Mạch đèn giao thông cho phép cài thời gian hoạt động

Đồ án 1-DHDT2B 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! GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 1 Đồ án 1-DHDT2B NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Chữ ký của giáo viên GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 2 Đồ án 1-DHDT2B NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Chữ ký của giáo viên GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 3 Đồ án 1-DHDT2B 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 4 Đồ án 1-DHDT2B A. NỘI DUNG I. MỤC ĐÍCH Hiện nay an toàn giao thông là vấn đề đang được cả thế giới quan tâm. Đối với Việt Nam là nước đang phát triển và đang trên đà gia tăng dân số thì an toàn giao thông thật sự là một trong những mối lo ngại được đặt lên hàng đầu, cần cả xã hội tham gia để giảm thiểu nó. Tuy nhiên do điều kiện kinh tế, nhiều con đường chưa thể được mở rộng và nâng cấp, lực lượng cảnh sát giao thông không thể đủ để đảm bảo để đứng chốt trên tất cả các ngã đường. Vậy thì trật tự an toàn giao thông được xem là giải pháp tối ưu nhất để hạn chế tai nạn giao thông. Ngoài việc nâng cao ý thức đi đường của người dân thì hệ thống tín hiệu đèn giao thông trên các trục đường cũng hết sức quan trọng. 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. GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 5 Đầu vào Xử lý Đầu ra Đồ án 1-DHDT2B _ 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 6 Đồ án 1-DHDT2B GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 7 Cut and Set Main2 Choose_mode: Có nhấn không Chọn chế độ Điều khiển bằng tay 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 Điều khiển bằng tay Phím Enter không không Có nhấn Có nhấn Có nhấn không Main: Lựa chọn Đồ án 1-DHDT2B 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 8 Đồ án 1-DHDT2B Sơ đồ mạch in III.1.2 Nguyên lý hoạt động III.1.2.1 Khối vi xử lí Sử dụng vi điều khiển 89V51RB2, kết hợp với các điện trở hạn dòng và điện trở kéo lên (ở P0) để xử lí thông tin và xuất dữ liệu ra các chân Port, nhằm điều khiển tín hiệu đèn, bàn phím và man hình LCD, chức năng cụ thể của các Port, gồm có: - 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 9 Đồ án 1-DHDT2B 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 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 Đổi BCD Sang 7 đoạn A: đỏ B:xanh Delay quét Đổi BCD Sang 7 đoạn A: đỏ B:xanh (58H) với # 0fH Giảm (54H) Delay quét Đổi BCD Sang 7 đoạn A: đỏ B:xanh Giảm (55H) (55H) với 0 Giảm (55H) Bằng Không bằng MOV R6,54H MOV R7,55H MOV R6,55H MOV R7,54H A: xanh B:đỏ Giảm (55H) Bằng Không bằng Giảm R7 Giảm R6 R7 với 0 R6 với 0 Không bằng Không bằng BằngBằng 2 3 4 5 7 61 Main1: [...]... 1-DHDT2B 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)... hết, đèn xanh sẽ chuyển sang đèn vàng trong vòng 3s, đèn đỏ giữ nguyên Trường hợp khi so sánh R6 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 12 Đồ án 1-DHDT2B 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... 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... 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... 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... ;============================================================= ;*********************CHOOSE MODE************************ MAIN2: MAN_MODE CUT_SETTING BIT BIT P3.1 P3.2 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 19 Đồ án 1-DHDT2B CHOOSE_MODE: CLR EX0 JNB CUT_SETTING,CHOOSE_MODE LCALL DELAY_1 CHOOSE_MODE1: JB CUT_SETTING,CHOOSE_MODE2 LCALL SETTING_PRO SJMP AUTO_MODE CHOOSE_MODE2: JB MAN_MODE,CHOOSE_MODE1 LCALL MANUAL_MODE AUTO_MODE: MOV P2,65H... nạp Khác 00 Bằng 00 Thông báo Yêu cầu nhập lại Nạp vào ô nhớ 54H RET 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,... 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 14 Đồ án 1-DHDT2B Red_light: Hiển thị:”RED LIGHT:” Trên LCD Scankeypad Có nhấn Phím: Red; Green; Hours; Minutes;... 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 GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 13 Đồ án 1-DHDT2B III.3.2 Lưu đồ giải thuật Scankeypad : Red light... 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 ch ặn các giá trị nạp vào lớn hơn hoặc bằng 24 IV CHƯƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH CHO VI XỬ LÍ $MOD51 ORG 0000H GVHD: Phạm Trần Bích Thuận SV: Võ Xuân Văn 17 Đồ án 1-DHDT2B SJMP MAIN ORG 0003H LJMP MAIN2 ORG 001BH LJMP MAIN1 ORG 0030H MAIN: MOV 51H,#00H MOV 52H,#00H MOV 53H,#00H SETB . 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. 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. 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