Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên

Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG **************** ĐỒ ÁN MÔN HỌC I GVHD: NGUYỄN QUỲNH ANH SV THỰC HIỆN: TRẦN VĂN PHÁT NGUYỄN TẤN PHÁT Đề tài: - Thiết kế mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên dùng IC AT89C51 hoạt động theo thời gian đã định, điều khiển đèn giao thông tại ngã tư giao nhau giữa 1 đường ưu tiên và 1 đường không ưu tiên có các chế độ hoạt động: + Giờ bình thường:Thời gian đèn xanh ở 2 đường bằng nhau. + Giờ cao điểm(6h,7h,11h,12h,16h,17h và18h): Thời gian đèn xanh ở đường ưu tiên dài hơn thời gian đèn xanh ở đường không ưu tiên. +Hiển thị led 7 đoạn đếm ngược thời gian ở 2 ngã đường và hiển thị giờ ,phút. +Nút nhấn điều khiển thời gian hoạt động theo chế độ. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 05 năm 2010 GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 1 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 2 LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN - Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Quỳnh Anh cùng quý thầy cô bộ môn khoa Điện-Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh. - Trong quá trình thực hiện đồ án nhóm chúng em gặp không ít khó khăn và thiếu sót Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp chúng em khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thành được đề tài đúng thời hạn, giúp chúng em học tốt hơn. - Do kiến thức của nhóm chúng em còn hạn chế nên trong đồ án còn nhiều sai xót chúng em rất mong được sự thông cảm của quý thầy cô. Chúng Em xin chân thành cảm ơn. TP HCM, tháng 05 năm 2010 SV thực hiện: Trần Văn Phát Nguyễn Tấn Phát - Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Quỳnh Anh cùng quý thầy cô bộ môn khoa Điện-Điện Tử Viễn Thông Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh. - Trong quá trình thực hiện đồ án nhóm chúng em gặp không ít khó khăn và thiếu sót Nhưng được sự hướng dẫn và chí dạy nhiệt tình của quý thầy cô đã giúp chúng em khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thành được đề tài đúng thời hạn, giúp chúng em học tốt hơn. - Do kiến thức của nhóm chúng em còn hạn chế nên trong đồ án còn nhiều sai xót chúng em rất mong được sự thông cảm của quý thầy cô. Chúng Em xin chân thành cảm ơn. TP HCM, tháng 05 năm 2010 SV thực hiện: Trần Văn Phát Nguyễn Tấn Phát Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên PHẦN 1: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN    NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN: Điểm đánh giá TP. HCM,ngày 07 tháng 05 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 3 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên    NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN: Điểm đánh giá TP. HCM,ngày 07 tháng 05 năm 2010 Giáo viên phản biện GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 4 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên PHẦN 2: LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở thành quen thuộc với nhiều người, bởi vì sự phát triển của ngành kỹ thuật số này đã có ảnh hưởng rất lớn đến ngành kinh tế toàn cầu. Có người đã nêu lên ý tưởng gọi nền kinh tế của thời đại chúng ta là “ nền kinh tế kỹ thuật số “, “số hóa” đã gần như vượt khỏi ranh giới của một thuật ngữ kỹ thuật . Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tính đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tính tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng. Số hóa đang là xu hướng phát triển tất yếu của nhiều lĩnh vực kỹ thuật và kinh tế khác nhau. Không chỉ trong lĩnh vực thông tin liên lạc và tin học. Ngày nay, kỹ thật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào Kỹ thuật điện tử, Điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp…và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình. Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngàng kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng và dịch vụ. Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử. Và như mọi người nhận thấy rằng, ngày nay trật tự giao thông nước ta đang rối ren. Vì vậy việc sử dụng đèn giao thông tại những giao lộ là rất cần thiết và để hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và muốn phát triển thêm về mô hình này, em đã chọn đề tài cho đồ án môn học 1 là nghiên cứu về Đèn Giao Thông . Nội dung chính của bài báo cáo được chia thành các phần chính sau:  Lời nói đầu.  Phần một: Phân tích về yêu cầu của đồ án và các giải pháp đưa ra để thực hiện.  Phần hai: Giới thiệu các linh kiện và cách sử dụng của từng linh kiện, đặc biệt vể IC lập trình 89C51.  Phần ba: Quá trình thực hiện mô phỏng và các giải thuật đưa ra thực hiện.  Phần bốn: Mạch cứng thực hiện và các hình ảnh thực tế của mạch.  Phần năm: Kết luận và các hướng phát triển hoàn thiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài có thể không tránh được các thiếu sót và mức độ hoàn thành đề tài, mong quý thầy cô xem xét và có thể đưa ra nhận xét để chúng em có GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 5 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên thể khắc phục được những thiếu sót đó và có thể hoàn thiện cũng như mở rộng đề tài sau này….  GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 6 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên PHẦN 3: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU I/ Giới thiệu đề tài: 1/ Các chế độ hoạt động trong ngày: (giờ cao điểm, giờ thấp điểm, hiển thị thời gian của các chế độ lên led 7 đoạn.)  Giờ cao điểm: đèn xanh ở đường ưu tiên dài hơn đường không ưu tiên.  Giờ thấp điểm: đèn xanh ở 2 đường bằng nhau.  Có 8 led 7 đoạn:  4 led hiển thị đếm ngược thời gian ở 2 ngã đường.  4 led hiển thị thời gian hoạt động (2 led hiển thị giờ, 2 led hiển thị phút).  Hệ thống led đơn hiển thị cho các đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ tại các ngã tư thực.  Giao tiếp của vi xử lí nhận biết thời gian của IC để tự động chuyển theo chế độ trong ngày.  Hệ thống nút nhấn: gồm 3 nút  1 nút mode chuyển chế độ.  1 nút tăng thời gian.  1 nút giảm thời gian. 2/ Các linh kiện sử dụng:  Vi xử lí AT89C51.  Hiển thị: Các led 7 đoạn (anode chung), các led đơn xanh, vàng, đỏ.  Các transistor A1015(PNP), để khuyếch đại và điều khiển.  Nút nhấn điểu khiển.  Điện trở thanh và các điện trở cần dùng. II/ ỨNG DỤNG: Một ứng dụng cơ bản của mạch đèn giao thông ngày nay là giải quyết vấn đề nạn kẹt xe, đang diễn ra hàng ngày trong các tỉnh thành có mật độ dân số lớn như thành phố hồ chí minh… mà các nhà chức năng đang phải đâu đầu hiện nay. CHƯƠNG 2: LINH KIỆN VÀ IC LIÊN QUAN I/ Giới thiệu các thông số IC thực hiện : 1/ Vi điều khiển AT89C51. GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 7 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên 1.1/ Giới thiệu. AT89C51 là vi điều khiển do hãng Intel sản xuất,chế tạo theo công nghệ CMOS. Có các đặc tính sau:  4 KB EPROM (Flash Erasable and Programmable Read Only Memory), có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá  Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz  Có 3 mức khóa bộ nhớ lập trình  128 Byte RAM nội.  4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.  2 bộ Timer/counter 16 Bit.  6 nguồn ngắt.  Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.  64 KB vùng nhớ mã ngoài  64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.  Cho phép xử lý bit.  210 vị trí nhớ có thể định vị bit.  4 chu kỳ máy (4 µs đối với thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân hoặc chia.  Có các chế độ nghỉ (Low-power Idle) và chế độ nguồn giảm (Power- down). Ngoài ra, một số IC khác của họ MCS-51 có thêm bộ định thời thứ 3 và 256 byte RAM nội. 1.2/ Sơ đồ khối của 89c51. GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 8 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên 1.3/ Sơ đồ các chân 89c51 và chức năng từng chân. 1.3.1/ Sơ đồ chân 89c51. GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 9 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên 1.3.2/ Chức năng từng chân.  Port 0: là port hai chức năng ở các chân 32 đến 39 của AT89C51:  Chức năng IO (xuất / nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ (không dùng bộ nhớ ngoài ). đối với các thiết kế lớn với bộ nhớ ngoài, port 0 được dồn kênh giữa bus dữ liệu (D0: D7) và byte thấp của bus địa chỉ (A0:A7).  Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó.  Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit thấp).  Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để nhận mã khi lập trình và xuất mà khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi phải có điện trở kéo lên).  Port1 (chân 1 – 8): chỉ có một chức năng là I/O, không dùng cho mục đích khác (chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định thời thứ 3). Tại Port 1 đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài.  Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp trong quá trình lập trình hay kiểm tra.  Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:  Chức năng IO (xuất / nhập)  Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài có địa chỉ 16 bit. Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích I/O. Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó. GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 10 [...]... mơn học 1 GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 31 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên Đồ án mơn học 1 6.2/ CTC CHẠY CHẾ ĐỘ AUTO: 6.3/ CHƯƠNG TRÌNH CON THẤP ĐIỂM: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 32 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên MODE 1:THẤP ĐIỂM Đèn đỏ đường B:30s ,đèn xanh đường A:25s Bật đèn xanh A, đỏ B Gọi ctc qt led 7 doạn + đếm... 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên 6.3/ CHƯƠNG TRÌNH CON GIỜ CAO ĐIỂM: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 34 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên 6.4/ CTC QT LED 7 ĐOẠN VÀ ĐẾM LÙI THỜI GIAN,KIỂM TRA NÚT NHẤN SCAN 8 LED: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 35 Đồ án mơn học 1 6.5/ CTC ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 36 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên. .. học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ I/ Sơ đồ khối : II/ Chức năng thực hiện từng khối: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 23 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên 2.1/ Khối xử lí trung tâm AT89C51: IC AT89C51 có tất cả 40 chân có chức năng như các đường xuất nhập.Trong đó có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa một chân có hai chức năng), mỗi đường có thể... Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên Vì transistor A1015 có Hfe=100 Ib=Ic/hfe=105 / 100=1mA Ta lại có: 5= Veb +Ib*R1 ⇒ R1=(5-Veb) / Ib=4,7k với Veb= 0,3v Chọn R1=4.7k Khối hiện thị báo đèn: báo hiệu các đèn xanh, vàng, đỏ ở ngã tư + P3.0 : Nối với đèn đỏ ở đường bên 1 + P3.1 : Nối với đèn vàng ở đường bên 1 + P3.2 : Nối với đèn xanh ở đường bên 1 + P3.3 : Nối với đèn đỏ ở đường... Anh Trang 17 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên ET1: cho phép ngắt timer 1 EX1: cho phép ngắt ngoài 1 ET0: cho phép ngắt timer 0 EX0: cho phép ngắt ngoài 0 +Để cho phép 1 nguồn ngắt, cần phải có: EA = 1 + Bit cho phép ngắt tư ng ứng bằng 1 -Thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority): Được đònh đòa chỉ bit +Bit = 1: mức ưu tiên cao +Bit = 0: mức ưu tiên thấp + Mặc nhiên sau khi... = 0: mức ưu tiên thấp + Mặc nhiên sau khi reset, tất cả các ngắt ở mức ưu tiên thấp +Nếu 2 ngắt với mức ưu tiên khác nhau xuất hiện đồng thời, ngắt có mức ưu tiên cao sẽ được phục vụ trước Đồng thời, ngắt có mức ưu tiên cao cũng có thể tạm dừng chương trình phục vụ ngắt của ngắt có mức ưu tiên thấp +Nếu các ngắt có cùng mức ưu tiên xuất hiện đồng thời, việc xác đònh ngắt nào được phục vụ trước sẽ theo... và dữ liệu tại Port 0 khi truy xuất bộ nhớ ngồi ALE thường nối với chân Clock của IC chốt (74373, 74573) GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 11 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên  Các xung tín hiệu ALE có tốc độ bằng 1/6 lần tần số dao động trên chip và có thể được dùng làm tín hiệu clock cho các phần khác của hệ thống  Xung này có thể cấm bằng cách set bit 0 của SFR tại địa chỉ... Nghĩa là ta có thể tăng giảm giờ, phút hiện tại và thay đổi được thời gian chạy chế độ giờ cao điểm tùy ý nhờ 2 nút TĂNG, GIẢM nối với chân GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 29 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên P1.0, P1.1 sau khi điều chỉnh xong ta nhấn nút mode thêm 1 lần nữa để mạch chạy theo việc điều chỉnh này Ví dụ: theo mạch thiết kế thì khi cấp nguồn vào thị mạch sẽ chạy... học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên + P3.4 : Nối với đèn vàng ở đường bên 2 + P3.5 : Nối với đèn xanh ở đường bên 2 Sử dụng các led đơn nối anode chung Còn các chân cathode thì được nối vào điện trở R Và nó được điều khiển bởi các chân P3.0, P3.1, P3.2, P3.3, P3.4, P3.5 của port P3 Dòng qua Led đơn: Id= 10mA- 20mA Chọn R = 330ohm Vì led đơn có dòng hoạt động khoảng 10mA trở lên nên ta có thể... NGUN LÝ: IV/ SƠ ĐỒ LAYOUT: GVHD: Cơ Nguyễn Quỳnh Anh Trang 28 Đồ án mơn học 1 Mạch đèn giao thơng tại ngã tư có ưu tiên V/ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH: Khi ta cấp nguồn cho vi xử lí thì vi xử lí sẽ hoạt động Nó sẽ tích cực và cấp nguồn cho các chân của vi xử lí Và mạch sẽ hoạt động theo chế độ đã định sẵn.Nghĩa là các led đơn ở 2 ngã đường sẽ sáng lên và led 7 đoạn sẽ được khuyếch đại dòng bởi transistor A1015 . kế mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên dùng IC AT89C51 hoạt động theo thời gian đã định, điều khiển đèn giao thông tại ngã tư giao nhau giữa 1 đường ưu tiên và 1 đường không ưu tiên có. 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên 1.3/ Sơ đồ các chân 89c51 và chức năng từng chân. 1.3.1/ Sơ đồ chân 89c51. GVHD: Cô Nguyễn Quỳnh Anh Trang 9 Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại. Đồ án môn học 1 Mạch đèn giao thông tại ngã tư có ưu tiên TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG **************** ĐỒ