Reka Bentuk dan Teknologi soalan, bab 5

NamaKelasTarikh

Aplikasi teknologi (2.4): Reka bentuk elektronik

45 markah. Guna mod Latihan untuk menyemak setiap jawapan, atau mod Peperiksaan untuk menjawab semua soalan dahulu. Sediakan kertas dan pensel untuk lakaran dalam Bahagian C.

Bahagian A: soalan objektif

10 markah

Jawab semua soalan. Pilih satu jawapan yang betul bagi setiap soalan.

Soalan 1

Apakah maksud mikropengawal (microcontroller)?

Peranti pemprosesan mikro dalam satu cip yang menggunakan cip sokongan di luar
Peranti kawalan dalam satu cip yang mengandungi CPU, RAM, ROM dan port input/output
Peranti yang menukarkan isyarat analog kepada isyarat digital sahaja
Papan litar yang hanya menerima isyarat daripada peranti output

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mikropengawal ialah peranti kawalan dalam satu cip yang terdiri daripada CPU, RAM, ROM dan port I/O (ms. 82). A ialah definisi mikropemproses.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.4.1

Buku teks ms. 82

Soalan 2

Antara berikut, yang manakah benar tentang mikropemproses?

RAM dan ROM dibina di dalam cip yang sama
Digunakan untuk kawalan mudah seperti pintu pagar automatik
Tidak memerlukan cip sokongan
Dihubungkan dengan cip sokongan di luar melalui System Bus

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mikropemproses digunakan bersama cip sokongan (input, output, RAM, ROM) yang berada di luar dan dihubungkan melalui System Bus. Ia digunakan untuk kawalan besar seperti komputer (ms. 83).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.1

Buku teks ms. 83

Soalan 3

Apakah fungsi ROM dalam mikropengawal?

Menyimpan data sementara yang terpadam apabila bekalan kuasa dimatikan
Menghantar isyarat kepada peranti output
Menyimpan atur cara dan data secara kekal
Menukarkan isyarat analog kepada digital

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

ROM menyimpan atur cara dan data secara kekal. A ialah fungsi RAM (ms. 87).

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.4.2

Buku teks ms. 87

Soalan 4

Antara peranti berikut, yang manakah peranti input digital?
I  Suis tekan tutup
II  Perintang peka cahaya (LDR)
III  Penderia pergerakan
IV  Penderia air

I dan II
I, III dan IV
II dan III
II, III dan IV

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Input digital: suis tekan tutup, penderia pergerakan dan penderia air. LDR ialah penderia cahaya, iaitu input analog (ms. 85–86).

Untuk guru: Memahami, aras sederhana, standard 2.4.2

Buku teks ms. 85

Soalan 5

Rajah 1 menunjukkan gambar rajah blok sebuah penggera suhu. Apakah yang diwakili oleh blok bertanda ?

Penderia suhu (input) menuju ke blok bertanda soal selidik, kemudian ke pembaz (output) — Rajah 1

Mikropengawal
Suis tekan tutup
Diod pemancar cahaya
Perintang tetap

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Dalam gambar rajah blok, bahagian proses di antara input dan output ialah mikropengawal (CPU melaksanakan atur cara). Lihat Rajah 2.4.17 (ms. 95).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.3

Buku teks ms. 89

Soalan 6

Sebuah kereta menggunakan penderia air supaya pengelap cermin bergerak apabila hujan. Apakah isyarat yang dihantar kepada mikropengawal apabila ada titisan air pada penderia?

Isyarat 1 (5 V)
Isyarat analog berubah mengikut suhu
Isyarat 0 (0 V)
Tiada isyarat dihantar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Penderia air memberi isyarat 1 (5 V) jika tiada air dan 0 (0 V) jika ada air (ms. 86). Isyaratnya digital.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras sederhana, standard 2.4.2

Buku teks ms. 86

Soalan 7

Dalam projek LED berkelip, perintang tetap 1 kΩ disambung bersama LED. Apakah fungsi perintang itu?

Mengehadkan arus elektrik supaya LED tidak rosak
Menyimpan cas elektrik untuk LED
Menjana jam untuk mikropengawal
Menukarkan isyarat analog kepada digital

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Perintang tetap 1 kΩ mengawal atau mengehadkan arus elektrik pada LED supaya LED tidak rosak (Jadual 2.4.5, ms. 94).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.3

Buku teks ms. 94

Soalan 8

Seorang murid menggunakan penderia suhu LM35D dalam projeknya. Pin manakah pada mikropengawal yang sesuai untuk menyambungkan isyarat penderia itu?

DIN1
DOUT1
VDD
AIN1

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Penderia suhu ialah peranti input analog, jadi disambung pada input analog (AIN1 – AIN5). DIN ialah input digital, DOUT ialah output digital dan VDD ialah pin bekalan kuasa (ms. 91 dan 101).

Untuk guru: Mengaplikasi, aras sederhana, standard 2.4.5

Buku teks ms. 101

Soalan 9

Penukar analog digital (ADC) dalam mikropengawal menukar 0 V – 5 V kepada nilai 0 – 255. Penderia memberi voltan 3 V pada AIN1. Berapakah nilai digital yang dibaca?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Nilai = 3 ÷ 5 × 255 = 153. 128 ialah nilai bagi 2.5 V.

Untuk guru: Mengaplikasi, aras sederhana, standard 2.4.2

Buku teks ms. 91

Soalan 10

Rajah 2 menunjukkan atur cara lampu malam. Penderia cahaya memberi bacaan tepat 100 pada AIN1. Apakah yang berlaku?

Atur cara: If C_Ain1 kurang atau sama 100 maka Dout1 On; If C_Ain1 lebih besar daripada 100 maka Dout1 Off — Rajah 2

Dout1 = Off, lampu mati
Dout1 = On, lampu hidup
Lampu hidup dan mati berselang-seli
Atur cara berhenti kerana tiada syarat yang sepadan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Baris 3 (<= 100, kurang atau sama dengan 100) benar untuk bacaan 100, jadi Dout1 = On dan lampu hidup. Baris 6 (> 100) tidak benar untuk 100, jadi Dout1 = Off tidak dilaksanakan.

Untuk guru: Menganalisis, aras tinggi, standard 2.4.6

Buku teks ms. 109

Bahagian B: soalan objektif pelbagai bentuk

24 markah

Jawab semua soalan. Setiap soalan bernilai 4 markah.

Soalan 11

Tandakan (✓) bagi pernyataan yang betul dan (✗) bagi pernyataan yang salah.

[1 markah] (a)Mikropengawal ialah sebuah komputer kecil yang menerima dan memproses isyarat serta menghasilkan isyarat untuk dilaksanakan.

A✓ BetulB✗ Salah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

✓ Betul

[1 markah] (b)RAM menyimpan atur cara secara kekal walaupun bekalan kuasa dimatikan.

A✓ BetulB✗ Salah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

✗ Salah

[1 markah] (c)Mikropengawal digunakan dalam mesin basuh dan sistem kawalan keselamatan.

A✓ BetulB✗ Salah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

✓ Betul

[1 markah] (d)Bahagian proses mikropengawal dilakukan oleh peranti output.

A✓ BetulB✗ Salah

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

✗ Salah

(b) ROM menyimpan atur cara secara kekal; RAM menyimpan data sementara (ms. 87). (d) Proses dilakukan oleh CPU; peranti output hanya melaksanakan isyarat output.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.4.1, 2.4.2

Buku teks ms. 82

Soalan 12

Kelaskan setiap peranti sebagai peranti input digital, input analog atau output.

[1 markah] (a)Penderia pergerakan

AInput digitalBInput analogCOutput

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Input digital

[1 markah] (b)Perintang peka cahaya (LDR)

AInput digitalBInput analogCOutput

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Input analog

[1 markah] (c)Pembaz (buzzer) piezo

AInput digitalBInput analogCOutput

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Output

[1 markah] (d)Penderia jarak inframerah

AInput digitalBInput analogCOutput

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Input analog

Penderia pergerakan memberi isyarat digital. LDR dan penderia jarak ialah input analog. Pembaz ialah peranti output yang menukarkan gelombang elektrik kepada bunyi (ms. 85–88).

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.2

Buku teks ms. 85

Soalan 13

Padankan setiap komponen dengan fungsinya. Setiap fungsi digunakan sekali sahaja.

[1 markah] (a)Diod

AMerendahkan voltan 7 V – 20 V kepada 5 VBMembenarkan arus elektrik mengalir satu arah sahajaCMenjana jam (clock)DMenyimpan dan membuang cas elektrik

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Membenarkan arus elektrik mengalir satu arah sahaja

[1 markah] (b)Kapasitor

AMerendahkan voltan 7 V – 20 V kepada 5 VBMembenarkan arus elektrik mengalir satu arah sahajaCMenjana jam (clock)DMenyimpan dan membuang cas elektrik

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Menyimpan dan membuang cas elektrik

[1 markah] (c)Pengatur voltan LM7805

AMerendahkan voltan 7 V – 20 V kepada 5 VBMembenarkan arus elektrik mengalir satu arah sahajaCMenjana jam (clock)DMenyimpan dan membuang cas elektrik

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Merendahkan voltan 7 V – 20 V kepada 5 V

[1 markah] (d)Kristal 20 MHz

AMerendahkan voltan 7 V – 20 V kepada 5 VBMembenarkan arus elektrik mengalir satu arah sahajaCMenjana jam (clock)DMenyimpan dan membuang cas elektrik

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Menjana jam (clock)

Jadual 2.4.1 (ms. 90): diod mengalirkan arus satu arah; kapasitor menyimpan dan membuang cas; pengatur voltan LM7805 merendahkan voltan kepada 5 V; kristal menjana jam.

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.3

Buku teks ms. 90

Soalan 14

Susun langkah membuat penyambungan litar input dan litar output kepada mikropengawal. Pilih pernyataan yang sepadan dengan setiap langkah.

[1 markah] (a)Langkah 1

ABaca dan fahami lakaran litar skematikBSemak penyambungan berdasarkan lakaran litar skematikCSambungkan litar menggunakan wayar pelompat dan soket (female)DSediakan komponen, peranti dan papan litar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Baca dan fahami lakaran litar skematik

[1 markah] (b)Langkah 2

ABaca dan fahami lakaran litar skematikBSemak penyambungan berdasarkan lakaran litar skematikCSambungkan litar menggunakan wayar pelompat dan soket (female)DSediakan komponen, peranti dan papan litar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Sediakan komponen, peranti dan papan litar

[1 markah] (c)Langkah 4

ABaca dan fahami lakaran litar skematikBSemak penyambungan berdasarkan lakaran litar skematikCSambungkan litar menggunakan wayar pelompat dan soket (female)DSediakan komponen, peranti dan papan litar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Sambungkan litar menggunakan wayar pelompat dan soket (female)

[1 markah] (d)Langkah 6 (terakhir)

ABaca dan fahami lakaran litar skematikBSemak penyambungan berdasarkan lakaran litar skematikCSambungkan litar menggunakan wayar pelompat dan soket (female)DSediakan komponen, peranti dan papan litar

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Semak penyambungan berdasarkan lakaran litar skematik

Urutan (ms. 100): 1 baca lakaran, 2 sediakan komponen, 3 bina litar input dan output, 4 sambung dengan wayar pelompat dan soket (female), 5 pastikan plag (male) betul, 6 semak penyambungan.

Untuk guru: Mengingat, aras rendah, standard 2.4.5

Buku teks ms. 100

Soalan 15

Rajah 3 menunjukkan atur cara LED pada DOUT1. Suis tekan tutup disambung pada DIN1. Anggap atur cara berjalan selama 30 saat.

Atur cara: Read_Controller, If C_Din1 = 1, Dout1 = On, Timer = 2 sec, Dout1 = Off, Timer = 1 sec, Goto = 4, End If, Goto = 1 — Rajah 3

[1 markah] (a)Suis tidak ditekan. Apakah keadaan LED?

ALED mati sepanjang masaBLED berkelipCLED hidup sepanjang masa

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

LED mati sepanjang masa

[1 markah] (b)Suis ditekan. Berapa saat LED hidup dalam satu kitaran?

A1 saatB2 saatC3 saat

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

2 saat

[1 markah] (c)Suis ditekan. Berapa kali LED berkelip dalam 30 saat?

A5 kaliB10 kaliC15 kali

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

10 kali

[1 markah] (d)Suis ditekan sepanjang 30 saat itu. Berapa jumlah masa LED hidup?

A10 saatB15 saatC20 saat

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

20 saat

Syarat If C_Din1 = 1 hanya benar apabila suis ditekan. Satu kitaran: hidup 2 saat + mati 1 saat = 3 saat. 30 ÷ 3 = 10 kitaran, jadi 10 kelipan. Masa hidup = 10 × 2 = 20 saat.

Untuk guru: Menganalisis, aras sederhana, standard 2.4.6

Buku teks ms. 108

Soalan 16

Padankan setiap arahan atur cara dengan fungsinya.

[1 markah] (a)Read_Controller

AMenamatkan arahan IfBMembaca semua nilai peranti input pada papan litarCMenunggu seketika mengikut masa yang ditetapkanDPergi ke baris yang ditentukan untuk mengulang arahan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Membaca semua nilai peranti input pada papan litar

[1 markah] (b)Timer = 1 sec

AMenamatkan arahan IfBMembaca semua nilai peranti input pada papan litarCMenunggu seketika mengikut masa yang ditetapkanDPergi ke baris yang ditentukan untuk mengulang arahan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Menunggu seketika mengikut masa yang ditetapkan

[1 markah] (c)Goto = 1

AMenamatkan arahan IfBMembaca semua nilai peranti input pada papan litarCMenunggu seketika mengikut masa yang ditetapkanDPergi ke baris yang ditentukan untuk mengulang arahan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Pergi ke baris yang ditentukan untuk mengulang arahan

[1 markah] (d)End If

AMenamatkan arahan IfBMembaca semua nilai peranti input pada papan litarCMenunggu seketika mengikut masa yang ditetapkanDPergi ke baris yang ditentukan untuk mengulang arahan

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Menamatkan arahan If

Fungsi arahan atur cara dalam ms. 104 dan 107.

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.6

Buku teks ms. 104

Bahagian C: soalan subjektif

11 markah

Jawab semua soalan. Tulis jawapan anda di ruang yang disediakan. Untuk lakaran, gunakan kertas kosong, kemudian tandakan skema sendiri.

Soalan 17

Rajah 4 ialah litar skematik diod pemancar cahaya (LED) berkelip yang disambung pada papan litar elektronik mikropengawal.

Litar skematik: suis tekan tutup dan perintang 10 kiloohm pada input, perintang 1 kiloohm dan LED pada output mikropengawal — Rajah 4 (Rajah 2.4.16, ms. 93)

[2 markah] (a)Namakan dua komponen dalam litar input.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Suis tekan tutup [1]1
Perintang tetap 10 kΩ [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (b)Apakah fungsi perintang tetap 1 kΩ dalam litar output?

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Mengehadkan / mengawal arus elektrik pada LED supaya tidak rosak [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[1 markah] (c)Perintang 10 kΩ menyambung pin DIN1 ke GND dan suis tekan tutup menyambung DIN1 ke 5 VDC. Nyatakan voltan (dan isyarat) pada DIN1 apabila suis tidak ditekan dan apabila suis ditekan.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Tidak ditekan: 0 V (isyarat 0); ditekan: 5 V (isyarat 1) (kedua-duanya betul) [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Memahami, aras rendah, standard 2.4.3, 2.4.5

Buku teks ms. 93

Soalan 18

Sekolah anda ingin membina penggera keselamatan mini menggunakan papan litar elektronik mikropengawal. Apabila suis tekan tutup ditekan, pembaz (disambung pada DOUT1) berbunyi secara berselang-seli setiap 200 msec.

[3 markah] (a)Lakarkan gambar rajah blok sistem itu. Labelkan setiap blok dan tunjukkan arah anak panah.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

Suis tekan tutup (input) → mikropengawal (proses) → pembaz (output); bateri/bekalan kuasa disambung kepada mikropengawal.

Blok input dilabel: suis tekan tutup [1]1
Blok proses dilabel mikropengawal di tengah [1]1
Blok output dilabel pembaz, dengan anak panah dari input ke proses ke output [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

[4 markah] (b)Tulis pengaturcaraan mudah untuk sistem itu (baris demi baris) menggunakan arahan ~Note, Read_Controller, If C_Din1 = 1, Dout1 = On/Off, Timer, End If dan Goto.

Tunjuk jawapanSembunyi jawapan

1 ~Note Penggera mini; 2 Read_Controller; 3 If C_Din1 = 1; 4 Dout1 = On; 5 Timer = 200 msec; 6 Dout1 = Off; 7 Timer = 200 msec; 8 Goto = 4; 9 End If; 10 Goto = 1

~Note, kemudian Read_Controller pada permulaan [1]1
If C_Din1 = 1 dan ditamatkan dengan End If [1]1
Dout1 = On, Timer = 200 msec, Dout1 = Off, Timer = 200 msec (urutan betul) [1]1
Goto untuk mengulang kelipan, dan Goto = 1 di akhir atur cara [1]1

Tandakan setiap isi yang betul.

Untuk guru: Mencipta, aras sederhana, standard 2.4.3, 2.4.6, 2.4.7, 2.4.8

Buku teks ms. 112

Kembali ke nota Bab 6 soalan Kertas model