Mạch đèn giao thông cho phép cài thời gian hoạt động

Việc đáp ứng này có thể được thực hiện thông qua các chế độ hoạt động của đèn giao thông, như: chế độ hoạt động tự động khi không ở giờ cao điểm, chế độ điều khiển bằng tay của cảnh sát

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ điện tử đang có những bước phát triển chóng mặt trong những năm gần đây Trong đó công nghệ vi điện tử đã có bước phát triển vượt bậc Những con chip với kích thước nhỏ gọn đang là sự lựa chọn tối ưu nhất cho các ứng dụng ngày nay Hàng loạt các nghiên cứu của các nhà khoa học đều nhằm rút ngắn kích thước, tăng tính tiện lợi và thông minh hơn cho các chip

Các chip càng tối ưu thì khả năng ứng dụng vào thực tế càng cao Thực tế đã cho thấy, những sản phẩm của công nghệ vi điện tử đã vươn tới mọi lĩnh vực trong cuộc sống, từ sản xuất đến sinh hoạt hằng ngày Trong tương lai công nghệ vi điện tử sẽ còn tiến xa hơn để thoả mãn nhu cầu ngày càng cao của con người Vì vậy đối với mỗi sinh viên ngành điện tử cần luôn đào sâu nghiên cứu để theo kịp sự phát triển của công nghệ Vi điều khiển là một sản phẩm quan trọng của công nghệ vi điện tử, những chip vi điều khiển nhỏ gọn thực sự là một bộ óc nhân tạo.

Em đã được làm quen với vi điều khiển 8051 của hãng Intel, vì vậy qua việc thực hiện đề tài “mô hình đèn giao thông” này là một cơ hội để em nắm vững kiến thức hơn, đồng thời mong muốn có thể ứng dụng kiến thức đã học để tạo ra sản phẩm có ích cho cuộc sống Em nghĩ đề tài này xát thực tế và có nhiều hướng phát triển Tuy nhiên vì điều kiện thời gian có giới hạn và thực hiện một mình nên không thể biến hết các ý tưởng thành hiện thực Lần đầu tiên thực hiện đồ án nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn

bè để khắc phục những điểm chưa hoàn thiện của đề tài

Trong thời gian thực hiện đề tài em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình cả về kiến thức chuyên ngành lẫn tinh thần của cô giáo Phạm Trần Bích Thuận cũng như các thầy cô trong khoa điện tử, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Với mong muốn tiếp tục hoàn thiện đề tài em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-Chữ ký của giáo viên

2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

-Chữ ký của giáo viên

3

MỤC LỤC

PHẦN A: NỘI DUNG -5

I MỤC ĐÍCH -5

II NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN GIAO THÔNG -6

II.1 HOẠT ĐỘNG -6

II.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHUNG -6

III CÁC KHỐI CỦA MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG -8

III.1 KHỐI VI XỬ LÝ VÀ KHỐI NGUỒN -8

III.1.1 Sơ đồ nguyên lý -8

III.1.2 Nguyên lý hoạt động -9

III.1.2.1 Khối vi xử lí -9

III.1.2.2 Khối nguồn -9

III.2 KHỐI HIỂN THỊ -10

III.2.1 Lưu đồ giải thuật -10

III.2.2 Sơ đồ nguyên lý -11

III.2.3 Nguyên lý hoạt động -12

III.3 KHỐI BÀN PHÍM -13

III.3.1 Sơ đồ nguyên lý -13

III.3.2 Lưu đồ giải thuật -14

IV CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH CHO VI XỬ LÍ -17

PHẦN B: KẾT LUẬN -39

PHẤN C: HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI -40

PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO -41

4

Theo em nghĩ xây dựng một hệ thống tín hiệu đèn giao thông đơn giản, có thể được ứng dụng và nhân rộng và đặt biệt là hoạt động ổn định, thay thế được vai trò của người cảnh sát giao thông là cần thiết và sát thực tế nhất Không những thế hệ thống đèn thông giao thông này phải thật sự linh hoạt để đáp ứng các tình huống khi mà lượng xe lưu thông trên đường có sự thay đổi Việc đáp ứng này có thể được thực hiện thông qua các chế độ hoạt động của đèn giao thông, như: chế độ hoạt động tự động khi không ở giờ cao điểm, chế độ điều khiển bằng tay của cảnh sát giao thông sử dụng khi kẹt đường, chế độ đèn vàng trong khoảng thời gian từ 23h tối hôm này đến 5h sáng hôm sau Ngoài ra hệ thống đèn giao thông này còn có thể thay đổi được khoảng thời gian hiển thị của các tín hiệu đèn Từ những ý tưởng đó đi đến mục đích để em xây dựng mô hình hệ thống đèn giao thông này Với mong muốn mô hình này sẽ tiếp tục có những nâng cấp, sửa đổi để có thể

đi vào thực tế

II NGYUÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN GIAO THÔNG

Mô hình đèn giao thông gồm có:

 Đầu nhập dữ liệu vào là bàn phím, gồm các phím chức năng và phím nhập thời gian,để cài đặt thời gian của các chế độ hiển thị

 Khối vi xử lí gồm có: mạch vi xử lí với vi điều khiển 89V51 làm nhiệm vụ xử lí chính, bộ nguồn cung cấp điện áp 5VDC, các nút nhấn:

_ Nút Reset: Đưa chương trình trở lại ban đầu

5

_ Nút Cut and Set: chuyển giữa các chế độ tự động và chế độ điều khiển bằng tay; chuyển sang chế độ nhập dữ liệu từ bàn phím, là nút nhấn tạo ra tín hiệu ngắt ngoài.

_ Nút Manual mode: chuyển đổi hai trạng thái hiển thị trong chế độ điều khiển bằng tay

 Đầu dữ liệu ra ( hiển thị) gồm:

_Màn hình LCD: hiển thị thông tin được nhập vào từ bàn phím

_Led đơn: hiển thị tín hiệu đèn giao thông.

_Led 7 đoạn: hiển thị thời gian sáng của đèn.

II.1 HOẠT ĐỘNG

Đầu tiên chương trình Main thiết lập chế độ ngắt ngoài,khi có tín hiệu ngăt ngoài (nút cut and set được nhấn), chương trình chuyển sang chế độ chọn quét phím hay chọn điều khiển bằng tay

Khi chương trình đang chạy, nút Cut and Set nhấn lần 1để ngắt hiển thị, nhấn lần 2 chương trình chuyển sang chế độ quét phím Thông tin nhập vào từ bàn phím ma trận sẽ được lưu lại đồng thời được hiển thị trên LCD Sau khi nhập đầy đủ các thông số: thời gian hiển thị của đèn xanh,đèn đỏ; thời gian hiện tại,người sử dụng nhấn phím Enter để thoát khỏi chương trình quét bàn phím ma trận và chuyển tới chương trình hiển thị tín hiệu đèn giao thông và hiển thị thời gian trên led 7 đoạn Nếu không nhấn phím Enter thì không thể chuyển sang hiển thị tín hiệu đèn

Nếu nút Man mode được nhấn, chương trình chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay của cảnh sát giao thông Tiếp tục sử dụng phím Man mode để chuyển đổi qua lại giữa hai chế độ hiển thị: tuyến a đèn vàng sáng, tuyến b đèn xanh sáng và tuyến a đèn xanh sáng, tuyến b đèn vàng sáng Khi không cần thiết sử dụng chế độ điều khiển bằng tay (khi đường đã thông xe trở lại) thì người dùng nhấn nút Cut and Set để ngắt chế độ điều khiển bằng tay Khi chế độ điều khiển bằng tay đã ngắt thì người dung phải cài đặt lại thời gian hiện tại

II.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHUNG

6

GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn

7

Cut and Set

Chọn nhập thời gian

Manual mode

Tín hiệu đèn

Cut and Set

Cut and Set

Có nhấn

không

không

Cut and Set

Có nhấn

Quét bàn

Phím Enter

III CÁC KHỐI CỦA MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG

III.1 KHỐI VI XỬ LÝ VÀ KHỐI NGUỒN

III.1.1 Sơ đồ nguyên lý

8

- Port 0 : nối với bàn phím, đồng thời nối với các chân từ chân AD0 đến AD6 để xuất các tín hiệu data đưa vào các chân từ D0 đến D7 của các led 7 đoạn.

- Port 1 : để thu và phát thông tin đến các chân từ D0 đến D7 của màn hình LCD

- Các chân từ P2.0 đến P2.5 dùng để điều khiển sáng tắt led đơn, đóng vai trò làm tín hiệu đèn giao thông

- Các chân từ P2.0 đến P2.2 tương ứng dùng để điều khiển các chân RS, RW, E, đóng vai trò là các chân điều khiển của màn hình LCD

- Chân P3.1 được nối với nút nhấn Man mode

- Chân P3.2 được nối với nút nhấn Cut and Set

- Các chân từ P3.4 đến P3.7 đóng vai trò xuất tín hiệu quét led 7 đoạn

III.1.2.2 Khối nguồn

9

Gồm có biến thế 3A,đưa ra mức điện áp 12VAC Cầu chỉnh lưu biến điện áp 12VAC thành 12VDC Mức điện áp này đi qua IC ổn áp 7805, đầu ra của IC 7805 là mức điện áp 5VDC, mức điện áp này dùng để cung cấp cho khối vi xử lí và khối hiển thị Ngoài ra trong sơ đồ khối nguồn còn có các tụ có nhiệm vụ lọc nhiễu và giảm bớt độ nhấp nhô của

áp DC ở ngõ ra

III.2 KHỐI HIỂN THỊ

III.2.1 Lưu đồ giải thuật

10

A: đỏ B:xanh

Đổi BCD Sang 7 đoạn

Delay quét

(58H) với

#0fH

A: xanh B:đỏ

Đổi BCD Sang 7 đoạn

A: đỏ

B:xanh

Delay quét

MOV R6,54H MOV R7,55H

MOV R6,55H MOV R7,54H

R7 với 0Khôngbằng Bằng R6 với 0Khôngbằng

7 61

Main1:

III.2.2 Sơ đồ nguyên lí

11

R7 với 0

A: đỏ B:vàng Trong 3s; mov R7,#3

Khôngbằng

R6 với 0

A: vàng B:đỏ Trong 3s;mov R6,#3

Khôngbằng

Sơ đồ mạch in

III.2.3 Nguyên lí hoạt động

Chương trình hiển thị led đơn, hiển thị thời gian trên led 7 đoạn được đặt trong chương trình ngắt Timer1 Chương trình hiển thị led chỉ được thực hiện sau khi đã chạy xong chương trình phuc vụ ngắt ngoài ( chương trình cài đặt thời gian hiển thị cho các led) Sau khi đã cài đặt thời gian, các gia trị được lưu trên hai ô nhớ 54H ( đèn đỏ) và 55H ( đèn xanh) Các giá trị này lần lược được chuyển qua thanh ghi R6 và R7

Ta biết hệ thống giao thông ngã tư có hai tuyến Chương trình khởi động chế độ hiển thị thứ nhất: tuyến A đèn đỏ và tuyến B đèn xanh Chương trình con chuyển BCD sang 7 đoạn và chương trình quét led được gọi để hiển thị thời gian trên led 7 đoạn, các giá trị

xử lí trong hai chương trình con này được lấy từ R6 và R7 Ô nhớ 58H là ô nhớ đánh dấu

ở chế độ đèn vàng, nếu ô nhớ 58H bằng giá trị 0fH ( là một giá trị tuỳ ý ta chọn) tức là chương trình vừa thoát khỏi chế độ đèn vàng, chương trình sẽ quay trở lại thực hiện từ đầu Nếu không bằng chương trình tiếp tục giảm R6 và so sánh giá trị R6 với 0 Nếu R6 khác không, tức là thời gian đèn đỏ hiển thị chưa hết, thì chương trình chuyển sang giảm R7 và so sánh giá trị R7 với 0, nếu khác 0, chương trình quay trở lại ban đầu để tiếp tục cho hiển thị tren led 7 đoạn, nếu bằng 0, tức thời gian đèn xanh đã hết, đèn xanh sẽ chuyển sang đèn vàng trong vòng 3s, đèn đỏ giữ nguyên Trường hợp khi so sánh R6

12

bằng 0 ( thời gian đèn đỏ đã hết), thì chương trình sẽ chuyển sang trạng thái hiển thị thứ hai: tuyến A đèn xanh và tuyến B đèn đỏ Chương trình hoạt động theo trình tự tương tự như trên

Trong suốt quá trinh hoạt động của đèn, Timer0 sẽ đếm liên tục để tăng byte giờ ( ô nhớ 51H), khi nào (51H) bằng 23, tức 11h tối, hệ thống chuyển sang chế độ đèn vàng Khi (51H) bằng 5, tức 5h sáng hôm sau, hệ thống thoát khỏi chế độ đèn vàng

III.3 KHỐI BÀN PHÍM

III.3.1 Sơ đồ nguyên lý

13

III.3.2 Lưu đồ giải thuật

Khi nhấn phím chức năng nào sẽ vào chương trình con tương ứng, các chương trình con đều được xây dựng với sơ đồ giải thuật tương tự nhau Dưới đây là giải thuật của chương trình quét phím và nhập thời gian cho đèn đỏ, từ đó có thể suy ra giải thuật cho các chương trình khác

14

Red light

Green light

Hours

Minute s

Không nhấn

Không nhấn

Không nhấn

Không nhấn

nhấn

Scankeypad :

RETI

Hiển thị:”RED LIGHT:”

Trên LCD

Phím số

Có nhấn

Không

Không

Nạp vào R4 Scankeypad

GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn

Phím số

Có nhấn

Nạp vào R4 Hiển thị LCD số hàng đơn vị

Scankeypad

Phím: Red; Green;

Hours; Minutes

CL R

Phím số

Tất cả các chương trình phím chức năng kết quả đều nạp vào thanh ghi R4 Cuối chương trình giá trị của thanh ghi R4 sẽ được chuyển vào một ô nhớ cố định, riêng biệt cho từng chương trình trước khi nhấn Enter để đưa các giá trị trong các ô nhớ đó hiển thị

ở led, hoặc tiếp tục xử lí ( chương trình cài đặt thời gian cho Timer0) Ta có 51H, 52H lần lượt chứa thông tin về giờ và phút được cài đặt; 54H, 55H lần lượt chứa thời gian hiển thị của đèn đỏ và đèn vàng

Ngưòi dùng chỉ được nhập một số có hai chữ số, nhập hơn chương trình sẽ báo đầy

Ở chương trình nhập thời gian cho byte giờ và byte phút, sau khi nhập xong dữ liệu thay vì kiểm tra giá trị nhập là bằng o hay khác o, chương trình sẽ kiểm tra để chặn các giá trị nạp vào lớn hơn hoặc bằng 24

RET

Có nhấnKhông

Khác 00

Xét nội dung được nạp

Bằng 00

Thông báo Yêu cầu nhập lại Nạp vào ô nhớ 54H

JZ TRANSFER

MOVR6,AMOVA,R7ADDA,#99H

18

MOVA,R7ADDA,#99H

DAA

JZ MAIN1

MOVR7,AMOVA,R6ADDA,#99H

DAAMOVR6,ACJNER6,#00H,BEGIN2

MOVR6,#3H

MOVP2,#0F5H

LJMP BEGIN2EXIT:

JB MAN_MODE,CHOOSE_MODE1

LCALL MANUAL_MODEAUTO_MODE:

MOVP2,65H

CLRIE0SETBEX0SETBTF1SETBET1RETI

;************************MANUAL MODE***************************

MANUAL_MODE:

PUSHACCPUSH 00H

PUSH 70H

PUSH 03H

MOV 65H,P2CLREX0

SJMP SCAN_SW2DELAY_MANU:

MOVR0,#40

MOVTMOD,#11HLOOP3:

JB CUT_SETTING,SCAN_SW2

DJNZR3,SCAN_SW1

SJMP CHANGE_MODESCAN_SW2:

JNBTF0,SURE_1

CLRTR0CLRTF0DJNZR0,LOOP3

SETBP3.4SETBP3.5SETBP3.6SETBP3.7LCALL LCDSTARTMAIN_2:

LCALL REDLIGHT_1NEXT1:

CJNEA,#0BH,NEXT2

LCALL GREENLIGHT_1NEXT2:

CJNEA,#0CH,NEXT3

LCALL HOURS_1NEXT3:

CJNEA,#0DH,NEXT4

LCALL MINUTES_1NEXT4:

CJNEA,#00H,NEXT5

SJMP NEXT6NEXT5:

LJMP MAIN_2NEXT6:

POPACCPOPDPLPOPDPHRET

MOVCA,@A+DPTRMOV 61H,A

MOVA,R6ANLA,#0F0H

SWAPAMOVCA,@A+DPTRMOV 60H,A

MOVA,R7ANLA,#0FH

MOVCA,@A+DPTRMOV 63H,A

MOVA,R7ANLA,#0F0H

SWAPAMOVCA,@A+DPTRMOV 62H,A

POPACCPOPDPHPOPDPLRET

;=====================DISPLAY 7SEG CODE=======================

DIS_7SEG:

24

PUSHACCPUSH 00H

MOVR0,#60H

MOVA,#0EFH

LOOP:

MOVP0,@R0MOVP3,ALCALL DELAY_1

MOVP3,#0FFH

INCR0

RLACJNEA,#0FEH,LOOP

POP 00H

POPACCRET

;======================DELAY AND SCAN IN 1S==================

DELAY_SCAN:

PUSH 00H

PUSHACCMOVR0,#40

MOVTMOD,#01HLOOP1:

SJMP BACKSCAN_2DETECT1:

CJNEA,#3,DETECT2

LCALL WAITING_1

MOV 58H,#0FH

SJMP BACKSCAN_2DETECT2:

CJNEA,#4,BACKSCAN_1

LCALL WAITING_1

MOV 58H,#0FH

SJMP BACKSCAN_2BACKSCAN_1:

POPACCPOP 00H

MOVP2,#0EDH

MOV 53H,#00HWAITING_2:

MOVA,51H

26

MOV 51H,#00HDELAY1S:

MOV 56H,#100

MOVTMOD,#11HLOOP2:

MOVTH0,#HIGH(-10000)

MOVTL0,#LOW(-10000)

SETBTR0JNBTF0,$

CLRTR0CLRTF0INC 53H

POP 56H

POPTL0POPTH0POPACCRET

27

=========================SCAN==================================

SCANKEYPAD:

PUSH 03HSCANKEYPAD_1:

MOVP0,AMOVR7,AMOVA,P0ANLA,#0FH

CJNEA,#0FH,KEYPRESSED

MOVA,R7

RLADJNZR6,TEST

CLRCSJMP EXIT1KEYPRESSED:

MOVR7,AMOVA,#4

CLRCSUBBA,R6MOVR6,A

28

RRCAJNC DONE

INCR6INCR6INCR6INCR6DJNZR5,AGAINDONE:

SETBCMOVA,R6

MOVA,59H

SWAPAMOVR4,A

RETURN:

LCALL GET_NUMBER_CLR

MOV 59H,ACJNEA,#0FH,INPUT

MOVA,R4ANLA,#00H

MOVR4,ALCALL CLEAR_1

ADDA,R4MOVR4,AMOV 57H,#0FHGO_1:

LCALL GET_NUMBER_CLR_ESC

CJNEA,#0FH,GO_2

MOVA,R4ANLA,#0F0H

MOVR4,ALCALL CLEAR_2

CJNEA,#0DH,GET_2

CLRASJMP GET_NUMBER_CLR

30

CJNEA,#0CH,GET_3

CLRASJMP GET_NUMBER_CLRGET_3:

CJNEA,#0BH,GET_4

CLRASJMP GET_NUMBER_CLRGET_4:

CJNEA,#0AH,GET_5

CLRASJMP GET_NUMBER_CLRGET_5:

CJNEA,#0CH,GET2

CLRASJMP GET_NUMBER_CLR_ESCGET2:

CJNEA,#0BH,GET3

CLRASJMP GET_NUMBER_CLR_ESCGET3:

CJNEA,#0AH,GET4

CLRASJMP GET_NUMBER_CLR_ESCGET4:

31

MOV 64H,#9

LCALL WRITE_LABELREDLIGHT_2:

LCALL SETTING

CJNER4,#00H,FINISH1

SJMP REDLIGHT_2FINISH1:

MOV 54H,R4

STOP1:

POPACCRET

MOV 64H,#11

LCALL WRITE_LABELGREENLIGHT_2:

LCALL SETTING

CJNER4,#00H,FINISH2

SJMP GREENLIGHT_2FINISH2:

MOV 55H,R4

STOP2:

32

MOV 64H,#5

LCALL WRITE_LABELHOURS_2:

LCALL SETTING

CJNER4,#00H,FINISH3

SJMP HOURS_2FINISH3:

MOV 51H,R4

STOP3:

POPACCRET

MOV 64H,#7

LCALL WRITE_LABELMINUTES_2:

33

LCALL SETTING

CJNER4,#00H,FINISH4

SJMP MINUTES_2FINISH4:

MOV 52H,R4

STOP4:

POPACCRET

CLR RS

SJMP PULSE_ENSENDDATA:

NOP

BUSY:

MOVA,DATABUS

JBACC.7,BUSYBUSY_2:

CLRTR1CLRTF1RET

35

ADDA,#80H

MOV DATABUS,A

MOVR1,ALCALL SENDCOMMAND

NOPMOV DATABUS,#' '

LCALL SENDDATA

LCALL DELAY_1

MOVA,R1MOV DATABUS,ALCALL SENDCOMMAND

POPACCPOP 01H

RET

CLEAR_2:

PUSH 01H

PUSHACCMOVA,64H

ADDA,#2

ADDA,#80H

MOV DATABUS,AMOVR1,A

36

LCALL SENDCOMMAND

POPACCPOP 01H

RET

WRITE_CONT1:

MOV DATABUS,ALCALL SENDDATA

INCR1MOVA,R1SJMP WRITE_LABEL_1

RET

WRITE_DATA:

MOVCA,@A+DPTRMOV DATABUS,ALCALL SENDDATA

THEN COMPARE FOR MAIN1 PROGRAM

;RETURN AT THE BEGINNING POSITION

THE STATUS OF LIGHTS(CONTEND OF

;P2) IN AUTO MODE AND MANUAL MODE

ERASE A CHARACTER PROGRAM

THE MANUAL MODE

END

38

B KẾT LUẬN

Sau thời gian thực hiện, đề tài đã có những kết quả nhất định, em đã xây dựng được mô đèn giao thông ( như hình) với những tính năng như sau:

 Hiển thị chính xác thời gian trên led 7 đoạn và tín hiệu đèn giao thông trên led đơn

 Có khả năng cài đặt lại thời gian hiển thị của đèn đỏ và đèn xanh, và cài đặt thời gian hiện tại thông qua bàn phím ma trận

 Ngoài ra đèn còn có chế độ điều khiển bằng tay thông qua nút nhấn Manual mode,

sử dụng khi kẹt đường Chế độ hiển thị đèn vàng trong khoảng thời gian từ 23h đến 5h sáng hôm sau

39