Đang tải... (xem toàn văn)
báo cáo thực tập tốt nghiệp tìm hiểu tìm hiểu THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGÃ TƯtìm hiểu THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGÃ TƯ CHO NGÃ TƯ. báo cáo thực tập tốt nghiệp tìm hiểu THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGÃ TƯ. tìm hiểu THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGÃ TƯ . tìm hiểu THIẾT KẾ ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGÃ TƯ
MỤC LỤC L I NÓI UỜ ĐẦ 1 Ch ng 1: T ng quan v h th ng èn giao thôngươ ổ ề ệ ố đ 2 1.2. C u t o v nguyên t c ho t ng c a èn giao thôngấ ạ à ắ ạ độ ủ đ 2 1.4. Tìm hi u v IC 74LS245, IC 7404, èn led 7 o n v các linh ki n ể ề đ đ ạ à ệ liên quan 5 1.4.3. Led 7 thanh 7 1.4.4. Các linh kiện liên quan 8 1.4.4.4. iot phát quang (LED)Đ 10 Ch ng 2: Tìm hi u v vi i u khi n AT89C51ươ ể ề đ ề ể 12 2.2. Gi i thi u chung v vi i u khi n 8051ớ ệ ề đ ề ể 13 Ch ng 3: Th c Nghi mươ ự ệ 27 3.2. Thi t k m chế ế ạ 39 3.2.1. Thiết kế mô hình hệ thống 39 3.2.2. Thiết kế mạch nguồn 39 3.3. Mô ph ng trên proteusỏ 43 3.6. L u thu t toánư đồ ậ 48 3.7. So n th o ch ng trìnhạ ả ươ 49 K T LU NẾ Ậ 59 H NG M R NG TÀIƯỚ Ở Ộ ĐỀ 60 Nh ng khó kh n g p ph i khi th c hi n:ữ ă ặ ả ự ệ 60 H ng m r ng t iướ ở ộ đề à 60 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 61 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 . nh ch p ngã t LÊ CÔNG THANH – PH LÝ – HÀ NAMẢ ụ ư Ủ 2 Hình 1.2. H ng chi u c a các èn v h ng i l i trên ngướ ế ủ đ à ướ đ ạ đườ 3 Hình 1.3. Gi n th i gian cho t ng ènả đồ ờ ừ đ 4 Hình 1.4. Hình d ng IC 74LS245ạ 5 Hình 1.5. C u t o bên trong IC 74LS245ấ ạ 6 Hình 1.6. Hình d ng IC 7404ạ 6 Hình 1.7. Hình d ng bên ngo i v c u t o bên trong c a led 7 thanhạ à à ấ ạ ủ 7 Hình 1.8. Hình d ng i n trạ đ ệ ở 9 Hình 1.9. Hình d ng t i nạ ụ đ ệ 9 Hình 1.10. Hình d ng th ch anhạ ạ 10 Hình 1.11. Hình d ng ledạ 10 Hình 1.12. Hình d ng nút b mạ ấ 11 Hình 1.13. Hình d ng IC n ápạ ổ 11 Hình 2.1. S các chân c a IC 8051ơ đồ ủ 17 Hình 2.2. Hình minh h a th c t v s chân ra c a IC AT89C51ọ ự ế à ơ đồ ủ 18 Hình 2.3. Bi u di n s kh i ch c n ng c a b vi i u khi nể ễ ơ đồ ố ứ ă ủ ộ đ ề ể AT89C51 20 Hình 2.4. M ch thi t l p l i cho AT89C51ạ ế ậ ạ 22 Hình 2.5. M ch t o dao ng cho b t o dao ng c a AT89C51ạ ạ độ ộ ạ độ ủ 23 Hình 3.1. Giao di n ch ng trình Protuesệ ươ 28 Hình 3.2. menu dùng l y các thanh công c dùng trong thi t k .ấ ụ ế ế 28 Hình 3.3. Nhóm công c v các ký hi u, chú thích.ụ để ẽ ệ 29 Hình 3.4. L a ch n tùy ch n c a ch ng trìnhự ọ ọ ủ ươ 29 Hình 3.4. Giao di n th c hi n l y linh ki n (cách 1)ệ ự ệ ấ ệ 30 Hình 3.5. Giao di n th c hi n l y linh ki n (cách 2)ệ ự ệ ấ ệ 30 Hình 3.6. Giao di n Pick Devicesệ 31 Hình 3.7. Giao di n chính c a ch ng trình ARES Professionalệ ủ ươ 34 Hình 3.8. Giao di n khi ch n ng d n v m ch inệ ọ đườ ẫ để ẽ ạ 35 Hình 3.9. S nguyên lý c a m ch chu n b v m ch inơ đồ ủ ạ ẩ ị ẽ ạ 35 Hình 3.10. Cách v ng bao c a m ch inẽ đườ ủ ạ 36 Hình 3.11. Cách v chân linh ki nẽ ệ 37 Hình 3.12. S kh i h th ngơ đồ ố ệ ố 39 Hình 3.13. S m ch ngu nơ đồ ạ ồ 39 Hình 3.14. S m ch nguyên lý kh i hi n thơ đồ ạ ố ể ị 40 Hình 3.15. S m ch nguyên lý kh i tín hi u i u khi nơ đồ ạ ố ệ đ ề ể 41 Hình 3.16. S m ch nguyên lý kh i i u khi n ènơ đồ ạ ố đ ề ể đ 42 Hình 3.17. S mô ph ng tr ng thái èn giao thông theo th i gian m cơ đồ ỏ ạ đ ờ ặ nhđị 44 Hình 3.18. S mô ph ng tr ng thái èn giao thông ban êmơ đồ ỏ ạ đ đ 44 Hình 3.19. M ch i u khi nạ đ ề ể 45 Hình 3.20. M ch hi n thạ ể ị 46 Hình 3.21. L u thu t toán mô hình i u khi n èn giao thôngư đồ ậ đ ề ể đ 48 DANH MỤC BẢNG B ng 1. B ng mã led 7 thanhả ả 8 B ng 2. Ch c n ng c a các chân c ng Port 3ả ứ ă ủ ổ 21 B ng 3. Tr ng thái các thanh ghi sau khi Resetả ạ 23 B ng 4. M t s thanh ghi chuyên d ng c a vi i u khi n 8051ả ộ ố ụ ủ đ ề ể 24 B ng 5. Các ch ho t ng c a các b mả ế độ ạ độ ủ ộ đế 25 B ng 6. Các bit v ch c n ng c a nó trong thanh ghi IEả à ứ ă ủ 26 B ng 7. Các bit v ch c n ng c a chúng trong thanh ghi IP ả à ứ ă ủ 26 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện, điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển kĩ thuật số đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người. Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả những ứng dụng trong thực tế của môn vi điều khiển .Em sau thời gian học tập được các thầy, cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của cô Nguyễn Thị Hiền cùng với sự lỗ lực của bản thân em đã hoàn thiện được bài đồ án: “ Xây dựng hệ thống điều khiển đèn giao thông cho ngã tư Lê Công Thanh” Nội dung bài đồ án gồm có: Chương 1: Tìm hiểu hệ thống đèn giao thông Chương 2: Tìm hiểu về vi điều khiển AT89C51 Chương 3: Thực nghiệm. Trong quá trình làm đồ án do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự giúp đỡ & tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm cho đề tài này. Thái Nguyên, ngày 22 tháng 07 năm 2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Đạt 1 Chương 1: Tổng quan về hệ thống đèn giao thông 1.1. Thực trạng nút giao thông LÊ CÔNG THANH Ngã tư có hai trục đường với kích thước hình học không đối xứng, đặc biệt chiều rộng đường và lưu lượng xe khác nhau tương đối lớn, do đó khi bố trí các cụm đèn tín hiệu cho phương tiện và người đi cần thêm đèn báo cho rẽ phải khi đèn đỏ. Đèn báo cho phép rẽ này được mắc song song với đèn đỏ của hướng liền kề. chúng ta có thể quan sát trên hình sau: Hình 1.1 . Ảnh chụp ngã tư LÊ CÔNG THANH – PHỦ LÝ – HÀ NAM trên google map Đây là nút giao thông của thành phố, là nút có 2 trục đường cắt nhau và có đường cắt nhỏ cho phép phương tiện rẽ phải mà không chịu sự điều khiển của đèn tín hiệu giao thông, phương tiện đi thẳng và rẽ trái vì thế lưu lượng giảm đi đáng kể. 1.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường, đèn sẽ được bố trí như hình vẽ dưới đây. Mỗi góc của ngã tư đường sẽ gồm một bộ đèn xanh, đỏ vàng dành cho xe cơ giới và đồng thời có led hiển 2 thị thời gian đếm ngược dành cho xe cơ giới để người đi xe tiện quan sát. Hướng chiếu của các đèn và hướng đi lại trên đường sẽ được mô tả như hình vẽ. Hình 1.2. Hướng chiếu của các đèn và hướng đi lại trên đường Chiều mũi tên nhỏ chỉ hướng chiếu của đèn và người tham gia giao thông sẽ đi theo hướng mũi tên đậm nằm trên đường và sẽ phải quan sát bộ đèn giao thông gần nhất bên tay phải làm chỉ dẫn giao thông. Khi các đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thông thì các bộ đèn đối diện nhau sẽ có cùng trạng thái về màu đèn. Còn các bộ đèn ở đường kề sát sẽ ngược lại về màu đèn. Ví dụ như bộ đèn ở nhánh này có màu xanh, vàng, đỏ thì đèn ở nhánh bên cạnh sẽ có màu đỏ, vàng, xanh, việc thiết kế đèn vàng sáng giữa đèn xanh và đèn đỏ là để báo cho phương tiện giao thông biết là sắp có sự chuyển đổi giữa hai đèn màu xanh và đèn màu đỏ. Do vậy, về cơ bản đèn điều khiển giao thông tại ngã tư được chia làm hai dàn: dàn đèn 1 và dàn đèn 2. Ngoài ra mạch còn được thiết kế hai chế độ làm việc ban ngày và ban đêm. Ở chế độ làm việc ban ngày, các đèn led sẽ hoạt động bình thường. Còn ở 3 chế độ ban đêm sẽ chỉ có một đèn vàng nhấp nháy theo xung nhịp đưa vào.Hai chế độ được thiết lập chuyển mạch bằng công tắc. 1.3. Giản đồ thời gian cho từng đèn Hình 1.3. Giản đồ thời gian cho từng đèn Hệ thống hoat động như sau: Ta giả sử rằng xét ở chế độ ban ngày tại thời điểm ban đầu đèn xanh tại vị trí A,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,D sáng không cho các phương tiện lưu thông đi theo chiều từ B sang D và ngược lại. Sau một khoảng thời gian đèn xanh tại vị trí A,C và đèn đỏ tại vị trí B,D tắt đồng thời đèn vàng tại 4 vị trí A,C sáng và đèn đỏ tại vị trí người đi bộ nhấp nháy sau một khoảng thời gian đèn vàng tại vị trí A,C tắt, đèn đỏ tại vị trí người đi bộ A,C cũng tắt theo, sáng đèn xanh tại vị trí B,D lúc này xanh cho người đi bộ tại A,C sáng, đỏ cho người đi bộ tại B,D sáng, đèn đỏ A,C sáng, sau khi đèn xanh tại B,D tắt đèn vàng B,D lại sáng, sau khi đèn vàng B,D tăt đèn xanh đi bộ B,D sáng và cứ lặp lại như vậy. Ở chế độ ban đêm chỉ có đèn vàng sáng 1.4. Tìm hiểu về IC 74LS245, IC 7404, đèn led 7 đoạn và các linh kiện liên quan 1.4.1. Cấu tạo, chức năng các chân của IC 74LS245 a. Cấu tạo Hình 1.4. Hình dạng IC 74LS245 Đây là ic số loại 20 chân . chức năng từng chân như sau: - Chân 1: DIR chân chọn hướng dữ liệu : nếu DIR=1 thì input A và output B và ngược lại với DIR=0; - Chân 2=>chân 9 : A0=>A7 data in/output phụ thuộc vào chân DIR - Chân 10: GND - Chân 11 =>18: B7=>B0 data in/output phụ thuộc vào chân DIR - Chân 19 : OE chân cho phép tích cực ở mức 0 .nếu 0E=0 thì ic xuất dữ liệu ngược lại OE=1, cấm - Chân 20: VCC 5 • Cấu tạo bên trong: Hình 1.5. Cấu tạo bên trong IC 74LS245 b. Chức năng Đệm dữ liệu 2 chiều , thường ứng dụng trong các mạch sử dụng led như quét led matrix , led 7 , hoặc đệm dữ liệu trên bus với các mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song 1.4.2. Cấu tạo, chức năng các chân của IC 7404 a. Cấu tạo Hình 1.6. Hình dạng IC 7404 6 [...]... động cho ra tần số ổn định hơn - Ở trong mạch này ta dùng thạch anh 12MHZ 1.4.4.4 Điot phát quang (LED) Hình 1.11 Hình dạng led - Hoạt động của led giống như điot bán dẫn phân cực thuận cho led mới có thể sáng được 10 - Tác dụng trong mạch dùng để hiển thị đèn báo hiệu đỏ, vàng, xanh 1.4.4.5 Nút bấm Hình 1.12 Hình dạng nút bấm Tác dụng trong mạch dùng để: - RESET chương trình về ban đầu - Điều khiển. .. xuất/nhập điều khiển việc xuất nhập dữ liệu duới dạng song song giữa trong và ngoài chip thông qua các port P0, P1, P2, P3 - Serial port: Port nối tiếp điều khiển việc xuất nhập dữ liệu dưới dạng nối tiếp giữa trong và ngoài chip thông qua các chân TxD, RxD - Timer 0, Timer 1: Bộ định thời 0, 1 dùng để định thời gian hoặc đếm sự kiện (đếm xung) thông qua các chân T0, T1 - Bus control: Điều khiển bus điều khiển. .. thanh ghi lệnh IR của vi điều khiển để giải mã Khi vi điều khiển thi hành chương trình trong ROM nội PSEN sẽ ở mức logic 1 - Chân cho phép chốt địa chỉ ALE/PROG (Address Latch Enable): Chân tín hiệu ALE (chân 30) đưa ra xung điều khiển cho phép chốt byte thấp của địa chỉ khi vi điều khiển truy xuất bộ nhớ ngoài Chân này cũng là 21 đầu vào của xung lập trình khi lập trình cho FLASH, khi đó chân tín... mềm dùng để vẽ sơ đồ nguyên lý, mô phỏng và thiết kế mạch điện Gói phần mềm gồm có các phần mềm chính: - ISIS dùng để vẽ sơ đồ nguyên lý và mô phỏng - ARES dùng để thiết kế mạch in Sau khi tải về, quá trình cài đặt bình thường Sau khi cài đặt thành công bạn sẽ thấy chương trình trong Start menu 3.2 Vẽ sơ đồ nguyên lý với PROTUES 3.2.1 Vẽ sơ đồ nguyên lý với ISIS PROFESSIONAL Để vẽ sơ đồ nguyên lý, chúng... trình cho FLASH trong vi điều khiển - Chân thiết lập lại RST (Reset): Chân RST (chân 9) là đường vào xóa chính của vi điều khiển dung để thiết lập lại hệ thống Khi chân tín hiệu này đưa lên mức cao ít nhất là 2 chu kì máy, các thanh ghi bên trong được nạp những giá trị thích hợp để khởi động hệ thống RST có thể được kích khi cấp điện dùng một mạch R-C Mạch này như sau: Hình 2.4 Mạch thiết lập lại cho. .. mạch đèn giao thông có tác dụng khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp 1.4.4.2 Tụ điện Hình 1.9 Hình dạng tụ điện - Tụ điện gồm hai bản cực đặt song song ở giữa có môt lớp cách điện gọi là điện môi Người ta thường dung giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi - Tụ gốm là tụ không phân biệt âm dương và có điện dung nhỏ - Tụ hóa là tụ có phân cực âm dương và có điện dung lớn 9 - Trong mạch giao. .. và có giao diện như hình 3.1 27 Hình 3.1 Giao diện chương trình Protues Phía trên và phía phải của chương trình là công cụ để ta có thể thiết kế sơ đồ nguyên lý Phần giữa có màu xám là nơi chúng ta có thể làm việc Nếu như chương trình không thể hiện đầy đủ ta có thể vào menu->View>Toolbar để loại bỏ hay thêm vào thanh công cụ mình cần Hình 3.2 menu dùng lấy các thanh công cụ dùng trong thiết kế 28... ngắt được tạo ra liên tục cho đến khi tín hiệu vào chuyển lên mức cao hoặc thiết lập IT# Các bit IE# là các cờ ngắt cạnh, được thiết lập khi dò thấy ngắt cạnh e Điều khiển ngắt Bộ vi điều khiển 8051 có 5 nguồn ngắt: TF0, TF1, INT0, INT1 và ngắt do cổng nối tiếp Sự điều khiển hoạt động ngắt được cất trong 2 thanh ghi là thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable) và thanh ghi xác định thứ tự ưu tiên... ngoài để kết nối với mạch điện Nếu led 7 đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung này được nối với +Vcc, các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 0 Nếu led 7 đoạn có Cathode (cực -) chung đầu chung này được nối xuống Ground (hay Mass), các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi... chuyển thông tin trên hệ thống bus - Bus system: Hệ thống busliên kết các khối trong chip lại với nhau 2.3 Vi điều khiển AT89C51 Vi điều khiển AT89C51 là một vi điều khiển thuộc họ 8051, loại CMOS, có tốc độ cao và công suất thấp với bộ nhớ Flash có thể lập trình được Nó được sản xuất với công nghệ bộ nhớ không bay hơi mật độ cao của hãng Atmel AT89C51 có 40 chân, được đóng gói theo tiêu chuẩn PDIP Hình . được bài đồ án: “ Xây dựng hệ thống điều khiển đèn giao thông cho ngã tư Lê Công Thanh” Nội dung bài đồ án gồm có: Chương 1: Tìm hiểu hệ thống đèn giao thông Chương 2: Tìm hiểu về vi điều khiển. giảm đi đáng kể. 1.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông Mạch điều khiển dàn đèn giao thông tại ngã tư ưu tiên xe cơ giới, tại các góc đường, đèn sẽ được bố trí như hình vẽ dưới. bộ đèn giao thông gần nhất bên tay phải làm chỉ dẫn giao thông. Khi các đèn làm nhiệm vụ điều khiển giao thông thì các bộ đèn đối diện nhau sẽ có cùng trạng thái về màu đèn. Còn các bộ đèn