Tài liệu Luận văn:THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG, ĐIỀU KHIỂN THEO LÀN SÓNG XANH BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN pot

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG, ĐIỀU KHIỂN THEO LÀN SÓNG XANH BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Hải Phòng - 2012 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG, ĐIỀU KHIỂN THEO LÀN SÓNG XANH BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên : Hà Minh Mạnh Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn Hải Phòng - 2012 3 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Hà Minh Mạnh Mã sinh viên : 121212 Lớp : DC1201 Ngành : Điện tự động công nghiệp Tên đề tài : “ Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông , điều khiển theo làn sóng xanh bằng vi điều khiển ” 4 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp (về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ) 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp: 5 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất : Họ và tên : Thân Ngọc Hoàn Học hàm, học vị : Giáo Sư.Tiến Sĩ Khoa Học Cơ quan công tác : Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng Nội dung hướng dẫn : Toàn bộ đề tài Đề tài tốt nghiệp được giao ngày 02 tháng 04 năm 2012 Yêu cầu phải hoàn thành trước ngày 07 tháng 07 năm 2012 Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Đã nhận nhiệm vụ: Đ.T.T.N Sinh viên Cán bộ hướng dẫn Đ.T.T.N Hà Minh Mạnh GS.TSKH. Thân Ngọc Hoàn Hải Phòng, ngày tháng năm 2012 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT Trần Hữu Nghị 6 PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN 1. Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp 2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng chất lượng các bản vẽ ) 3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn: (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng năm 2012 Cán bộ hướng dẫn chính (Họ tên và chữ ký) 7 NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 1. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất lượng thuyết minh các bản vẽ giá trị lý luận và thực tiễn đề tài: 2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện: (Điểm ghi bằng số và chữ) Ngày tháng năm 2012 Người chấm phản biện 8 LỜI CẢM ƠN Sau gần 3 tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông , điều khiển theo làn sóng xanh bằng vi điều khiển ” đã phần nào hoàn thành , ngoài sự cố gắng của bản thân em đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ phía nhà trường, thầy cô, gia đình và bạn bè. Lời đầu tiên em muốn nói là em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Thân Ngọc Hoàn ,Khoa điện tự động trường ĐH dân lập Hải Phòng. Dù rất bận rộn với công việc những thầy vẫn dành thời gian để hướng dẫn em hoàn thiện đồ án này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Điện tự động – trường ĐH dân lập Hải Phòng cũng như các thầy cô trong trường đã giảng dạy , giúp đỡ em trong 4 năm học vừa qua. Chính các thầy cô đã xây dựng cho chúng em những kiến thức nền tảng và những kiến thức chuyện môn để có thể hoàn thiện đồ án này cũng như công việc của mình sau này. Em xin chân thành cảm ơn! 9 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế là tốc độ gia tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông. Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên.Vấn đề đặt ra ở đây là làm sao để đảm bảo giao thông thông suốt và sử dụng đèn điều khiển giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của các làn đường là một giải pháp. Để viết chương trình điều khiển đèn giao thông ta có thể viết trên nhiều hệ ngôn ngữ khác nhau. Nhưng cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế tạo linh kiện bán dẫn và vi mạch tổng hợp, một hướng phát triển mới của các vi xử lý đó hình thành đó là các vi điều khiển. Với nhiều ưu điểm, vi điều khiển đó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bằng cách áp dụng vi điều khiển trong quá trình sản xuất và xử lý, vi điều khiển đã thực sự thể hiện được ưu thế của mình so với các thiết bị điều khiển thông thường. vì thế việc sử dụng vi điều khiển mang lại hiệu quả khá cao trong việc điều khiển tín hiệu giao thông Xuất phát từ những nhu cầu thực tế giao thông trên đoạn từ Cầu Rào đến Ngã Tư Trại Lính, tình trạng ách tắc thường xảy ra vào những thời gian cao điểm. Đặc biệt là 2 nút Cầu Vượt Lạch Tray và Ngã Tư Trại Lính.Với ham muốn hiểu biết về về lĩnh vực này, tôi xin chọn đề tài làm đồ án tốt nghiệp về: Mục đích của đề tài này là hiểu biết về vấn đề điều khiển giao thông qua họ vi xử lý 8051 và quan trọng nhất là những giải pháp giao thông tại các ngã tư và cụm ngã tư nhằm tiết kiệm thời gian và ách tắc giao thông (Điều khiển đèn giao thông theo “làn xanh”, giải pháp điều khiển đèn giao thông tại các nút giao thông quan trọng) Trong quá trình hoàn thiện đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông , điều khiển theo làn sóng xanh bằng vi điều 10 khiển” em đã nhận được sự giúp đỡ, định hướng và phân tích chi tiết của Thầy Thân Ngọc Hoàn đặc biệt là tính toán và thời gian chung của “làn sóng xanh”. Em đã thực hiện và hoàn thiện đề tài của mình với nội dung tóm tắt như sau: Trong đó đề tài gồm 3 phần chính: Chƣơng 1: Các nút giao thông đoạn đƣờng từ ngã tƣ Thành Đội đến Cầu Rào và các phƣơng án điều khiển giao thông – ý nghĩa điều khiển giao thông theo “làn sóng xanh “. Trong chương này chủ yếu trình bầy về các ngã tư Đổng Quốc Bình, Cầu Vượt Lạch Tray, Quán Mau, Ngã Tư Trại Lính. Các phương án điều khiển tín hiệu đèn giao thông Ý nghĩa điều khiển giao thông theo “làn sóng xanh” Chƣơng 2: Ứng dụng Vi Điều Khiển xây dựng hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông theo “làn sóng xanh”. Nội dung chủ yếu về giới thiệu Vi Điều Khiển 8051, hoạt động của đèn tín hiệu tại ngã tư mục tiêu thiết kế của mô hình. Chƣơng 3: Xây dựng mô hình điều khiển. Nội dung chủ yếu giới thiệu về tính toán và thiết kế thời gian chung cho các cụm đèn, chương trình điều khiển chung, mô hình của đồ tài. Em xin gửi lời cảm ơn tới sự hướng dẫn tận tình của thầy Thân Ngọc Hoàn cũng như thầy giáo [...]... 2 ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THÔNG THEO “ LÀN SÓNG XANH 2.1 GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 2.1.1 Tổng quan về vi điều khiển AT89C51 Hình 2.1: Hình dạng AT89C51 AT89C51 là một hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất nguồn tiêu thụ thấp và có 4KB bộ nhớ ROM Flash xóa được/lập trình được Chip này được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ... V 0 1 U C C V CHƢƠNG 3 MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU ĐÈN GIAO THÔNG THEO LÀN ĐÈN XANH TUYẾN ĐƢỜNG TỪ NGÃ TƢ THÀNH ĐỘI ĐẾN CẦU RÀO 3.1 CÁC THIẾT BỊ ĐƢỢC XÂY DỰNG TRONG MÔ HÌNH 3.1.1 Thiết bị mạch điều khiển Sử dụng vi điều khiển 89c51 điều khiển các port ở các mức tích cực khác nhau nhằm mục đích điều khiển dòng qua Hình 2.7 Là sơ đồ nguyên lý Khi tín hiệu ra port 0 của vi điều khiển là 1 thì (tương ứng... giao thông hay là đèn điều khiển giao thông gồm hai cột đèn chính được lắp đặt tại hai đầu của hai làn đường khác nhau ở ngã tư Mỗi một cột đèn gồm 6 đèn đó là 3 đèn chính gồm: đèn xanh, đèn đỏ và đèn đỏ; 2 đèn phụ là 2 đèn trên (hình 2.3) dùng điều khiển làn đường dành cho người đi bộ: đèn xanh người đi bộ và đèn đỏ người đi bộ 2.2.2 Nguyên tắc hoạt động Cơ chế hoạt động của đèn giao thông thật ra... phương pháp điều khiển bằng vi điều khiển bởi đây là phương án tối ưu nhất phù hợp với đồ án Hiện nay bộ vi điều khiển AT89C51 đang được sử dụng rộng rãi vì vậy em lựa chọn bộ điều khiển này để điều khiển hệ thống 1.2.5 Ý nghĩa của điều khiển giao thông theo làn sóng xanh 16 Chúng ta được biết trở ngại giao thông không những ảnh hưởng đến mỗi người tham gia giao thông lãng phí thời gian và tiền bạc... cho ra đời các họ vi xử lý, vi điều khiển hay PLC đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng IC số kết nối lại không thực hiện được 1.2.2 Phƣơng pháp điều khiển đèn giao thông bằng vi điều khiển Ngoài ưu điểm của phương pháp trên, phương pháp này còn có những ưu điểm sau: Do trong vi điều khiển có sử dụng các bộ timer, các hệ thống ngắt, câu lệnh đơn giản nên vi c lập trình đơn... với đèn vàng và đèn xanh của hướng còn lại Cứ như vậy nút giao thông sẽ được vận hành: Ngoài ra còn hướng đi cho người đi bộ sẽ chính là đèn đỏ của hướng đó là chiều người đi bộ được tham 26 gia theo chiều đó 2.3 THIẾT KẾ TÍN HIỆU ĐÈN HOẠT ĐỘNG TRÊN CÁC NÚT GIAO THÔNG CHẠY THEO CÙNG MỘT TUYẾN ĐƢỜNG (TỔ CHỨC LÀN SÓNG XANH – GREEN LINE) 2.3.1 Giới thiệu về phƣơng pháp điều khiển tín hiệu giao thông theo. .. cho các hoạt động giao thông Vì thế có nhiều phương án được đưa ra và một trong số đó là phương án điều khiển đèn giao thông theo làn xanh Khái niệm làn xanh được đề cập đến ở đây chính là làm thế nào để phương tiện tham gia giao thông có thể gặp hai đèn xanh liên tiếp ở hai ngã tư liền nhau Muốn được như vậy chúng ta phải thiết kế điều khiển tín hiệu giao thông tập trung các nút giao thông gần kề... chân P3.7 và P3.6 2.1.4.3 Giải mã địa chỉ Nếu cú nhiều EPROM hoặc nhiều RAM hoặc cả hai giao tiếp với 89C51 ta cần phải giải mã địa chỉ Một IC giải mã điển hình là 74HC138 2.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN GIAO THÔNG TẠI MỘT NGÃ TƢ Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông Hình 2.3 là mô tả một nút giao thông ( ngã tư ) 24 Hình 2.3: Mô tả một nút giao thông 2.2.1.Cấu tạo Hệ thống đèn giao thông... hồ vào buổi sáng và chiều tan tầm Nút giao thông này nối các khu dân cư đông đúc liền kề nhiều trường học và 2 ngã tư Đổng Quốc Bình và Quán Mau nên lượng xe nhiều hơn hẳn Nút giao thông này được coi là điểm quan trọng của giao thông Thành Phố được thành phố và các cơ quan đưa giải pháp nhằm giảm ách tắc tại đây 1.2 CÁC PHƢƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG VÀ Ý 14 NGHĨA ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG THEO “LÀN... Vi c điều khiển đèn giao thông theo làn xanh sẽ giúp tăng tính năng lưu thông cho các nút giao thông, điều khiển tiện lợi dễ dàng tiết kiệm chi phí và có tính mở rộng cao, tối ưu hóa vi c tham gia của các phương tiện và khả năng thông xe nhanh nhất trong điều kiện cơ sở vật chất đường và các công trình hỗ trợ giao thông hiện có Nâng cao ý thức tham gia giao thông của người tham gia vào những tuyến . Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông , điều khiển theo làn sóng xanh bằng vi điều 10 khiển em đã nhận được sự giúp đỡ, định hướng và. hiện đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông , điều khiển theo làn sóng xanh bằng vi điều khiển ” đã phần nào hoàn thành