Báo cáo bài tâp lớn kỹ thuật vi xử lý đề tài thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO BÀI TÂP LỚN KỸ THUẬT VI XỬ LÝ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THƠNG Giảng viên hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Dũng Sinh viên thực hiện: Đỗ Kim Hoàn MSSV: 20192862 Mục lục Danh mục bảng biểu hình vẽ .4 Hình vẽ Bảng biểu Lời mở đầu .6 Lời cam đoan Chương 1: Tổng quan chung đề tài thiết kế .8 Đặt vấn đề Giải vấn đề .8 2.1 Kit phát triển STM32F103C8T6 .9 2.1.1 Tổng quan vi xử lý STM32F103C8T6 2.1.2 Cấu hình chi tiết STM32F103C8T6 10 2.1.3 Kit phát triển STM32F103C8T6 BluePill 12 2.2 IC 74HC595 14 2.2.1 Tổng quan 14 2.2.2 Sơ đồ chân 74HC595 15 2.2.3 Đặc tính thơng số kỹ thuật IC 74HC595 17 2.3 Led đoạn 18 2.3.1 Tổng quan Led đoạn 18 2.3.2 Phân loại LED đoạn 19 2.3.3 Nguyên lý hoạt động 19 2.4 Các phần mềm 21 2.4.1 STM32 CubeMX 21 2.4.2 KeilC 22 2.4.3 Proteus Professional 22 2.4.4 KiCad 23 Kết luận 24 Chương II: Quy trình thiết kế đề tài 25 Đặt vấn đề 25 Quy trình thiết kế 25 2.1 Tìm hiểu kiến thức 25 2.2 Mô thiết kế 26 2.3 Cấu hình cho vi xử lý STM32F103C8T6 27 2.5 Vẽ mạch nguyên lý 32 2.5.1 Mạch vẽ nguyên lý Kicad sử dụng vi xử lý STM32F103C8T6 32 2.5.2 Vẽ mạch Altium cho kit STM32F103C8T6 36 2.5.2.1 Mạch nguyên lý 36 2.5.2.2 Mạch PCB 37 2.6 Làm mạch in 39 2.6.1 Chọn mua linh kiện 39 2.6.2 Các bước tiến hành làm mạch in 40 2.6.2.1 In board mạch 40 Kết luận 43 3.1 Đánh giá công cụ sử dụng thiết kế 43 3.2 Tìm hiểu vi xử lý STM32F103C8T6 45 3.2 Tìm hiểu thiết kế mạch đèn giao thơng 45 Chương III: Kết thảo luận 47 Đặt vấn đề 47 2.1 Kết mô proteus 47 2.2 Kết làm mạch thật 48 Kết luận 49 3.1 So sánh kết mô với chạy mạch thật 49 3.2 Phương hướng cải thiện 50 Tài liệu tham khảo 52 Danh mục bảng biểu hình vẽ Hình vẽ Hình 1: Sơ đồ chân vi xử lý STM32F103C8T6 Hình 2: Cấu tạo Kit STM32F103C8T6 BluePill Hình 3: IC 74HC595 Hình 4: Sơ đồ chân IC 74HC595 Hình 5: Sơ đồ chân Led đoạn Hình 6: Các linh kiện cho mạch mơ Hình 7: Sơ đồ mạch mơ Hình 8: Chọn dao động ngồi cho vi xử lý Hình 9: Sơ đồ chân vi xử lý sau cấu hình Hình 10: Cấu hình xung nhịp cho vi xử lý Hình 11: Chọn tạo file HEX sau build code Hình 12: Code logic mạch Hình 13: Sơ đồ nguyên lý mạch cho vi xử lý Kicad Hình 14: Khối nguồn cho vi xử lý Hình 15: Khối tạo dao động cho vi xử lý Hình 16: Khối chân nạp cho vi xử lý Hình 17: Khối ổn áp cho vi xử lý Hình 18: Khối điều khiển led đoạn mạch Hình 19: Sơ đồ nguyên lý cho kit STM32F103C8T6 BluePill vẽ Altium Hình 20: Sắp xếp linh kiện mạch PCB cho Kit Hình 21: Mạch PCB sau dây Hình 22: Sơ đồ mạch sau hồn thiện Hình 23: Đánh giấy giáp cho bề mạch phíp đồng Hình 24: Là mạch in Hình 25: Mạch sau chỉnh sửa Hình 26: Ăn mịn mạch Hình 27: Khoan lỗ cho mạch Hình 28: Hàn dây cho mạch Hình 29: Kết mạch chạy mơ Hình 30: Mạch thật sau hoản thiện Bảng biểu Bảng 1: Chi tiết chân IC 74HC595 Bảng 2: Bảng giải mã Led đoạn anot chung Bảng 3: Bảng giải mã Led đoạn cathod chung Lời mở đầu Em xin gửi đến thầy/cô bạn báo cáo đồ án em việc thiết kế hệ thống đèn giao thông sử dụng vi xử lý STM32F103C8T6 phần mềm Proteus Em hy vọng báo cáo cung cấp thông tin hữu ích quy trình thiết kế mạch điện tử, công cụ phát triển phần mềm kỹ lập trình cho vi xử lý Trong báo cáo này, em giới thiệu tổng quan quy trình thiết kế mạch điện tử cách sử dụng phần mềm Proteus để mô kiểm tra độ tin cậy mạch thiết kế Em trình bày chi tiết việc lập trình cho vi xử lý STM32F103C8T6 sử dụng phần mềm CubeMX KeilC để phát triển phần mềm điều khiển hệ thống đèn giao thông Em trình bày kết thiết kế mạch điện tử mơ Proteus, vấn đề thách thức em gặp phải trình thiết kế Cuối cùng, em đưa đề xuất phương hướng để cải thiện phát triển hệ thống đèn giao thông tương lai Em xin chân thành cảm ơn thầy/cô bạn dành thời gian đọc báo cáo Em mong nhận ý kiến đóng góp phản hồi thầy/cơ bạn để em cải thiện hồn thiện báo cáo Trân trọng, Hoàn Lời cam đoan Với đồ án thiết kế hệ thống đèn giao thông, em cam đoan tất thơng tin kết trình bày báo cáo thực với tinh thần trách nhiệm cao xác Để hồn thành đồ án này, em dành nhiều thời gian để tìm hiểu nghiên cứu việc thiết kế mạch điều khiển đèn giao thông sử dụng vi xử lý STM32F103C8T6 Chúng sử dụng phần mềm Proteus, CubeMX KeilC để mô phỏng, thiết kế viết code cho mạch Kết cuối đồ án đạt mục tiêu đề ban đầu đạt hài lòng em giáo viên hướng dẫn Đồng thời, em nhận thấy điểm yếu trình thiết kế triển khai mạch điều khiển đèn giao thông Em tiếp tục nghiên cứu cải thiện để đạt kết tốt Vì vậy, em cam đoan báo cáo hoàn thành với tận tâm, trung thực xác Em mong muốn nội dung báo cáo hữu ích cho người quan tâm đến việc thiết kế lập trình mạch điều khiển đèn giao thông." Chương 1: Tổng quan chung đề tài thiết kế Đặt vấn đề Trong năm gần đây, 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 tới tình trạng ùn tắc giao thơng xảy thường xuyên Vấn đề đặt đảm bảo giao thống thống suốt sử dụng đèn điều khiển giao thông ngã tư, nơi giao làm đường giải pháp Hệ thống đèn giao thông mà đền tài hấp dẫn, mang tính thực tiễn cao liên quan đến an tồn giao thơng ảnh hưởng trực tiếp q trình tham gia giao thơng người Đầu tiên, phải nói tới tác dụng to lớn đèn giao thống đảm bảo an toàn giao thông, giảm thiểu ùn tắc giao thông đảm bảo thuận tiện cho người đường Với lý trên, em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông” cho môn học “Kỹ thuật vi xử lý” Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thống đỏi hỏi sử dụng công nghệ mới, vi điều khiển, vi xử lý, hệ thống đèn, camera, Việc tìm hiểu áp dụng cơng nghệ giúp em có hội tiếp cần với kỹ thuật với phát triển khả lập trình thiết kế hệ thống Ngồi ra, hệ thống đèn giao thơng sản phẩm có tính thương mại cao Nó sử dụng rộng rãi thành phố, khu vực đông dân cư tồn giới Vì vậy, sau em có khởi nghiệp, việc thiết kế phát triển hệ thống đèn giao thơng hội tốt để tạo sản phẩm có giá trị thực tế tiềm thương mại cao Giải vấn đề Để thiết kế hệ thống đèn giao thơng địi hỏi nhiều kỹ năng: kỹ tự học, tự tìm hiểu, kỹ lập trình, kỹ thiết kế mạch, Đầu tiên phần cứng, em lựa chọn vi xử lý STM32F103C8T6 làm điều khiển trung tâm Đây vi xử lý mạnh mẽ mà giá thành lại hợp lý, thuộc dịng ARM Cortex-M3 hồn tồn đáp ứng yêu cầu đề tài, dễ làm quen có sẵn cửa hàng xung quanh ... cho môn học ? ?Kỹ thuật vi xử lý? ?? Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thống đỏi hỏi sử dụng công nghệ mới, vi điều khiển, vi xử lý, hệ thống đèn, camera, Vi? ??c tìm hiểu áp dụng cơng nghệ giúp em... dụng to lớn đèn giao thống đảm bảo an toàn giao thông, giảm thiểu ùn tắc giao thông đảm bảo thuận tiện cho người đường Với lý trên, em chọn đề tài ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông? ??... phần mềm điều khiển để chuyển đổi đầu 17 Điều khiển đèn giao thơng: IC 74HC595 sử dụng để điều khiển đèn giao thông thông qua vi? ??c kết nối chân đầu với đèn giao thông sử dụng phần mềm điều khiển