(Đồ án hcmute) hệ thống đèn giao thông điều khiển bằng điện thoại thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH GVHD: NGUYỄN THANH HẢI SVTH: PHẠM TIẾN PHÁT MSSV: 15141049 SVTH: LÊ MINH HIỂN MSSV: 15141015 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, 2019 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Tiến Phát Lê Minh Hiển Ngành: Công nghệ kỹ điện tử truyền thông Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN THANH Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: MSSV: 15141049 MSSV: 15141015 Lớp: 15141CL2 HẢI Tên đề tài: Hệ thống đèn giao thông điều khiển điện thoại thông minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Giáo trình vi xử lý: vi điều khiển PIC16F887; Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC, Giáo trình điện tử Nội dung thực đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống đèn giao thông điều khiển điện thoại thông minh sử dụng pin lượng mặt trời, có khả tự chuyển đổi sang nguồn điện 220VAC pin gặp cố không đủ lượng Giám sát thông số hệ thống điều khiển hoạt động hệ thống qua ứng dụng android thông qua wifi Sản phẩm: Mơ hình hệ thống đèn giao thơng cho ngã tư với đèn thẳng, rẽ trái, đèn cho người bộ, cụm led đếm giây có điều khiển gồm nút nhấn LCD hỗ trợ điều khiển Mơ hình có bốn trụ đèn, để giảm chi phí thời gian thi cơng nên có hai trụ hoạt động, hai trụ cịn lại giống nên cắt giảm Bên cạnh mơ hình giám sát điều khiển qua app android thông qua wifi TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phạm Tiến Phát MSSV: 15141049 Lê Minh Hiển MSSV: 15141015 Ngành: Công nghệ kỹ điện tử truyền thông Tên đề tài : Hệ thống đèn giao thông điều khiển điện thoại thông minh Họ tên Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN THANH HẢI Họ tên Sinh viên: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không ? 5.Đánh giá loại : 6.Điểm…… ( Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn Tp Hồ Chí Minh, ngày an tháng năm 2019 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Phạm Tiến Phát MSSV: 15141049 Lê Minh Hiển MSSV: 15141015 Ngành: Công nghệ kỹ điện tử truyền thông Tên đề tài : Hệ thống đèn giao thông điều khiển điện thoại thông minh Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1.Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Họ tên Sinh viên: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không ? 5.Đánh giá loại : 6.Điểm…… ( Bằng chữ ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn Tp Hồ Chí Minh, ngày an tháng năm 2019 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy/Cô khoa Đào tạo Chất lượng cao, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, người truyền đạt cho em kiến thức quý báu, dẫn định hướng cho nhóm trình học tập Đây tiền đề để nhóm hồn thành đề tài nghiệp sau Đặc biệt, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thanh Hải tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Nhóm xin phép gửi đến thầy lòng biết ơn lời cảm ơn chân thành sâu sắc Kiến thức, kinh nghiệm tâm nghề nghiệp thầy khơng giúp đỡ nhóm hồn thành tốt đề tài mà cịn gương để nhóm học tập noi theo đường sau Bên cạnh đó, nhóm xin cảm ơn anh, chị khóa trước bạn sinh viên lớp 15141CL2 nhiệt tình đóng góp ý kiến chia kinh nghiệm để giúp nhóm hồn thành đề tài Cuối chúng em xin cảm ơn đến gia đình, chỗ dựa nguồn động viên tinh thần chúng em gặp khó khăn q trình học tập nghiên cứu để hồn thành đề tài tốt nghiệp Nhóm xin chân thành cảm ơn! TP.HCM.ngày tháng năm Sinh viên thực đề tài Lê Minh Hiển Phạm Tiến Phát i an TĨM TẮT Đèn giao thơng thiết bị xuất tất quốc gia giới Công dụng vơ quan trọng mà biết Nó phát minh tuyệt vời nhân loại Ở nước ta đèn giao thông xuất nhiều, lượng điện cung cấp cho lớn Thêm vào lượng xe ngày tăng năm gần gây tình trạng ách tắc giao thông tuyến đường huyết mạch thành phố lớn điều tránh khỏi Hơn việc điều khiển đèn cần người đến trực tiếp nơi cần điều khiển thực Điều dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông không xử lý kịp thời kéo dài hàng đồng hồ Do vậy, việc thiết kế đèn giao thông thông minh cần thiết Chính thế, nhóm em định thực đề tài: “HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH” Hệ thống sử dụng vi điều khiển PIC16F887 làm vi xử lý trung tâm có chế độ điều khiển AUTO MANUAL Ở chế độ AUTO hệ thống hoạt động theo thơng số mà người dùng lập trình trước Cịn chế độ MANUAL người dùng điều khiển hệ thống nút nhấn qua internet Để đáp ứng tiêu chí tiết kiệm điện năng, hệ thống ưu tiên sử dụng pin lượng mặt trời tự động chuyển sang nguồn điện 220V ác quy chưa sạc đầy Ngoài hệ thống cịn giám sát internet thơng qua ứng dụng android , nhờ biết đèn giao thơng có hoạt động hay không, sử dụng nguồn điện điều khiển thông số hệ thống Để làm hệ thông sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 làm vi xử lý trung tâm để điều khiển module mở rộng hình LCD , NODE MCU ESP8266 , module hiển thị đèn đếm giây ii an MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi Chương TỔNG QUAN .1 1.1.Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu 1.2.Mục đích giới hạn đề tài .1 1.3.Nội dung thực Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các mơ hình điều khiển thơng minh 2.1.1 Hệ thống điều khiển thiết bị phòng học 2.1.2 Hệ thống chăm sóc vườn lan sử dụng pin lượng mặt trời .3 2.1.3 Hệ thống điều khiển thiết bị giám sát nhà 2.2 Hệ thống đèn giao thông nước ta 2.3 Google Firebase 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Các chức Fire base 2.4 Android Studio 2.5 Những chuẩn truyền liệu 2.5.1 Chuẩn giao tiêp I2C 2.5.2 Chuẩn giao tiêp UART .9 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 10 3.1 Giới thiệu 10 3.2 Hoạt động hệ thống .11 3.3 Thiết kế thành phần hệ thống 11 3.3.1 Khối nguồn 11 3.3.2 Pin lượng mặt trời .13 3.3.3 Module chuyển nguồn tự động XH-M350 14 3.3.4 Khối điều khiển nút nhấn .14 3.3.5 Khối xử lý .15 3.3.6 Khối giao tiếp với wifi 17 3.3.7 Khối thời gian thực .20 3.3.8 Khối hiển thị 21 3.3.8.1 Khối hiển thị dành cho người điều khiển .21 3.3.8.2 Khối hiển thị thời gian đếm 23 3.3.8.3 Khối đèn hiển thị 28 3.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 30 iii an Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 32 4.1 Thi công phần mềm hệ thống 37 4.2 Lưu đồ giải thuật 37 4.2.2.1 Lưu đồ giải thuật khối nút nhấn 37 4.2.2.2 Lưu đồ giải thuật đèn giao thông .38 4.2.2.3 Lưu đồ giải thuật khối giao tiếp mạng .41 4.3 Thi công phần cứng 42 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 47 Tài liệu tham khảo .48 Phụ lục .49 iv an DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IC Integrated Circuit Mạch tích hợp GPIO General-purpose input/output GPS SPI I2C Global Positioning System Serial Peripheral Interface Inter-Integrated Circuit OS NFC PHP I/O MCU UART Operating System Near-Field Communications Hypertext Preprocessor Input/Output Microprocessor Control Unit Universal Asynchronous Receiver – Transmitter Liquid Crystal Display Hyper Text Markup Language Hyper Text Transfer Protocol Analog Digital Converter Cổng đầu vào với mục đích Hệ thống định vị toàn cầu Giao diện ngoại vi nối tiếp Vi mạch tích hợp truyền thơng nối tiếp Hệ điều hành Cơng nghệ giao tiếp tầm ngắn Ngơn ngữ lập trình kịch Ngõ vào/ngõ Khối vi điều khiển Truyền liệu nối tiếp bất đồng Màn hình tinh thể lỏng Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn Giao thức truyền siêu văn Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Đồ án tốt nghiệp LCD HTML HTTP ADC hay A/D ĐATN v an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Dòng tiêu thụ linh kiện 12 Bảng 3.2: Chức chân LCD 20x4 22 vi an CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Sau hoàn thành xong đề tài “HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI THƠNG MINH”, nhóm thực gần hết yêu cầu đề Hệ thống sử dụng nguồn điện pin lượng mặt trời có khả tự động chuyển nguồn nguồn điện từ pin lượng mặt trời không ổn định Bộ điều chỉnh nút hoạt động tương đối ổn định Mơ hình giám sát điều khiển thông qua ứng dụng android điện thoại thông minh không ổn định phụ thuộc vào wifi Cuối trình thiết kế thi cơng gặp nhiều trục trặc nên nhóm khơng thể hoàn thiện việc thiết kế gậy huy sử dụng cảm biến gia tốc mục tiêu ban đầu đề 5.2 Hướng phát triển - Lắp đặt thêm cảm biến cho hệ thống để tự động điều chỉnh tín hiệu đèn giao thơng vào lúc xe cộ lưu thơng nhiều để tránh tình trạng kẹt xe kịp thời mà không cần người điều chỉnh - Gắn camera để xử lý xe vi phạm vượt đèn đỏ - Phát triển nguồn pin lượng mặt trời thêm mạch sạc acquy dị đỉnh công suất để tối ưu nguồn lượng cấp cho hệ thống hoạt động - Thiết kế gậy huy có gắn cảm biến gia tốc để điều khiển đèn giao thông theo hiệu lệnh người điều khiển giao thông 47 an TÀI LIỆU THAM KHẢO - Tài liệu sách: [1] Huỳnh Nguyễn Nhân Hậu – Thái Ngọc Hậu “ Đồ án - THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ TRONG PHỊNG HỌC” , trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [2] Hàn Văn Hải “ Đồ án - THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG CHĂM SÓC VƯỜN LAN SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI”, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [3] Nguyễn Ngọc Lực “ Đồ án - THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ GIÁM SÁT NHÀ” , trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [4] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý – Vi điều khiển”, 2013, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [5] Nguyễn Văn Hiệp, “Giáo trình Lập trình Android ứng dụng điều khiển”, 2014, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 48 an PHỤ LỤC Code vi điều khiển PIC16F887 #INCLUDE #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOCPD, NOWRT, NOMCLR #USE DELAY (CLOCK=20MHz) #use i2c(Master,Slow,sda=PIN_C3,scl=PIN_C4) #define PCF8574 #define A2_A1_A0 0B111 #define LCD20X4 #include "D:\TKMDT\VXL\lcd_i2c.c" UNSIGNED CHAR MA7DOAN[16]= {0XC0,0XF9,0xA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8, 0X80,0X90,0x88, 0x83, 0xC6, 0xA1, 0x86, 0x8E}; #define GIAY_HTAI 0X00 #define PHUT_HTAI 0X34 #define GIO_HTAI 0X11 #define THU_HTAI #define NGAY_HTAI 0X31 #define THANG_HTAI 0X12 #define NAM_HTAI 0X19 #define MA_DS 0X98 #define ADDR_WR_13B07 0xD0 #define ADDR_RD_13B07 0xD1 #define ADDR_MEM 0x00 #include"math.h" #DEFINE SCK PIN_C0 #DEFINE SER PIN_C1 #DEFINE RCK PIN_C2 #DEFINE DO1 PIN_A0 #DEFINE VANG1 PIN_A1 #DEFINE XANH1 PIN_A2 #DEFINE DO2 PIN_A3 #DEFINE VANG2 PIN_A4 #DEFINE XANH2 PIN_A5 #DEFINE DO3 PIN_D1 #DEFINE VANG3 PIN_D0 #DEFINE XANH3 PIN_E1 #DEFINE DO4 PIN_D3 #DEFINE VANG4 PIN_D2 #DEFINE XANH4 PIN_D4 #DEFINE XANHDIBO1 PIN_D5 #DEFINE DODIBO1 PIN_D6 #DEFINE XANHDIBO2 PIN_D7 #DEFINE DODIBO2 PIN_E0 #DEFINE SWCD PIN_B4 49 an #DEFINE MODE PIN_B5 #DEFINE DV PIN_B6 #USE FAST_IO(B) #BYTE PORTB=0X06 #BYTE INTCON=0X000B #BIT RBIF=INTCON.0 #BIT RBIE=INTCON.3 #use rs232 (baud=9600,xmit=pin_c6,rcv=pin_c7) unsigned int8 RDATA[2],i=0; #bit TMR1IF = 0x0c.0 signed int8 BDT=0,A=0,B=0,C=0,D=0,DT=15, RT=10, DEM=0, TONG,truyen1,truyen2; SIGNED CHAR NAM_DS13,THANG_DS13,NGAY_DS13,THU_DS13,GIO_DS13,PHUT_DS13,GI AY_DS13,MA_DS13,CONTROL_DS13; signed int8 MOD=0, hd=0, chedo=0; #int_rda void rs232_handler() { rdata[i]=getch(); i++; if(i==2)i=0; } #int_timer1 VOID INTERRUPT_TIMER1() { SET_TIMER1(3036); BDT++; } void xuat_1byte(unsigned int8 bytexuat) { unsigned int8 i; #bit BSER = bytexuat.7 for (i=0; i=0x22)) hd=1; else if((gio_ds13=10) { BDT=0; DEM++; IF(DEM>TONG) { DEM=0; } } HIEN_THI(); GIAIMA7DOAN(); if(mod==0) { if(hd==0) { IF(DEM