tôi tham khảo nguyên văn tài liệu tại TLTK số 1
Cách nối mạch với mạch đèn 8 led với IC HC 595 tham khảo TLTH số 1

12

+ GND (pin 8) nối đến cực âm
+Vcc (pin 16) nối đến chân 5V
+ OE (pin 13) nối đến cực âm
+MR (pin 10) nối đến chân 5V (Theo tài liệu thông tin vi mạch của 595
yêu cầu)
Tiếp theo, chúng ta sẽ nối Arduino với IC HC595.
+ DS (pin 14) đến Arduino DigitalPin 11 (dây xanh nước biển)
+ SH_CP (pin 11) đến Arduino DigitalPin 12 (dây màu vàng)
+ ST_CP (pin 12) đến Arduino DigitalPin 8 (dây màu xanh lá).

Sau đó, bạn sử dụng 8 đèn LED của chúng ta đã mắc ban đầu và mắc theo như
sơ đồ dưới đây!

Các em có thể mắc theo cách này
13


Cuối cùng, là lập trình để điều khiển những con LED này! Em làm theo đoạn
mã sau và dán vào bên trong Arduino IDE, /*
shiftOut với 8 LED bằng 1 IC HC595
*/
//chân ST_CP của 74HC595
int latchPin = 8; (Chân SH_CP của 74HC595)
int clockPin = 12; (Chân DS của 74HC595)
int dataPin = 11; (Trạng thái của LED, hay chính là byte mà ta sẽ gửi qua
shiftOut)
byte ledStatus;
void setup() {
(Em buộc phải gán pinMode các chân này là OUTPUT)
pinMode(latchPin, OUTPUT);

pinMode(clockPin, OUTPUT);
pinMode(dataPin, OUTPUT);
}
void loop() {
(Sáng tuần tự)
ledStatus = 0;//mặc định là không có đèn nào sáng hết (0 =
000000000) for (int i = 0; i < 8; i++) {
ledStatus = (ledStatus << 1) | 1; (Đẩy toàn bộ các bit qua trái 1 bit và cộng bit có
giá trị là 1 ở bit 0)
(Bắt buộc phải có để shiftOut)
digitalWrite(latchPin, LOW); //các đèn LED sẽ không sáng khi bạn digital LOW
(ShiftOut ra IC)
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ledStatus);
digitalWrite(latchPin, HIGH);//các đèn LED sẽ sáng với trạng thái vừa được cập
nhập
delay(500); (Dừng chương trình khoảng 500 mili giây để thấy các hiệu ứng của
đèn LED)
} (Tắt tuần tự) for (int
i = 0;i<8;i++) {
ledStatus <<= 1; (Đẩy tất cả các bit qua bên trái 1
bit) digitalWrite(latchPin, LOW);
shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, ledStatus);
digitalWrite(latchPin, HIGH);
14


delay(500);
}
}114
Hoạt động 5. Cách lắp mạch đèn nhiều LED

Như chúng ta đã biết, cứ mỗi một con HC 595 thì chúng ta sẽ điều khiển
được tối đa 8 LED (nên thiết kế với số LED chia hết cho 8). Vậy theo lý thuyết
và thực tế là như vậy, chỉ cần nhiều 595 là chúng ta làm được nhiều LED hơn.
Cái khó, mà không, cũng không khó, chỉ cần hiểu sơ sơ là bạn sẽ làm được LED
như mấy tấm biển quảng cáo hoặc mạch đèn trang trí rồi! .
Để lắp được nhiều led ta cần chú ý một số điểm sau:
Chỉ IC HC595 đầu tiên mắc như những gì nói ở trên, kể từ IC HC595 thứ
hai trở đi, các bạn mắc như những gì tôi nói ở đây và theo trình tự như sau: IC 2
nối với IC 1, IC 3 nối với IC 2, IC 4 nối với IC 3, và cứ như thế IC mắc sau cùng
sẽ mắc vào IC vừa được mắc trước đó.
Các em mắc theo sơ đồ khối sau!

Sơ đồ lắp đặt

Phần “mã lập trình để chạy mạch đèn led” được tham khảo ở nguyên văn tại TLTK số 1

14

15


Việc cuối cùng bạn cần làm là lập trình để chạy mạch trên, các em tham khảo cách lập
1 15
trình qua Internet nhé !

Hoạt động 6. Trang trí đèn led trên các vật mẫu (Lắp mạch đèn trang trí)
Sau khi các em thiết kế, lắp đặt được mạch đèn led nhấp nháy, các em có
thể trang trí trên các vật mẫu khác nhau tùy theo sở thích của mình nhé !
Các em tham khảo cách trang trí như sau. 10

Hoạt động 7: Tổng kết, đánh giá bài học16
Những việc làm được: Các em đã nắm được khái niệm mạch điều khiển,
hiểu được công dụng và phân loại được mạch điều khiển
Các em đã biết cách lắp mạch đèn, hiểu được cách lập trình để điều khiển
mạch đèn led
Về nhà các em tiếp tục lắp đặt lại mạch đèn và tập viết lại lập trình để nhớ
kiến thức bài học, tiếp tục có thể khai thác các mạch điều khiển khác tùy theo
việc đam mê của các em nhé!
Với những ai đam mê điện tử thì các bạn hãy xem đây là chìa khóa để các
bạn thỏa sức đam mê đó.
4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản
thân, đồng nghiệp và nhà trường.
Sau khi áp dụng đề tài vào giảng dạy tôi đã đạt được kết quả như sau:
15Cách lắp mạch đèn nhiều led được tham khảo tại TLTK số 1 Các
hình ảnh tham khảo trang trí đèn led tham khảo tại TLTK số 1
16 Nội dung trang này tôi tự viết ra

16


Đối với học sinh
+ 100% học sinh có hứng thú học tập bộ môn và chủ động nghiên cứu
tìm tòi kiến thức.
+ Hầu hết các em đã nắm được kỹ năng, biết cách lắp mạch đèn, hiểu
được cách lập trình để điều khiển mạch đèn led
+80 % học sinh đã có kĩ năng cơ bản về thao tác thực hành.
+Một số học sinh đã vận dụng sáng tạo vào thực tế và bắt đầu có thể chế
tạo được những mạch điều khiển cơ bản.
Chính vì vậy chất lượng học tập được nâng lên rõ rệt cụ thể lớp 12A1 như sau:
+ Loại giỏi tăng: 22,4%

+ Loại khá tăng: 50,8%
+ Loại TB chỉ còn: 12,9%
Đối với bản thân: Đã rút ra được nhiều bài học quý báu, tìm thêm được những
hướng mới cho việc tạo hứng thú học tập cho học sinh, bồi dưỡng thêm được
kiến thức chuyên môn, tìm hiểu được thêm một số cách lắp đặt, lập trình để
chạy các mạch điều khiển.
Với đồng nghiệp: Cũng tạo ra được một hiệu ứng tích cực trong công tác
giảng dạy. Một số đồng nghiệp cũng đã bắt tay vào cùng làm việc và ứng dụng
để dạy ở lớp khác.
Có đồng nghiệp đã ứng dụng thành công Ardiuno để thiết kế mạch điều
khiển các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để làm đề tài “Hệ thống phun nước nhỏ
giọt tự động” tham thi khoa học kỹ thuật cấp tỉnh và cấp quốc gia thành công.
III. KẾT LUẬN, KẾN NGHỊ
III.1. Kết luận
Qua mỗi bài học là giáo viên ai cũng muốn học sinh có hứng thú học tập
trong tiết dạy của mình, có kiến thức để vận dụng vào bài học và vào cuộc sống,
đặc biệt là kỹ năng thực hành. Với các em kiến thức mới và sự vận dụng nó
không tránh khỏi những khó khăn nhất định.
Qua phần trình bày trên tôi muốn mang đến cho đồng nghiệp trong tổ bộ
môn và các em học sinh thêm một số kinh nghiệm xung quanh bài học giúp các
em vận dụng và hiểu hơn về mạch điều khiển. Hướng các em vào con đường tìm
tòi những kiến thức mới, hiểu và say mê với mạch điều khiển nói riêng, điện tử
nói chung.
Với cách làm này có lẽ ai cũng gặp phải sự khó khăn, không tận tụy,
không đam mê thì thực sự khó thành công. Tuy vậy tôi cũng rất muốn các em đi
tìm cái mới trên con đường chinh phục tri thức, Mỗi bài học như thế các em lại
hứng thú hơn trong học tập.
Trong phần trình bày này tôi mới chỉ đề cập đến một vấn đề rất nhỏ của bài học
nhưng với tôi xem nó như là chìa khóa cho mỗi ai đam mê điện tử nói riêng và
khoa học kỹ thuật nói chung có thể bắt đầu.

Với đề tài này mới chỉ là bắt đầu, nên có thể phát triển theo rất nhiều
hướng khác nhau như: Đèn chạy biển quảng cáo, đèn tín hiệu giao thông, mạch
điều khiển động cơ không đồng bộ, mạch điều khiển các thiết bị tự động trong
gia đình, mạch đèn báo chống trộm … ... hoặc cao hơn nữa bạn có thể làm
17


những sản phẩm như: máy in 3D, Robot, kinh khí cầu, máy bay không người
lái,...
Trong đề tài trên chắc chắn còn có nhiều thiếu sót. Tôi rất muốn được sự
đóng góp của đồng nghiệp và học sinh để có đề tài hoàn hảo hơn.
III.2. Kiến nghi
III.2.a. Đối với tổ chuyên môn.
- Tăng cường sử dụng đồ dùng dạy học và sử dụng có hiệu quả.
- Tích cực đổi mới phương pháp dạy học sử dụng công nghệ thông tin.
Tăng cường vận dụng kiến thức liên môn vào bài dạy.
- Liên hệ thực tế vào giảng dạy.
III.2.b. Đối với nhà trường.
Đề xuất nhà trường đầu tư thêm trang thiết bị phục vụ cho công tác
giảng dạy.
Nhà trường tổ chức nhiều buổi hội thảo để học hỏi kinh nghiệm nâng
cao chuyên môn, khuyến khích giáo viên áp dụng những SKKN hay của đồng
nghiệp vào dạy và học.
Trên đây là một số kinh nghiệm của bản thân tôi, rất mong được sự góp
ý của quý thầy cô và bạn bè, đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn!
XÁC NHẬN CỦA THỦ Thanh Hóa, ngày 25 tháng 5 năm 2017.
TRƯỞNG ĐƠN VỊ
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người
khác.

Hoàng Văn Dũng

18


Tài liệu tham khảo.
1 Tham

khảo một số tài liệu trên mạng internet

Nguồn: //Giới thiệu về mạch Ardiuno và
các ứng dụng
Nguồn: ttp:// Giới thiệu về mạch Ardiuno R3/Internet
Nguồn: đặt Java
Nguồn: đặt Arduino IDE để lập trình.
Nguồn:Điều khiển 8 đèn LED sáng theo ý muốn của bạn, dễ hay khó ?
Nguồn: Điều khiển 8 đèn LED sáng theo ý muốn của bạn. Adiuno, internet
Nguồn: />Nguồn: Các hình ảnh trang trí đèn led, internet.
2 . Sách giáo khoa công nghệ 12 cơ bản – Nguyễn Trọng Khôi chủ biên – Nhà
xuất bản giáo dục.


DANH MỤC
CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG
ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ
CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN
Họ và tên tác giả: Hoàng Văn Dũng
Chức vụ và đơn vị công tác: Giáo viên trường THPT Thọ Xuân 5
Kết
Cấp đánh

Năm
quả
giá xếp
học
đánh
loại
TT Tên đề tài SKKN
giá xếp đánh
(Phòng,
giá
loại (A,
Sở,
xếp
B, hoặc
Tỉnh...)
loại
C)
1. Kinh nghiệm sử dụng thí nghiệm
Sở
B
2012
“Kênh tạo sóng nước” để giải thích
GD&ĐT
về quá trình truyền sóng là quá trình
Thanh Hóa
truyền pha dao động tạo kỹ năng tạo
kỹ năng làm các bài toán về pha
2. Phát huy tính tích cực, chủ động
Sở
C

2014
sáng tạo của HS THPT qua bài học “
GD&ĐT
Mắt” Vật Lý 11, Hướng tới mục tiêu
Thanh Hóa
mỗi HS mỗi học sinh là một tuyên
truyền viên tích cực với chủ đề “ Mắt
khỏe mỗi ngày ngời sáng tương lai”
3. Giáo dục ý thức an toàn giao thông
qua bài “Hiện tượng quang, phát
quang” vật lý 12

Sở GD &
ĐT
Thanh Hóa

C

2015