TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CAO HỒNG KỲ THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 ĐỒÁN1 Ngành CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Phú Thọ, 2023 TRƯỜNG[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA: KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - CAO HỒNG KỲ THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 ĐỒÁN1 Ngành: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Phú Thọ, 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÙNG VƯƠNG KHOA: KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ - CAO HỒNG KỲ THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887 ĐỒÁN1 Ngành: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: Nguyễn Văn Quyết Phú Thọ, 2023 C Phần I PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dự kiến kết 6.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Phần II NỘI DUNG Chương 1: Thiết kế hệ thống đèn giao thông dùng vi điều khiển PIC 16F887 .3 1.1 Giới thiệu chung hệ thống đèn giao thông 1.1.1 Mạch dùng IC số 1.1.2 Vi mạch dùng kỹ thuật vi sử lý 1.1.3 Điều khiển vi điều khiển 1.1.4 Điều khiển PLC 1.2 Yêu cầu toán thiết kế 1.2.1 Xác định toán 1.2.2 Mô tả hoạt động hệ thống 1.2.3 Nguyên lý hoạt động 1.2.4 Giải pháp công nghệ 1.2.5 Giải pháp thiết kế 1.2.6 Yêu cầu giới hạn hệ thống điều khiển đèn giao thông dùng vi điều khiển 1.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 1.3.1 Giới thiệu phần mềm proteus a Lịch sử hình thành, phát triển phạm vi ứng dụng b Các chức Proteus 10 c Khả ứng dụng 11 d Khả phân tích 11 e Nhược điểm 12 1.3.2 Sơ đồ khối 13 a Khối nguồn 13 b Khối đèn báo hiệu 14 c Khối hiển thị 15 d Khối điều khiển 15 1.3.3 Lưu đồ thuật toán 16 1.3.4 Cách thức mô phần mềm proteus 17 1.3.5 sử dụng thư viện isis 18 1.4 Lựa chọn linh kiện thiết bị 20 1.4.1 Hình ảnh bảng chân PIC 16F887 20 1.4.2 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F887 21 a Chức chân port A 22 b Chức chân port B 23 c Chức chân port C 24 d Chức chân port D 25 e Chức chân port E 26 f Chức chân phân chia theo nhóm chức .27 1.4.3 Led 29 1.4.4 Điện trở 30 a Điện trở 30 b Ứng dụng điện trở 30 1.4.5 Nút nhấn 31 a Nút nhấn 31 b Ký hiệu hình ảnh thực tế 31 c Nguyên lý hoạt động 32 d Ứng dụng thực tế 32 1.4.6 Traffic lights 32 1.5 Lập trình điều khiển hệ thống 33 CHƯƠNG 40 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 40 2.1 Kết thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch 40 2.2 Kết mô 40 3.3 Đánh giá kết 41 PHẦN III KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Tình trạng tắc nghẽn giao thơng Hình Ngã tư thụy vân – Phú Thọ Hình Sơ đồ mô hoạt động hệ thống đèn giao thơng Hình Mơ hệ thống định hướng Hình Các chức proteus 10 Hình Sơ đồ khối mạch 13 Hình Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 13 Hình Mô mạch nguồn 14 Hình Hình ảnh traffic light proteus 14 Hình 10 Sơ đồ nguyên lý led đoạn 15 Hình 11 Sơ đồ nguyên lý PIC 16F887 15 Hình 12 Lưu đồ thuật tốn 16 Hình 13 Giao diện phần mềm proteus 17 Hình 14 Giao diện khởi tạo ban đầu 18 Hình 15 Cách vào thư viện isis 18 Hình 16 Khung chương trình Pick Devices 19 Hình 17 Bổ sung linh kiện vào vùng chọn lựa 19 Hình 18 Sơ đồ nguyên lý mạch sử dụng PIC 16F887 20 Hình 19 Hình ảnh vi điều khiển PIC16F887 20 Hình 20 Sơ đồ chân PIC16F887 21 Hình 21 hình ảnh led 29 Hình 22 Hình ảnh điện trở 30 Hình 23 Nút nhấn 31 Hình 24 Đèn giao thơng 33 Hình 25 Sơ đồ nguyên lý mạch 40 Hình 26 Kết mơ qua phần mềm proteus hệ thống đèn giao thông 40 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thơng số chức PIC16F887 20 Bảng Bảng trạng thái LED vạch 29 Phần I PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong năm gần với phát triển kinh tế tốc độ gia tăng không ngừng loại phương tiện giao thông Sự phát triển nhanh chóng phương tiện giao thơng dẫn đến tình trạng tắc nghẽn giao thơng tai nạn giao thơng xảy thường xun Hiện nay, có nhiều nhóm nghiên cứu chế tạo thành cơng hệ thống đèn giao thông với nhiều phương pháp dùng PLC, vi điều khiển 16F877A, arduino, Qua khảo sát thực tế em nhận thấy việc sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 hệ thống đèn giao thông chưa quan tâm nhiều Hình Tình trạng tắc nghẽn giao thông Nhận thấy vấn đề sát thực, với kiến thức trang bị trình học tập nghiên cứu trường Đại học Hùng Vương em lựa chọn đề tài: ”Thiết kế, mô hệ thống đèn giao thông dùng vi điều khiển pic 16f887" nhằm thiết kế triển khai hệ thống điều khiển cho đèn giao thông ngã tư, nhằm hạn chế ùn tắc tai nạn cho phương tiện tham gia giao thông Trong trình thực đồ án em nhận bảo, hướng dân tận tình thầy khoa đặc biệt bảo thầy ThS.Nguyễn Văn Quyết Em xin trân thành cảm ơn bảo thầy cô! Trong thực đồ án kiến thức hạn chế em chưa có nhiều điều kiện để khảo sát thực tế, với khoảng thời gian ngắn thực hiện, mà đồ án em nhiều thiếu sót mong thầy đóng góp bổ sung ý kiến để đồ án em hoàn thiện Đối tượng nghiên cứu Vi điều khiển PIC 16F887, phần mềm proteus linh kiện sử dụng hệ thống đèn giao thông ( Led thanh, traffic light, điện trở, nút nhấn, ) Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu hoạt động vi điều khiển pic 16f887 Nghiên cứu phần mềm mô proteus phần mềm pic ccs để mô lập trình cho pic 16f887 Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết mơ hình thực tế để làm rõ nội dung đề tài Cụ thể sau: - Thu thập, phân tích tài liệu thông tin liên quan đến đề tài - Vận dụng kiến thức học vi điều khiển - Tìm hiểu qua tài liệu internet, sách báo nhu cầu đời sống xã hội - Sử dụng phần mềm chuyên dụng (proteus, pic ccs, pickit 2) để thực mô phỏng, viết code nạp code Tìm hiểu đồ án có đề tài liên quan Dự kiến kết - Hoàn thiện chương trình mơ chương trình theo yêu cầu chủ đề - Các kết trình thực hiện, đánh giá chất lượng hệ thống 6.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Đề tài giúp người nghiên cứu có kiến thức tảng vi điều khiển - Từ lý thuyết kết nghiên cứu, người nghiên cứu phát triển ý tưởng để xây dựng mơ hình đèn giao thơng thơng minh thực tế có tính ứng dụng cao - Đề tài ”Thiết kế, mô hệ thống đèn giao thông dùng vi điều khiển pic 16f887" mang tính thực tế dễ dàng áp dụng vào thực tiễn Phần II NỘI DUNG Chương 1: Thiết kế hệ thống đèn giao thông dùng vi điều khiển PIC 16F887 1.1 Giới thiệu chung hệ thống đèn giao thông Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, xã hội ngày văn minh đại, phát triển đô thị ngày lên Nhu cầu giao thông ngày trở nên cấp thiết, khu vực thành thị Do nhu cầu đời sống người, đặc biệt nhu cầu lại, loại phương tiện giao thơng tăng cách chóng mặt Riêng Việt Nam số lượng xe máy năm qua tăng cách đột biến, mật độ xe lưu thông đường ngày nhiều, hệ thống đường xá Việt Nam nhiều hạn chế nên thường gây tượng kẹt xe, ách tắc giao thông, đặc biệt tai nạn giao thông ngày phô biến trở thành mối họa cho nhiều người Việt Nam làm nước có tỉ lệ dân số đơng, chiếm khồng 1,27% dân số giới, mà lượng phương tiện giao thơng cần thiết cho nhu cầu lại nhiều Để tránh tình trạng ùn tắc giao thơng, việc sử dụng đèn giao thông cần thiết, nắm bắt tầm quan trọng đó, em muốn thực đề tài muốn phát triển mạch đèn giao thông để phục vụ cho nhu cầu sống Có nhiều cách để thiết kế mạch đèn giao thông thiết kế đèn giao thông micro PLC SIMATIC, dùng vi điều khiển vi xử lí, mạch đèn giao thơng dùng IC… Vì lý luật giao thơng đời đưa vào sử dụng cách lặng lẽ dần trở nên phố biến Trong hệ thống đèn giao thơng cơng cụ điều khiến giao thông công cộng thực tế hiệu có vai trị lớn việc đảm bảo an tồn giảm thiếu tai nạn giao thơng 1.1.1 Mạch dùng IC số Với mạch dùng IC sổ có ưu điểm sau: - Tổn hao cơng suất bé, mạch dùng pin acquy - Giá thành rẻ - Mạch đơn giản dễ thực Song với việc sử dụng kỹ thuật số khó khăn việc thay đối chương trình Muốn thay đổi u cầu chương trình buộc lịng phải thay đối phần cứng Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều u cầu khơng thực nhờ phương pháp Với phát triển mạnh mẽ ngành kỹ thuật số đặc biệt cho đời họ vi xử lý, vi điều khiển hay PLC giải bế tắc kinh tế mà phương pháp dùng IC số kết nối lại không thực 1.1.2 Vi mạch dùng kỹ thuật vi sử lý Ngoài ưu điếm liệt kê phương pháp dùng IC số phương pháp dùng kỹ thuật vi xử lý có ưu điểm sau: Ta thay đổi chương trình cách linh hoạt việc thay đổi phần mềm phần cứng khơng thay đổi mà mạch dùng IC số không thực mà thực cứng nhắc mà người cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm Số linh kiện để sử dụng mạch Mạch đơn giản so với mạch dùng IC số Song phần cứng vi xử lý sử dụng CPU đơn chíp mà khơng có nhớ Ram, Rom, timer, hệ thống ngắt Nên việc viết chương trình gặp nhiều khó khăn Do đế khắc phục nhược điểm người ta thường dùng vi điều khiến 1.1.3 Điều khiển vi điều khiển Ngồi ưu điểm có hai phương pháp trên, phương pháp cịn có ưu điểm sau: - Trong mạch sử dụng nhớ chương trình có quy mô nhỏ, tiện lợi mà vi xử lý khơng thực - Nó giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý giao tiếp giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyến đối liệu tù’ song song sang nối tiếp đế giao tiếp với máy tính - Do vi điều khiển có sử dụng timer, hệ thống ngắt, câu lệnh đơn giản nên việc lập trình đơn giản, dễ thực - Phù hợp với kiến thức sinh viên 1.1.4 Điều khiển PLC Với phương pháp điều khiến PLC có ưu điếm sau: - Làm việc chắn, liên tục có tuổi thọ cao - Chức điều khiến thay đối dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà khơng cần thay đổi phần cứng khơng có u cầu thêm bớt thiết bị xuất nhập - Có làm việc nhiều điều kiện khác - Hướng dẫn người sử dụng đơn giản - Thời gian hoàn thành chu trình điều khiến nhanh (vài ms) Tuy phương pháp có nhiều ưu điếm vi xử lý việc áp dụng hệ thống nhỏ khơng thích hợp giá thành cao Ví dụ hệ thống đèn giao thơng Phú Thọ Hệ thống đèn giao thông ngã tư gồm : - Có cột đèn - Thời gian sáng đèn Tđỏ = 30 giây,Tvàng = giây, Txanh = 25 giây Hiển thị thời gian đếm ngược led ma trận - Gồm đèn tín hiệu Xanh, Đỏ ,Vàng - Chỉ hoạt động chế độ - Khơng có chế độ phân xe thời điếm Với phương pháp nêu chúng em lựa chọn giải pháp điều khiển vi điều khiển phương pháp phù hợp tối ưu với đề tài ... giao thông dùng vi điều khiển PIC 16F887 .3 1.1 Giới thiệu chung hệ thống đèn giao thông 1.1.1 Mạch dùng IC số 1.1.2 Vi mạch dùng kỹ thuật vi sử lý 1.1.3 Điều khiển vi. .. công hệ thống đèn giao thông với nhiều phương pháp dùng PLC, vi điều khiển 16F877A, arduino, Qua khảo sát thực tế em nhận thấy vi? ??c sử dụng vi điều khiển PIC 16F887 hệ thống đèn giao thông chưa... mạch đèn giao thông để phục vụ cho nhu cầu sống Có nhiều cách để thiết kế mạch đèn giao thông thiết kế đèn giao thông micro PLC SIMATIC, dùng vi điều khiển vi xử lí, mạch đèn giao thơng dùng IC…