Điện tử số và vi điều khiển

Mục lục (6 phần)

Điện tử số là phần "dễ ăn điểm" nếu nắm chắc bảng chân lí. Đề thường có 2–3 câu ở phần I (nhận dạng cổng, đọc mạch logic, cấu trúc vi điều khiển) và có thể có một câu đúng/sai ở phần II về mạch điều khiển thực tế: máy bơm, chuông báo động, đèn tự động. Từ đề 2026 có thêm câu đọc chương trình Arduino (setup(), loop(), pinMode, digitalWrite, delay…) — xem mục "Vi điều khiển và đọc chương trình Arduino" ở cuối phần dạng bài.

Kiến thức trọng tâm

Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Tín hiệu tương tự biến thiên liên tục theo thời gian (điện áp từ micro, cảm biến nhiệt độ).
Tín hiệu số chỉ có hai mức: mức thấp — logic 0 (ví dụ gần 0 V) và mức cao — logic 1 (ví dụ gần 5 V hoặc 3,3 V).
Ưu điểm của xử lí số: ít bị nhiễu, dễ lưu trữ, dễ xử lí bằng vi mạch và máy tính.

Các cổng logic cơ bản

Kí hiệu các cổng logic. Vòng tròn nhỏ ở đầu ra nghĩa là đảo (phủ định).

Cổng	Biểu thức	Đầu ra bằng 1 khi
AND (Và)	$Y = A\cdot B$	Tất cả đầu vào bằng 1
OR (Hoặc)	$Y = A + B$	Ít nhất một đầu vào bằng 1
NOT (Đảo)	$Y = \overline{A}$	Đầu vào bằng 0
NAND	$Y = \overline{A\cdot B}$	Có ít nhất một đầu vào bằng 0
NOR	$Y = \overline{A + B}$	Tất cả đầu vào bằng 0
XOR	$Y = A \oplus B$	Hai đầu vào khác nhau

Bảng chân lí của các cổng hai đầu vào:

Cổng	A = 0, B = 0	A = 0, B = 1	A = 1, B = 0	A = 1, B = 1
AND	0	0	0	1
OR	0	1	1	1
NAND	1	1	1	0
NOR	1	0	0	0
XOR	0	1	1	0

Mạch logic tổ hợp và mạch logic dãy

Tiêu chí	Mạch tổ hợp	Mạch dãy
Đặc điểm	Đầu ra chỉ phụ thuộc các đầu vào ở thời điểm đó	Đầu ra phụ thuộc đầu vào và trạng thái trước đó (có nhớ)
Ví dụ	Mạch cộng, mạch so sánh, mạch mã hóa, giải mã (hiển thị LED 7 đoạn)	Flip-flop (trigơ), bộ đếm, thanh ghi

Flip-flop RS (dùng cổng NOR): $S = 1, R = 0$ → $Q = 1$ (đặt); $S = 0, R = 1$ → $Q = 0$ (xóa); $S = R = 0$ → $Q$ giữ nguyên trạng thái cũ (nhớ); $S = R = 1$ → trạng thái cấm. Flip-flop D: khi có xung nhịp, đầu ra $Q$ nhận giá trị của đầu vào $D$ ⁠.

Vi điều khiển

Vi điều khiển là một vi mạch tích hợp trên một chip gồm bộ xử lí trung tâm, bộ nhớ và các cổng vào/ra, được lập trình để điều khiển thiết bị.

Khối	Chức năng
Bộ xử lí trung tâm (CPU)	Đọc và thực hiện lệnh của chương trình
Bộ nhớ chương trình (Flash)	Lưu chương trình, không mất khi tắt nguồn
Bộ nhớ dữ liệu (RAM)	Lưu dữ liệu tạm thời khi chạy
Cổng vào/ra số (I/O)	Nhận tín hiệu từ nút nhấn, cảm biến; xuất tín hiệu điều khiển đèn, rơ le, động cơ
Bộ chuyển đổi tương tự – số (ADC)	Đổi điện áp từ cảm biến thành con số
Bộ định thời, bộ đếm	Tạo thời gian trễ, đếm xung, tạo xung điều khiển
Khối giao tiếp	Trao đổi dữ liệu với máy tính, mô đun khác

Ứng dụng: máy giặt, điều hòa, lò vi sóng, khóa cửa điện tử, nhà thông minh, robot, ô tô, thiết bị IoT trong nông nghiệp.

Quy trình làm sản phẩm với vi điều khiển: xác định yêu cầu → vẽ sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán → viết chương trình trên máy tính → biên dịch và nạp chương trình vào vi điều khiển → lắp mạch, chạy thử, hiệu chỉnh.

Lặp mãi:
    L ← đọc giá trị cảm biến ánh sáng (ADC)
    Nếu L < ngưỡng: đặt chân điều khiển đèn = 1 (bật đèn)
    Ngược lại:      đặt chân điều khiển đèn = 0 (tắt đèn)

Bộ ADC $n$ bit chia điện áp vào thành $2^n$ mức: ADC 10 bit cho giá trị từ 0 đến 1023.

Lệnh cụ thể và cách đọc một chương trình cho bo mạch Arduino Uno: xem mục Vi điều khiển và đọc chương trình Arduino bên dưới.

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng 1: Nhận dạng cổng từ bảng chân lí

Xem lời giải

Đó là cổng XOR (⁠ $Y = A\oplus B$ ⁠): $(0; 1)$ và $(1; 0)$ cho $Y = 1$ ⁠; $(0; 0)$ và $(1; 1)$ cho $Y = 0$ ⁠.

Dạng 2: Từ sơ đồ mạch viết biểu thức và lập bảng chân lí

Mạch logic cho ví dụ dạng 2.

Xem lời giải

$X = \overline{A\cdot B}$ ⁠, $Y = X\cdot C = \overline{A\cdot B}\cdot C$ ⁠.

$A$	$B$	$C$	$X$	$Y$
0	0	0	1	0
0	0	1	1	1
0	1	0	1	0
0	1	1	1	1
1	0	0	1	0
1	0	1	1	1
1	1	0	0	0
1	1	1	0	0

$Y = 1$ khi $C = 1$ và $A$ ⁠, $B$ không cùng bằng 1: có 3 tổ hợp $(0; 0; 1)$ ⁠, $(0; 1; 1)$ ⁠, $(1; 0; 1)$ ⁠.

Dạng 3: Thiết kế mạch logic cho tình huống thực tế

Xem lời giải

$Y = 1$ khi có ít nhất một cặp cùng bằng 1: $Y = A\cdot B + B\cdot C + C\cdot A$ ⁠.

Kiểm tra: các tổ hợp $(0; 1; 1)$ ⁠, $(1; 0; 1)$ ⁠, $(1; 1; 0)$ ⁠, $(1; 1; 1)$ cho $Y = 1$ (4 tổ hợp); các tổ hợp có không quá một người đồng ý cho $Y = 0$ ⁠. Mạch dùng 3 cổng AND hai đầu vào và 1 cổng OR ba đầu vào.

Dạng 4: Câu đúng/sai về mạch báo động

Xem lời giải

a) Đúng: $A = 0$ nên $Y = 0$ ⁠.

b) Đúng: $Y = 1\cdot(0 + 1) = 1$ ⁠.

c) Sai: cần $A = 1$ và $(B; C) \ne (0; 0)$ → chỉ 3 tổ hợp $(1; 0; 1)$ ⁠, $(1; 1; 0)$ ⁠, $(1; 1; 1)$ ⁠.

d) Đúng: cổng OR tạo $B + C$ ⁠, cổng AND nhân với $A$ ⁠.

Dạng 5: Cấu trúc và hoạt động của vi điều khiển

Xem lời giải

Điện áp cảm biến là tín hiệu tương tự → đưa vào chân vào tương tự (ADC) để đổi thành con số. Tín hiệu bật/tắt rơ le là tín hiệu số 0/1 → lấy từ cổng ra số (I/O). CPU so sánh giá trị đọc được với ngưỡng trong chương trình để quyết định bật hay tắt.

Vi điều khiển và đọc chương trình Arduino

Đề tốt nghiệp 2026 có 2 câu về bo mạch Arduino ở phần I; các đề bám sát còn có câu đúng/sai kèm chương trình và sơ đồ nối dây. Đọc một chương trình Arduino giống đọc một mạch điện: biết chân nào nối với thiết bị nào, lệnh nào chạy lúc nào, và tại mỗi thời điểm chân ra đang ở mức nào.

Bo mạch Arduino Uno

Vi điều khiển tích hợp CPU, bộ nhớ và cổng vào/ra trên một chip (xem mục Vi điều khiển ở trên). Arduino Uno là bo mạch lập trình có gắn sẵn một vi điều khiển 8 bit làm việc ở 5 V, kèm mạch nạp chương trình qua cổng USB, mạch nguồn và các hàng chân cắm để nối cảm biến, cơ cấu chấp hành.

Nhóm chân	Kí hiệu	Công dụng
Chân số	0 – 13	Vào/ra tín hiệu số: mức cao `HIGH` (khoảng 5 V), mức thấp `LOW` (0 V). Chân 0, 1 dùng khi trao đổi dữ liệu với máy tính nên thường để trống
Chân có dấu ~	3, 5, 6, 9, 10, 11	Là chân số, xuất thêm được xung PWM bằng lệnh `analogWrite`
Chân tương tự	A0 – A5	Đọc điện áp 0 – 5 V của cảm biến bằng lệnh `analogRead`
Chân nguồn	5V, GND (và 3,3 V, Vin)	Cấp điện cho cảm biến, mô-đun; GND là mốc 0 V chung
Cổng USB, giắc nguồn	—	Nạp chương trình từ máy tính, cấp nguồn cho bo mạch

Thiết bị thường nối với bo mạch. Cảm biến, nút nhấn là phần tử đầu vào; LED, còi, rơ le, động cơ là cơ cấu chấp hành (đầu ra).

Thiết bị	Nối vào	Lệnh dùng
Nút nhấn, công tắc hành trình, cảm biến có ngõ ra số (chuyển động, vật cản hồng ngoại)	Chân số, khai báo là chân vào	`digitalRead`
Cảm biến ánh sáng (quang điện trở), nhiệt độ, độ ẩm; biến trở	Chân A0 – A5	`analogRead`
LED (nối qua điện trở hạn dòng), còi báo	Chân số, khai báo là chân ra	`digitalWrite`
Rơ le đóng cắt máy bơm, quạt, đèn 220 V	Chân ra, qua mô-đun rơ le	`digitalWrite`
Động cơ một chiều, LED cần chỉnh độ sáng	Chân có dấu ~, qua transistor hoặc mô-đun	`analogWrite` (mở rộng)

Cấu trúc chương trình và các lệnh cơ bản

Chương trình Arduino viết bằng ngôn ngữ giống C/C++, được soạn và biên dịch trên máy tính bằng phần mềm Arduino IDE rồi nạp vào bo mạch qua cổng USB. Chương trình nào cũng có hai hàm:

// (1) Khai báo: đặt tên chân, biến dùng chung
const int DEN = 12;
int dem = 0;

void setup() {
  // (2) Chạy MỘT lần khi cấp nguồn hoặc nhấn nút reset
  pinMode(DEN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // (3) Chạy LẶP LẠI mãi mãi:
  //     đọc tín hiệu vào → so sánh → điều khiển chân ra
}

setup() chạy một lần: khai báo chân vào/ra, đặt trạng thái ban đầu.
loop() chạy lặp lại mãi mãi: thực hiện xong lệnh cuối lại quay về lệnh đầu.
Mỗi lệnh kết thúc bằng dấu ;, khối lệnh nằm giữa { và }; chữ sau // là chú thích, không phải lệnh.
const int DEN = 12; đặt tên cho chân 12; từ đó viết DEN thay cho số 12.

Các lệnh vào/ra cần thuộc:

pinMode(chân, chế độ); — khai báo chân: OUTPUT (chân ra), INPUT (chân vào), INPUT_PULLUP (chân vào có điện trở kéo lên bên trong, mở rộng — xem dưới).
digitalWrite(chân, HIGH); hoặc digitalWrite(chân, LOW); — xuất mức cao (khoảng 5 V) hoặc mức thấp (0 V) ra chân số.
digitalRead(chân) — đọc mức của chân vào, trả về HIGH (1) hoặc LOW (0).
analogRead(A0) — đọc điện áp 0 – 5 V ở chân tương tự, trả về số nguyên từ 0 đến 1023 (bộ ADC 10 bit).
analogWrite(chân, k); — (mở rộng) chỉ dùng với chân có dấu ~, xuất dãy xung vuông 5 V (PWM), $k$ từ 0 đến 255; điện áp trung bình $U_{\text{tb}} = \dfrac{k}{255}\cdot 5\,\text{V}$ ⁠.
delay(t); — dừng chương trình t mili giây (1 s = 1000 ms); trong lúc chờ, các chân ra giữ nguyên mức.

Biến, điều kiện và phép so sánh:

int x = analogRead(A0); tạo biến số nguyên x lưu giá trị đọc được. Biến khai báo ngoài mọi hàm (đầu chương trình) giữ giá trị qua các lần lặp của loop(); biến khai báo bên trong loop() được tạo lại ở mỗi lần lặp.
So sánh: == (bằng), != (khác), <, >, <=, >=. Dấu = đứng một mình là phép gán, không phải so sánh.
Ghép điều kiện: && (và) ứng với cổng AND, || (hoặc) ứng với cổng OR, ! (phủ định) ứng với cổng NOT.
if (điều kiện) { khối 1 } else { khối 2 }: điều kiện đúng thì chạy khối 1, sai thì chạy khối 2. Không có else thì khi điều kiện sai, chương trình bỏ qua và các chân ra giữ nguyên mức cũ.

INPUT_PULLUP (mở rộng). Nút nhấn nối giữa chân vào và GND, chân khai báo pinMode(chân, INPUT_PULLUP);: điện trở kéo lên bên trong (vài chục kΩ) giữ chân ở mức cao khi nút hở. Vì vậy nhả nút → đọc HIGH, nhấn nút → đọc LOW — ngược với cách nối nút từ 5V tới chân vào và dùng điện trở kéo xuống GND. Chân vào để hở, không có điện trở kéo lên hay kéo xuống thì mức đọc được bất định.

Cách đọc một chương trình

Nối mạch với code. Đọc phần khai báo và setup(), lập bảng: chân nào — nối với thiết bị gì — là chân vào hay chân ra. Cảm biến, nút nhấn ở chân vào; LED, còi, rơ le, động cơ ở chân ra.
Lập bảng lần vết theo thời gian. Đi lần lượt từng lệnh trong loop(); mỗi delay(t) cộng thêm t ms vào đồng hồ; ghi mức của từng chân ra trong mỗi khoảng thời gian. Các lệnh khác coi như thực hiện tức thời (đề thường ghi "bỏ qua thời gian thực hiện các lệnh khác ngoài delay()").
Tìm chu kì. Một vòng loop() dài bằng tổng các delay trong vòng đó. Muốn biết trạng thái ở thời điểm $t$ ⁠: lấy số dư của $t$ khi chia cho chu kì rồi tra bảng lần vết.
Thay số vào điều kiện. Đổi điện áp của cảm biến ra giá trị analogRead (hoặc ngược lại) rồi xét từng if; với nút nhấn, xác định mức đọc được khi nhấn và khi nhả.

Ví dụ 1: Lập bảng lần vết theo thời gian

Ví dụ

Mô hình máy trộn thức ăn chăn nuôi dùng bo mạch Arduino Uno điều khiển động cơ thùng trộn qua mô-đun điều khiển động cơ: chân 7 ở mức cao thì thùng quay thuận, chân 8 ở mức cao thì thùng quay ngược, cả hai chân ở mức thấp thì thùng đứng yên. Bỏ qua thời gian thực hiện các lệnh khác ngoài delay().

const int THUAN = 7;   // HIGH: thùng quay thuận
const int NGUOC = 8;   // HIGH: thùng quay ngược

void setup() {
  pinMode(THUAN, OUTPUT);
  pinMode(NGUOC, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(THUAN, HIGH);
  delay(4000);
  digitalWrite(THUAN, LOW);
  delay(1000);
  digitalWrite(NGUOC, HIGH);
  delay(4000);
  digitalWrite(NGUOC, LOW);
  delay(1000);
}

Tính từ lúc hàm loop() bắt đầu chạy lần đầu tiên, tại thời điểm $t = 33\,\text{s}$ thùng trộn

A. đang quay thuận, còn 3 s nữa thì dừng.
B. đang quay ngược, còn 3 s nữa thì dừng.
C. đang quay thuận, còn 1 s nữa thì dừng.
D. đang đứng yên, chuẩn bị chuyển sang quay ngược.

Xem lời giải

Lập bảng lần vết cho một vòng loop():

Thời gian trong vòng	Chân 7	Chân 8	Thùng trộn
0 – 4 s	HIGH	LOW	Quay thuận
4 – 5 s	LOW	LOW	Đứng yên
5 – 9 s	LOW	HIGH	Quay ngược
9 – 10 s	LOW	LOW	Đứng yên

Một vòng dài $4000 + 1000 + 4000 + 1000 = 10\,000\,\text{ms} = 10\,\text{s}$ ⁠. Vì $33 = 3\cdot 10 + 3$ nên tại $t = 33\,\text{s}$ chương trình đang ở giây thứ 3 của vòng thứ tư: thùng quay thuận và dừng ở giây thứ 4 của vòng (lúc $t = 34\,\text{s}$ ⁠), tức còn 1 s. Chọn C.

Phương án A là kết quả khi quên cả hai lệnh delay(1000) (coi vòng dài 8 s); B là kết quả khi quên một lệnh delay(1000) (vòng 9 s).

Ví dụ 2: Hai ngưỡng đọc tương tự, chân ra giữ trạng thái

Ví dụ

Phòng trồng nấm dùng máy phun sương để giữ ẩm, điều khiển bằng bo mạch Arduino Uno. Cảm biến độ ẩm nối chân A3, cho điện áp $U$ tỉ lệ thuận với độ ẩm không khí: $U = 0\,\text{V}$ ở độ ẩm 0% và $U = 5\,\text{V}$ ở độ ẩm 100% (số liệu minh họa). Hàm analogRead(A3) đổi $U$ thành số nguyên $\dfrac{1023\,U}{5}$ làm tròn xuống. Máy phun sương chạy khi chân 6 ở mức cao.

const int PHUN = 6;    // HIGH: máy phun sương chạy

void setup() {
  pinMode(PHUN, OUTPUT);
  digitalWrite(PHUN, LOW);
}

void loop() {
  int doAm = analogRead(A3);
  if (doAm < 818) {
    digitalWrite(PHUN, HIGH);
  }
  if (doAm > 921) {
    digitalWrite(PHUN, LOW);
  }
  delay(2000);
}

Độ ẩm trong phòng ở năm thời điểm cách xa nhau, theo thứ tự, là 93%, 85%, 79%, 84%, 91% (mỗi mức giữ đủ lâu để chương trình đọc nhiều lần). Trạng thái của máy phun sương ở năm thời điểm đó lần lượt là

A. tắt – bật – bật – bật – tắt.
B. tắt – tắt – bật – tắt – tắt.
C. tắt – tắt – bật – bật – bật.
D. tắt – tắt – bật – bật – tắt.

Xem lời giải

Đổi hai ngưỡng ra điện áp (⁠ $U = \dfrac{5x}{1023}$ ⁠) rồi ra độ ẩm (độ ẩm bằng $20U$ phần trăm):

doAm < 818 khi $U < 4{,}0\,\text{V}$ ⁠, tức độ ẩm dưới khoảng 80% → bật máy;
doAm > 921 khi $U > 4{,}5\,\text{V}$ ⁠, tức độ ẩm trên khoảng 90% → tắt máy;
độ ẩm từ 80% đến 90%: không lệnh digitalWrite nào chạy → chân 6 giữ nguyên mức cũ.

Lần vết (hàm setup() đặt chân 6 ở mức thấp, máy tắt):

Độ ẩm	Giá trị đọc	Lệnh được chạy	Máy
93%	951	tắt (951 > 921)	Tắt
85%	869	không có	Giữ: tắt
79%	808	bật (808 < 818)	Bật
84%	859	không có	Giữ: bật
91%	930	tắt (930 > 921)	Tắt

Chọn D. Phương án A (bật ngay khi dưới 90%) và B (chỉ chạy khi dưới 80%) đều bỏ qua việc chân ra giữ trạng thái; C đổi nhầm 921 thành 92,1%. Hai ngưỡng cách nhau giúp máy không bật, tắt liên tục khi độ ẩm dao động quanh một ngưỡng — chương trình "nhớ" trạng thái giống mạch dãy.

Ví dụ 3: Câu đúng/sai có sơ đồ nối dây

Ví dụ

Nhóm học sinh làm mô hình giàn phơi quần áo tự động: khi trời mưa hoặc trời tối, động cơ kéo giàn phơi vào dưới mái che. Bo mạch Arduino Uno nối như hình:

cảm biến mưa nối chân A1, cho điện áp càng nhỏ khi tấm cảm biến càng ướt (khi khô, gần 5 V);
cảm biến ánh sáng nối chân A2, cho điện áp càng lớn khi trời càng sáng;
công tắc hành trình nối giữa chân 4 và GND, chỉ đóng khi giàn đã vào hết dưới mái che;
chân 8 ở mức cao thì mô-đun điều khiển cho động cơ kéo giàn vào, ở mức thấp thì động cơ dừng.

Hàm analogRead đổi điện áp $U$ thành số nguyên $\dfrac{1023\,U}{5}$ làm tròn xuống.

Sơ đồ nối dây (không vẽ dây cấp nguồn 5V, GND cho các cảm biến và mô-đun).

const int DONG_CO = 8;     // HIGH: kéo giàn phơi vào
const int HANH_TRINH = 4;  // công tắc hành trình

void setup() {
  pinMode(HANH_TRINH, INPUT_PULLUP);
  pinMode(DONG_CO, OUTPUT);
}

void loop() {
  int mua = analogRead(A1);    // cảm biến mưa
  int sang = analogRead(A2);   // cảm biến ánh sáng
  if ((mua < 400 || sang < 200) && digitalRead(HANH_TRINH) == HIGH) {
    digitalWrite(DONG_CO, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(DONG_CO, LOW);
  }
}

a) Hai cảm biến cho tín hiệu tương tự nên được nối vào chân A1, A2; chân 8 được khai báo là chân ra để điều khiển động cơ.
b) Khi giàn còn ở ngoài, công tắc hành trình hở nên digitalRead(4) trả về HIGH; khi giàn đã vào hết, công tắc đóng, digitalRead(4) trả về LOW và động cơ dừng.
c) Buổi trưa nắng, giàn đang ở ngoài, sương đọng làm tấm cảm biến mưa hơi ẩm và cho điện áp 1,9 V; khi đó động cơ vẫn đứng yên vì trời đang sáng.
d) Trời không mưa, giàn đang ở ngoài. Lúc chiều tối, động cơ bắt đầu kéo giàn vào khi điện áp của cảm biến ánh sáng giảm xuống dưới khoảng 0,98 V.

Xem lời giải

a) Đúng. analogRead dùng với các chân tương tự A0 – A5, nên hai cảm biến cho điện áp biến thiên được nối vào A1, A2; pinMode(DONG_CO, OUTPUT) khai báo chân 8 là chân ra.

b) Đúng. Với INPUT_PULLUP, công tắc hở thì điện trở kéo lên giữ chân 4 ở mức cao; công tắc đóng nối chân 4 xuống GND nên chân 4 ở mức thấp. Khi đó vế digitalRead(HANH_TRINH) == HIGH sai, cả điều kiện nối bằng && sai, chương trình chạy nhánh else: chân 8 mức thấp, động cơ dừng. Nhờ vậy động cơ không kéo mãi khi giàn đã vào hết.

c) Sai. $\dfrac{1023\cdot 1{,}9}{5} \approx 388{,}7$ nên mua = 388 < 400: vế mua < 400 đúng. Phép || chỉ cần một vế đúng, nên (mua < 400 || sang < 200) đúng dù trời sáng; công tắc đang hở nên chân 4 ở mức cao. Chân 8 lên mức cao: động cơ kéo giàn vào (chương trình coi tấm cảm biến ẩm là trời mưa).

d) Đúng. Trời khô nên mua gần 1023, vế mua < 400 sai; động cơ chạy khi sang < 200, tức $\dfrac{1023\,U}{5} < 200$ ⁠, hay $U < \dfrac{1000}{1023} \approx 0{,}98\,\text{V}$ ⁠.

Ví dụ 4: Nút nhấn chọn mức sáng và xung PWM (mở rộng)

Ví dụ

Đèn học dùng LED được điều khiển bằng bo mạch Arduino Uno: nút nhấn nối giữa chân 7 và GND; chân 3 (có dấu ~) điều khiển đèn qua transistor, điện áp trung bình ở chân 3 càng lớn thì đèn càng sáng. Lệnh analogWrite(3, k) (⁠ $k$ là số nguyên từ 0 đến 255) xuất ra chân 3 dãy xung vuông 5 V có điện áp trung bình $\dfrac{k}{255}\cdot 5\,\text{V}$ ⁠. Bỏ qua thời gian thực hiện các lệnh khác ngoài delay().

const int NUT = 7;   // nút nhấn nối giữa chân 7 và GND
const int DEN = 3;   // chân ~3 điều khiển đèn qua transistor
int muc = 0;         // mức sáng hiện tại: 0, 1, 2 hoặc 3

void setup() {
  pinMode(NUT, INPUT_PULLUP);
  pinMode(DEN, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (digitalRead(NUT) == LOW) {
    muc = muc + 1;
    if (muc > 3) {
      muc = 0;
    }
    analogWrite(DEN, muc * 85);
    delay(400);
  }
}

a) Biến muc được khai báo ngoài các hàm nên giữ được giá trị giữa các lần chạy của hàm loop().
b) Khi không nhấn nút, digitalRead(7) trả về LOW nên đèn tự sáng dần lên.
c) Bật nguồn (đèn đang tắt) rồi bấm nút 6 lần, mỗi lần giữ khoảng 0,2 s, hai lần bấm cách nhau 1 s; sau đó điện áp trung bình ở chân 3 khoảng 3,3 V.
d) Nếu chuyển dây điều khiển đèn sang chân 4 và sửa dòng khai báo thành const int DEN = 4; thì đèn vẫn có 4 mức sáng như cũ.

Xem lời giải

a) Đúng. Biến khai báo ở đầu chương trình (ngoài setup() và loop()) được tạo một lần và giữ giá trị qua các lần lặp. Nếu viết int muc = 0; bên trong loop() thì mỗi vòng muc lại về 0 và mỗi lần bấm đèn chỉ lên mức 1.

b) Sai. Với INPUT_PULLUP, không nhấn nút thì chân 7 ở mức cao, digitalRead(7) trả về HIGH; điều kiện == LOW sai nên khối lệnh không chạy, đèn giữ nguyên mức.

c) Đúng. Mỗi lần bấm, khối if chạy một lần rồi delay(400); sau 0,4 s tay đã thả nên lần bấm không bị đếm hai lần. Lần vết muc: 1 → 2 → 3 → 0 → 1 → 2. Cuối cùng analogWrite(DEN, muc * 85) xuất giá trị 170, điện áp trung bình $\dfrac{170}{255}\cdot 5 \approx 3{,}3\,\text{V}$ ⁠.

d) Sai. Chân 4 không có dấu ~ nên không xuất được xung PWM. (Mở rộng: khi đó analogWrite chỉ cho mức thấp nếu $k < 128$ và mức cao nếu $k \ge 128$ ⁠.) Đèn chỉ còn tắt (mức 0, 1) hoặc sáng hẳn (mức 2, 3), không còn 4 mức.

Lỗi thường gặp

Khi đọc chương trình Arduino:

Chú ý

Nhầm = (gán) với == (so sánh): if (x = 5) gán 5 cho x rồi luôn coi là đúng; điều kiện so sánh phải viết if (x == 5).
Quên pinMode(chân, OUTPUT) trong setup(): chân vẫn là chân vào, lệnh digitalWrite(chân, HIGH) chỉ bật điện trở kéo lên bên trong nên LED không sáng hoặc sáng rất mờ.
Nhầm mili giây với giây: delay(500) là 0,5 s, không phải 500 s. Khi tính chu kì phải cộng mọi lệnh delay trong loop(), kể cả lệnh delay cuối cùng.
Nhầm mức của nút nhấn khi dùng INPUT_PULLUP: nhấn nút → LOW, nhả nút → HIGH.
Coi giá trị analogRead là điện áp: 2,5 V cho giá trị khoảng 511, không phải 2,5 hay 2500. analogRead cho 0 – 1023, còn analogWrite nhận 0 – 255.
Quên rằng if không có else thì khi điều kiện sai, chân ra giữ nguyên mức cũ (không tự về LOW).

Mẹo làm bài

Tự kiểm tra nhanh

Cổng NAND hai đầu vào có $A = 1$ ⁠, $B = 1$ ⁠. Đầu ra bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

$Y = \overline{1\cdot 1} = 0$ ⁠.

Cổng NOR hai đầu vào có $A = 0$ ⁠, $B = 0$ ⁠. Đầu ra bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

$Y = \overline{0 + 0} = 1$ ⁠.

Mạch logic có 4 đầu vào thì bảng chân lí có bao nhiêu dòng?

Xem đáp án

$2^4 = 16$ dòng.

Bộ đếm sản phẩm trên băng chuyền là mạch tổ hợp hay mạch dãy? Vì sao?

Xem đáp án

Mạch dãy, vì kết quả đếm phụ thuộc số xung đã nhận trước đó (mạch phải "nhớ" trạng thái).

ADC 8 bit chia điện áp vào thành bao nhiêu mức?

Xem đáp án

$2^8 = 256$ mức (giá trị từ 0 đến 255).

Một cảm biến nối chân A0 của bo mạch Arduino Uno; lệnh analogRead(A0) trả về 614. Điện áp ở chân A0 khoảng bao nhiêu?

Xem đáp án

$U = \dfrac{5\cdot 614}{1023} \approx 3{,}0\,\text{V}$ ⁠.

Đoạn lệnh sau nằm trong loop() (chân 2 là chân vào, chân 9 là chân ra), nhằm bật đèn ở chân 9 chỉ khi chân 2 ở mức cao. Chạy thử thì đèn sáng suốt, dù chân 2 ở mức nào. Lỗi ở đâu?

int nut = digitalRead(2);
if (nut = HIGH) {
  digitalWrite(9, HIGH);
} else {
  digitalWrite(9, LOW);
}

Xem đáp án

nut = HIGH là phép gán: gán nut bằng HIGH (tức 1), giá trị của cả biểu thức là 1 nên điều kiện luôn đúng và đèn luôn sáng. Sửa thành if (nut == HIGH).

Chương trình khai báo pinMode(5, INPUT_PULLUP); và bật đèn báo ở chân 11 khi digitalRead(5) == LOW. Nút nhấn phải nối giữa chân 5 và chân 5V hay chân GND của bo mạch? Nếu nối nhầm sang chân còn lại thì đèn hoạt động thế nào?

Xem đáp án

Nối giữa chân 5 và GND: nhả nút, điện trở kéo lên giữ chân 5 ở mức cao; nhấn nút, chân 5 bị nối xuống 0 V nên đọc được LOW và đèn sáng. Nếu nối nhầm sang 5V thì nhấn hay nhả chân 5 đều ở mức cao: đèn không bao giờ sáng.

Trong một chương trình, a, b, c là giá trị đọc từ ba chân vào; đèn sáng khi điều kiện (a == HIGH && b == HIGH) || c == HIGH đúng. Đặt $A$ ⁠, $B$ ⁠, $C$ bằng 1 khi chân tương ứng ở mức cao, $Y = 1$ khi đèn sáng. Viết biểu thức của $Y$ và cho biết có bao nhiêu tổ hợp đầu vào làm đèn sáng.

Xem đáp án

&& ứng với AND, || ứng với OR nên $Y = A\cdot B + C$ ⁠. Đèn sáng khi $C = 1$ (4 tổ hợp) hoặc khi $A = B = 1$ ⁠, $C = 0$ (1 tổ hợp): tổng cộng 5 trong 8 tổ hợp.

Kiểm tra lại kiến thức vừa ôn

Làm 10 câu luyện tập về điện tử số và vi điều khiển và xem lời giải ngay sau mỗi câu.

Luyện tập ngay

Đề có câu hỏi về chủ đề này

Đề ôn luyện số 1

50 phút · Trung bình

Làm thử miễn phí

Đề ôn luyện số 2

50 phút · Cơ bản

Làm thử miễn phí

Đề ôn luyện số 3

50 phút · Nâng cao

Làm thử miễn phí