Đồ án: “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển” ppsx

Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö Luận văn tốt nghiệp “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển” 1 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2 Đề tài: “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển” Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Trung Thành Sinh viên thực hiện : Trần Đông Nguyễn Văn Hoàng Nguyễn Huy Toàn Lớp : Đ-ĐTK5.1 Hưng yên ngày tháng … năm 2010 2 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 2010 Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Trung Thành 3 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ An chuyên ngành 2 Khoa Điện - Điện Tử MC LC NHN XẫT V NH GI CA GIO VIấN HNG DN 3 MC LC 4 LI NểI U 6 Phn I: GII THIU CHUNG 7 I.TNG QUAN V H THNG IU KHIN TN HIU GIAO THễNG 7 1.Yờu cu v mc ớch ca h thng iu khin tớn hiu giao thụng 7 2.Mt s h thng iu khin tớn hiu giao thụng 7 2.1.H thng iu khin tớn hiu giao thụng u tiờn cho ngi i b 7 2.2.H thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t 8 2.3.H thng iu khin giao thụng cho ngó ba. 11 II.PHN TCH LA CHN PHNG N IU KHIN 12 1.Mch dựng IC s 12 2.iu khin bng vi iu khin 13 3.Vi vi mch dựng k thut vi x lý 13 4.iu khin bng PLC. 14 III.CC TIấU CHUN LA CHN B VI IU KHIN 14 IV.LED 7 ON V LED N 16 1.Cỏc khỏi nim c bn 16 2.Kt ni vi vi iu khin 19 V.GIAO TIP VI IU KHIN VI LED 7 ON 21 VI.KHI GII M 22 1. IC gii mó 7447 22 VII.GII THIU CHUNG CU TRC B VI IU KHIN 24 Trong mục này chúng ta xem xét một số thành viên khác nhau của họ bộ vi điều khiển 8051 và các đặc điểm bên trong của chúng. Đồng thời ta điểm qua một số nhà sản xuất khác nhau và các sản phẩm của họ có trên thị trờng 24 1.Túm tt v lch s ca AT89C51 24 RAM 25 2.S chõn tớn hiu ca 80C51/AT89C51 26 4 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö 3.Các thanh ghi chức năng đặc biệt 28 Phần II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 37 I.Sơ đồ nguyên lý theo từng khối 37 1.Khối hiển thị 37 2.Khối tín hiệu điều khiển 38 3.Khối điều khiển đèn 39 II.Sơ đồ mạch nguyên lý chung 40 Nguyên lý hoạt động: 41 III.Chương trình điều khiển 42 Phần III: PHẦN TỔNG KẾT 48 5 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö LỜI NÓI ĐẦU Với thời đại phát triển như ngày nay thì vấn đề giao thông ngày càng được trú trọng. Các phương tiện tham gia giao thông cũng gia tăng không ngừng và hệ thống giao thông ngày càng phức tạp. Vì vậy để đảm bảo được sự an toàn khi tham gia giao thông thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để điều khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết. Qua thực tế chúng em nhận thấy vấn đề này là rất sát thực. Hơn nữa là chúng em đã được trang bị những kiến thức trong quá trình nghiên cứu và học tập tại trường chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển” Trong suốt quá trình thực hiện đề tài chúng em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy “ Nguyễn Trung Thành” và các thầy cô trong khoa điện- điện tử. Chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án do kiến thức hiểu biết còn hạn hẹp cũng như chúng em chưa có nhiều điều kiện khảo sát thực tế nhiều, thời gian làm đồ án không dài do vậy đồ án của chúng em cũng không thể tránh được những thiếu sót. Chúng em rất mong thầy cô và các các bạn đóng góp và bổ sung ý kiến để đồ án của chúng em thêm hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cám ơn! 6 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THÔNG. 1. Yêu cầu và mục đích của hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông. Trước tình hình phương tiện tham gia giao thông ngày càng gia tăng không ngừng và hệ thống giao thông ngày càng phức tạp. Chính lý do này đã dẫn đến tình trạng ùn tắc và tai nạn giao thông ngày càng gia tăng. Vì vậy để đảm bảo giao thông được an toàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để điều khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết. Với tầm quan trọng như vậy hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo những yêu cầu sau: - Đảm bảo trong quá trình hoạt động một cách chính xác và liên tục. - Độ tin cậy cao. - Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài. 2. Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông. 2.1. Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông ưu tiên cho người đi bộ. Hệ thống hoạt động như sau: - Ở trạng thái bình thường đèn báo trên tuyến đường ô tô luôn ở trạng thái xanh. - Khi người đi bộ muốn qua đường, người đi bộ phải nhấn vào nút nhấn nằm trên cột đèn dành cho người đi bộ. 7 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö - Sau khi nhấn nút xin đường hệ thống đèn báo trên tuyến đường được mô tả bằng giản đồ thời gian sau. 2.2. Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư. 8 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö Hệ thống có hoạt động như sau: 9 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2 Khoa §iÖn - §iÖn Tö Ta giả sử rằng xét ở chế độ ban ngày tại thời điểm ban đầu đèn xanh tại vị trí A và C sáng cho phép các phương tiện và người đi bộ đi theo chiều từ A sang C và ngược lại đồng thời lúc này đèn đỏ tại các vị trí B và D sáng không cho các phương tiện lưu đi theo chiều từ B sang D và ngược lại. Sau một khoảng thời gian 10 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn [...]... VII GII THIU CHUNG CU TRC B VI IU KHIN Trong mục này chúng ta xem xét một số thành vi n khác nhau của họ bộ vi điều khiển 8051 và các đặc điểm bên trong của chúng Đồng thời ta điểm qua một số nhà sản xuất khác nhau và các sản phẩm của họ có trên thị trờng 1 Túm tt v lch s ca AT89C51 Vào năm 1981 Hãng Intel giới thiệu một số bộ vi điều khiển đợc gọi là AT89C51 Bộ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4K... vào TLx - M1=1, M0=1: Kiểu phân chia bộ Timer TL0 là 1 bộ Timer/Counter 8 bit, đợc điều khiển bằng các bit điều khiển bộ Timer 0, Còn TH0 chỉ là bộ Timer 8 bit, đợc điều khiển bằng các bit điều khiển Timer 1 - M1=1, M0=1: Timer/Counter 1 Stopped 3.15 Thanh ghi SCON: SCON là thanh ghi trạng thái và điều khiển cổng nối tiếp Nó không những chứa các bit chọn chế độ, mà còn chứa bit dữ liệu thứ 9 dành cho. .. nghĩa cho Bit này, bởi vì nó có thể đợc dùng ở các bộ AT89 trong tơng lai ET2: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt bộ Timer 2 ES: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt cổng nối tiếp (SPI và UART) ET1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 1 EX1: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt ngoài 1 ET0: Bit cho phép hoặc không cho phép ngắt tràn bộ Timer 0 EX0: Bit cho phép hoặc không cho. .. mch cú th s dng ngay b nh trong i vi chng trỡnh cú quy mụ nh rt tin li m vi x lý khụng thc hin c Nú cú th giao tip ni tip trc tip vi mỏy tớnh m vi x lý cng giao tip c nhng l giao tip song song sang ni tip giao tip vi mỏy tớnh 3 Vi vi mch dựng k thut vi x lý Vi phng phỏp ny cú nhng u im sau: Ta cú th thay i mt cỏch linh hot bng vic thay i phn mm trong khi ú phn cng khụng thay i m mch dựng IC s khụng... 3.1: Các đặc tính của AT89C51 đầu tiên Đặc tính ROM trên chíp RAM EXTERNAL INTERRUPT Bộ vi điều khiển 8051: CONTROL ETC TIMER 0 ON - CHIP COUNTER INPUTS Bộ định thời vào - ra Cổng nối tiếp Nguồn ngắt INTERRUPTS Các chân Số lợng 4K byte 128 byte 2 32 1 6 Bộ vi điều khiển 8051 là thành vi n đầu tiên của RAM TIMER 1 họ AT89C51 Hãng Intel ký hiệu nó nh là MCS51 Bảng 3.2 trình bày các đặc tính của AT89C51... chỉ Tín hiệu chốt đợc kích hoạt ở mức cao, tần số xung chốt = 1/6 tần số dao động của bộ VĐK Nó có thể đợc dùng cho các bộ Timer ngoài hoặc cho mục đích tạo xung Clock Đây cũng là chân nhận xung vào để nạp chơng trình cho Flash (hoặc EEPROM) bên trong On-chip khi nó ở mức thấp - /EA/Vpp: Cho phép On-chip truy cập bộ nhớ chơng trình ngoài khi /EA=0, nếu /EA=1 thì On-chip sẽ làm vi c với bộ nhớ chơng trình. .. IP, IE, TMOD, TCON, SCON, và PCON bao gồm các bit trạng thái và điều khiển đối với hệ thống ngắt, các bộ Timer/Counter và cổng nối tiếp Chúng sẽ đợc mô tả ở phần sau 3.9 Thanh ghi PSW Từ trạng thái chơng trình dùng để chứa thông tin về trạng thái chơng trình PSW có độ dài 8 bit, mỗi bit đảm nhiệm một chức năng cụ thể Thanh ghi này cho phép truy cập ở dạng mức bit 30 Ging vi n hng dn: Nguyn Trung Thnh... Bit điều khiển ngắt 0 để tạo ra ngắt ngoài Đợc đặt/xoá bởi phần mềm 3.14 Thanh ghi TMOD Thanh ghi điều khiển kiểu Timer/Counter GATE: Khi TRx đợc thiết lập và GATE=1, bộ TIMER/COUTERx hoạt động chỉ khi chân INTx ở mức cao Khi GATE=0, TIMER/COUNTERx sẽ hoạt động chỉ khi TRx=1 34 Ging vi n hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Trờng ĐHSPKT Hng Yên Khoa Điện - Điện Tử Đồ. .. Chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0 - T1: Chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1 - /Wr: Ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài - /Rd: Đọc dữ liệu từ bộ nhớ ngoài - RST: Chân vào Reset, tích cực ở mức logic cao trong khoảng 2 chu kỳ máy - XTAL1: Chân vào mạch khuyếch đaị dao động - XTAL2: Chân ra từ mạch khuyếch đaị dao động - /PSEN : Chân cho phép đọc bộ nhớ chơng trình ngoài (ROM ngoài) - ALE (/PROG): Chân tín hiệu cho. .. trong SCON SM2: Cho phép truyền tin đa xử lý, thể hiện ở Mode 2 và 3 ở chế độ 2 hoặc 3, nếu đặt SM2 = 1 thì RI sẽ không đợc kích hoạt nếu bit dữ liệu thứ 9 (RB8) nhận đợc giá trị bằng 0 ở Mode 1, nếu SM2=1 thì RI sẽ không đợc kích hoạt nếu bit dừng có hiệu lực đã không đợc nhận ở chế độ 0, SM2 nên bằng 0 REN: Cho phép nhận nối tiếp Đợc đặt hoặc xoá bởi phần mềm để cho phép hoặc không cho phép nhận . Tö ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2 Đề tài: “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển Giảng vi n hướng dẫn : Nguyễn Trung Thành Sinh vi n. quá trình nghiên cứu và học tập tại trường chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển Trong suốt quá trình. §iÖn - §iÖn Tö Luận văn tốt nghiệp “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển 1 Giảng vi n hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: