Giáo án chuyên đề Công nghệ 12 Điện - Điện tử kết nối: Bài 6 Dự án Hệ thống phát hiện người bấm chuông trước

Trọn bộ giáo án chuyên đề công nghệ 12 điện - điện tử sách kết nối tri thức cả năm file word. Giáo án bài 6 Dự án Hệ thống phát hiện người bấm chuông trước. Bài soạn bám sát theo chương trình mới được trình bày khoa học, kiến thức trọng tâm, dễ dàng giảng dạychỉnh sửa đơn giản khi cần.

Nội dung chi tiết

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

I. MỤC TIÊU

1. Kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

  • Triển khai nghiên cứu một dự án thuộc lĩnh vực hệ thống nhúng.

  • Báo cáo được kết quả triển khai dự án nghiên cứu.

2. Năng lực

Năng lực chung:

  • Năng lực tự học: Có thể tìm tòi, mở rộng kiến thức về hệ thống nhúng để vận dụng vào một dự án nghiên cứu cụ thể trên thực tế.

  • Năng lực giao tiếp hợp tác: Thảo luận nhóm, tiếp thu sự góp ý và hỗ trợ thành viên trong nhóm khi thực hiện dự án nghiên cứu hệ thống phát hiện người bấm chuông trước.

  • Năng lực giải quyết vấn đề: Tìm hiểu và phân tích được các đặc điểm và nội dung liên quan trong các dự án nghiên cứu ứng dụng hệ thống nhúng.

Năng lực công nghệ:

  • Có thể thực thi thiết kế hệ thống bật tắt đèn bằng điện thoại thông minh thông qua phần cứng và phần mềm, có thể thực thi hệ thống nhúng trên bo mạch lập trình vi tính điều khiển.

3. Phẩm chất

  • Chăm chỉ và trách nhiệm: Tích cực học tập, nghiên cứu, hoàn thành các nhiệm vụ được giao.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU:

1. Đối với giáo viên:

  • Máy chiếu, máy tính, màn hình hiển thị, hoặc ti vi.

  • Hình vẽ và tranh ảnh trong SGK.

  • SGK, SGV Chuyên đề học tập Công nghệ 12 – Công nghệ Điện – Điện tử.

2. Đối với học sinh:

  • HS cả lớp: Hình vẽ liên quan đến nội dung bài học và các dụng cụ học tập theo yêu cầu của GV; SGK Chuyên đề học tập Công nghệ 12 – Công nghệ Điện – Điện tử.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

A. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

a. Mục tiêu: Giúp HS tạo tâm thế sẵn sàng học tập và gợi mở nhu cầu nhận thức, kích thích sự tò mò hứng thú của HS trong việc tìm hiểu các nội dung tiếp theo.

b. Nội dung: GV đưa ra câu hỏi yêu cầu HS trả lời.

c. Sản phẩm học tập: Câu trả lời của HS.

d. Tổ chức thực hiện:

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tóm tắt lại quy trình 4 bước khi thực hiện dự án.

- GV đặt câu hỏi: Trong bài trước chúng ta đã tìm hiểu 2 bước hình thành ý tưởng và lập kế hoạch, bài học ngày hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu 2 bước còn lại là triển khai nghiên cứu và báo cáo kết quả triển khai; Theo các em 2 bước này có những đặc điểm và vai trò gì đáng lưu ý.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thực hiện yêu cầu của GV

- GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời HS trả lời câu hỏi.

Đáp án:

- Bước triển khai nghiên cứu thường là giai đoạn kéo dài nhất trong vòng đời của dự án. Do đó, khối lượng công việc phải thực hiện ở bước này rất lớn, ẩn chứa nhiều nguy cơ rủi ro nếu không quản lí khéo sẽ ảnh hưởng đến tiến độ, chi phí, chất lượng sản phẩm.

- Bước báo cáo kết quả triển khai cho phép có được cái nhìn tổng thể về toàn bộ quá trình triển khai dự án, trong đó kết quả được so sánh một cách khách quan với mục tiêu và kế hoạch đặt ra ban đầu. Từ đó rút ra được bài học kinh nghiệm cho các dự án sau này.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét.

- GV dẫn dắt vào bài học mới: Sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu chi tiết về 2 bước cuối cùng trong dự án nghiên cứu hệ thống phát hiện người bấm chuông trước sử dụng hệ thống nhúngBài 6. Dự án: hệ thống phát hiện người chơi bấm chuông trước.

B. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1. Tìm hiểu về bước triển khai nghiên cứu

a. Mục tiêu: HS nắm được các yêu cầu trong triển khai nghiên cứu và vận dụng một số kĩ thuật quản lí cơ bản để đảm bảo tiến trình triển khai bám theo kế hoạch đã được đề ra.

b. Nội dung: GV yêu cầu HS thảo luận, thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu theo kế hoạch.

c. Sản phẩm: HS tiến hành các hoạt động nghiên cứu và báo cáo tiến độ triển khai theo kế hoạch.

d. Tổ chức thực hiện:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS hoạt động nhóm: thống nhất kế hoạch nghiên cứu theo mẫu đã cho ở Bảng 5.2 ( trang 26, 27 SGK).

- GV cho các nhóm HS tiến hành các hoạt động nghiên cứu theo kế hoạch, có thể tham khảo nội dung mục III (trang 30, 31 SGK) và các tài liệu bổ trợ khác.

(GV có thể chiếu slide nội dung mục III và hướng dẫn HS – Bảng dưới)

- Sau khi hoàn thành mỗi hoạt động, GV yêu cầu các nhóm báo cáo đánh giá nhanh kết quả triển khai theo các tiêu chí.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời các câu hỏi, báo cáo nhiệm vụ.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả thảo luận của nhóm, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận, chuyển sang nội dung mới.

I. TRIỂN KHAI NGHIÊN CỨU

Nhiệm vụ: triển khai nghiên cứu dự án:

Hệ thống phát hiện người bấm chương trước

1. Thống nhất kế hoạch nghiên cứu.

Yêu cầu: Nêu rõ sản phẩm đầu ra của mỗi hoạt động là gì? Yêu cầu kĩ thuật cụ thể thế nào là đạt?

2. Tiến hành các hoạt động nghiên cứu theo kế hoạch.

Nhiệm vụ: Báo cáo đánh giá nhanh kết quả triển khai

Tiêu chí:

+ Sản phẩm đầu ra: có thể lưu lại dưới dạng ảnh chụp, file báo cáo, video kết quả mô phỏng hay thử nghiệm hệ thống, file mã nguồn,...

+ Nguồn lực: đánh giá nguồn lực đã sử dụng so với kế hoạch.

+ Tiến độ: so sánh tiến độ thực tế với kế hoạch.

+ Bài học kinh nghiệm cũng như những điều chỉnh (nếu có).

CÁC KIẾN THỨC LIÊN QUAN

1. Nút bấm 4 chân

a) Cấu tạo và cơ chế hoạt động

BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

b) Các phương pháp chống rung

- Hiện tượng nhiễu rung (bouncing): Khi người chơi bấm nút, tín hiệu lối ra ra sẽ dao động liên tục giữa mức thấp và mức cao trong một thời gian ngắn sau khi đóng/nhả nút bấm (Hình 6.3b).

BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC Nếu không được khắc phục sẽ gây ra nhầm lẫn trong việc xác định thời điểm bấm nút của người chơi.

- Cách khắc phục hiện tượng nhiễu rung thường sử dụng:

  • Dựa trên phần cứng: sử dụng một số mạch điện tử trên Hình 6.4 để loại bỏ nhiễu trong tín hiệu ra của nút bấm trước khi đưa vào vi điều khiển.

  • Dựa trên phần mềm: bổ sung một khoảng thời gian trễ đủ lớn (khoảng từ 10 ms - 100 ms. tuỳ loại nút bấm) sau khi phát hiện sự chuyển đổi trạng thái của tín hiệu vào thuật toán của chương trình.

2. Thực thi hệ thống nhúng trên bo mạch lập trình vi điều khiển

a) Sơ đồ nguyên lí và danh mục linh kiện

Bo mạch lập trình vi điều khiển Arduino Uno là nền tảng nhúng thích hợp cho việc chế tạo mẫu thiết bị phát hiện người bấm chuông trước.

BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

Bảng 6.1. Các linh liện chính cần sử dụng

Kí hiệu

Linh kiện

Số lượng

R1, R2Điện trở 470 BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

2

R3, R4Điện trở 10 BÀI 6. DỰ ÁN: HỆ THỐNG PHÁT HIỆN NGƯỜI BẤM CHUÔNG TRƯỚC

2

D1, D2LED

2

S1, S2Nút bấm

2

U1Bo mạch lập trình Arduino Uno

1

b) Thuật toán khử nhiễu rung và phát hiện người bấm chuông trước

Về nguyên tắc, vi điều khiển cần liên tục đọc các giá trị từ hai cổng vào nối với lối ra của hai nút bấm để phát hiện sự thay đổi trạng thái của các cổng này. Khi phát hiện có sự thay đổi trạng thái và xác nhận nút bấm đã đóng, vi điều khiển sẽ bật sáng LED tương ứng cho tới khi được yêu cầu khởi động lại cho lượt chơi tiếp theo.

c) Lắp ráp mạch điện tử và kiểm tra hoạt động của hệ thống

Các bước lắp ráp và kiểm tra hoạt động của hệ thống:

  • Bước 1. Lựa chọn, chuẩn bị sẵn các linh kiện theo Bảng 6.1.

  • Bước 2. Lắp ráp mạch điện và kết nối với bo mạch Arduino Uno theo sơ đồ Hình 6.7 và Bảng 6.2. Sau khi hoàn thành, mạch điện có dạng như Hình 6.8. Chú ý không bật nguồn trong quá trình lắp ráp, chỉ bật nguồn sau khi đảm bảo mạch đã được hoàn thiện theo đúng thiết kế.

  • Bước 3. Dùng cáp nối cổng USB của máy tính đã được cài đặt Arduino IDE và bo mạch Arduino Uno.

  • Bước 4. Mở phần mềm Arduino IDE, soạn thảo tập tin sketch cho vi điều khiển theo chương trình mẫu ở Hình 6.6b.

  • Bước 5. Biên dịch và nạp chương trình.

  • Bước 6. Kiểm tra hoạt động của hệ thống:

  • Cho hai người cùng chơi trò chơi bấm nút, hệ thống có phát hiện chính xác người chơi bấm nút trước hay không? Ánh sáng của LED có bị nhấp nháy không?

  • Hệ thống có sẵn sàng cho lượt chơi tiếp theo sau khi được khởi động lại hay không?

…………………………….

------------------------------

-------------- Còn tiếp --------------------