MỤC LỤCLời nói đầu4Chương 1: Tổng quan về hệ thống đèn giao thông trong thực tế51.1.Tổng quan về hệ thống đèn giao thông.51.2Tổng quan về hệ thống chiếu sáng đô thị hiện nay.62.1.Mạch điều khiển92.1.1.Mạch dùng IC số.92.1.2.Vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lí.92.1.3.Điều khiển bằng vi điều khiển.102.1.4.Điều khiển bằng PLC102.2.Hệ thống đèn tín hiệu.112.2.1.Loại 3 màu (dành cho xe cộ)112.2.2.Loại 2 màu (dành cho người đi bộ)112.2.3.Đèn đếm lùi122.2.4.Đèn dành cho người đi xe đạp (đèn phụ bổ sung)12Chương 3 : Tìm hiểu về vi điều khiển PIC133.1Tổng quan về PIC133.1.1.PIC là gì ?133.1.2.Tại sao lại dùng PIC mà không phải là các loại vi điều khiển khác.133.2.Giới thiệu về PIC 16F877A133.2.1.Giới thiệu chung133.2.2.Tổ chức bộ nhớ163.2.3.Cổng xuất nhập173.2.4.Timer203.2.5.ADC243.2.6.Tổng quan về 1 số đặc tính của CPU253.2.7.Các lệnh trong VĐK PIC26Chương 4 : Xây dựng xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống đèn giao thông sử dụng PIC334.1.Xác định bài toán334.1.1.Xác định bài toán334.1.2.Yêu cầu của bài toán thiết kế334.1.3.Giải pháp công nghệ344.1.4.Giải pháp thiết kế.344.2.Thiết kế hệ thống.344.2.1.Sơ đồ khối của hệ thống.344.2.2.Tìm hiểu chi tiết về các khối trong hệ thống354.2.3.Sơ đồ nguyên lý.414.2.4.Nguyên lý hoạt động của mạch414.2.5.Sơ đồ thuật toán điều khiển.414.2.6.Kết quả mô phỏng444.2.7.Code chương trình điều khiển46ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN57TÀI LIỆU THAM KHẢO59
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : ThS.HÀ THỊ KIM DUYÊN Họ & tên: Lê Phú Hoàng Anh MSV: 0741050226 Lớp: Điện tử K7 Hà Nội - 2016 MỤC LỤC 1.2Tổng quan hệ thống chiếu sáng đô thị 2.1.Mạch điều khiển 2.1.1.Mạch dùng IC số 2.1.2.Vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lí 2.1.3.Điều khiển vi điều khiển .10 2.1.4.Điều khiển PLC 10 2.2.Hệ thống đèn tín hiệu .11 2.2.1.Loại màu (dành cho xe cộ) 11 2.2.2.Loại màu (dành cho người bộ) 11 2.2.3.Đèn đếm lùi 12 2.2.4.Đèn dành cho người xe đạp (đèn phụ bổ sung) .12 3.1.1.PIC ? 13 3.1.2.Tại lại dùng PIC mà loại vi điều khiển khác .13 3.2.1.Giới thiệu chung 13 3.2.2.Tổ chức nhớ 16 3.2.3.Cổng xuất nhập 17 3.2.5.ADC 24 3.2.6.Tổng quan số đặc tính CPU 25 3.2.7.Các lệnh VĐK PIC .26 Chương : Xây dựng xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống đèn giao thông sử dụng PIC 33 4.1.Xác định toán 33 4.1.1.Xác định toán .33 4.1.2.Yêu cầu toán thiết kế .33 4.1.3.Giải pháp công nghệ 34 4.1.4.Giải pháp thiết kế .34 4.2.Thiết kế hệ thống 34 4.2.1.Sơ đồ khối hệ thống 34 4.2.2.Tìm hiểu chi tiết khối hệ thống .35 4.2.4.Nguyên lý hoạt động mạch 41 4.2.5.Sơ đồ thuật toán điều khiển .41 4.2.6.Kết mô 44 4.2.7.Code chương trình điều khiển 46 ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 57 Lời nói đầu Ngày với phát triển lên xã hội, phương tiện tham gia giao thông gia tăng không ngừng hệ thống giao thông ngày phức tạp Vì để dảm bảo giao thông an toàn thông suốt việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Nhận thấy vấn đề sát thực, với kiến thức trang bị trình học tập nghiên cứu trường Đại học công nghiệp Hà Nội em lựa chọn đề tài: “thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông chiếu sáng đô thị”, để nghiên cứu Nội dung báo cáo chia thành phần sau: Lời nói đầu Chương : Tổng quan hệ thống đèn giao thông thực tế Chương 2: Tìm hiểu thiết bị hệ thống Chương : Tìm hiểu vi điều khiển PIC Chương : Xây dựng xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống đèn giao thông sử dụng PIC Kết luận hướng phát triển hoàn thiện đề tài Trong trình thực đồ án em nhận bảo hướng dẩn tận tình thầy cô khoa, đặc biệt bảo cô ThS.Hà Thị Kim Duyên Em xin chân thành cảm ơn bảo thầy cô Trong thực đề tài kiến thức hạn chế, em chưa có nhiều điều kiện để khảo sát thực tế, với khoang thời gian ngắn thực hiện, báo cáo em nhiều thiếu sót mong quý thầy cô xem xét đưa nhận xét, đóng góp bổ xung ý kiến để em khắc phục thiếu sót hoàn thiện mở rộng đề tài sau này… Em xin chân thành cảm ơn ! Ngày 18 tháng năm 2016 Sinh viên Lê Phú Hoàng Anh Chương 1: Tổng quan hệ thống đèn giao thông thực tế 1.1 Tổng quan hệ thống đèn giao thông Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, xã hội ngày văn minh đại, phát triển đô thị ngày lên Nhu cầu giao thông ngày trở nên cấp thiết, khu vực thành thị Do nhu cầu đời sống người, đặc biệt nhu cầu lại, loại phương tiện giao thông tăng cách chóng mặt riêng Việt Nam số lượng xe máy năm qua tăng cách đột biến, mật đọ xe lưu thông đường ngày nhiều, hệ thống đường xá Việt Nam nhiều hạn chế nên thường gây tượng kẹt xe, ách tắc giao thông, dặc biệt tai nạn giao thông ngày phổ biến trở thành mối hiểm họa cho nhiều người Vì lí luật giao thông đời đưa vào sử dụng cách lặng lẽ dần trở nên phổ biến Trong hệ thống đèn giao thông công cụ điều khiển giao thông công cộng thực tế hiệu có vai trò lớn việc đam bảo an toàn giảm thiểu tai nạn giao thông Hệ thống đèn giao thông xuất hầu hết giao lộ thành phố, đô thị có mật độ tham gia giao thông cao Hình 1.1: Hình ảnh đèn giao thông Hình 1.2: Hình ảnh đèn giao thông Hình 1.3: Hình ảnh đèn giao thông 1.2 Tổng quan hệ thống chiếu sáng đô thị Quá trình phát triển nhanh đô thị trọng tâm hiên lớn, hệ thống chiếu sáng phải phát triển để đáp ứng yêu cầu đặt Hiện nay, hệ thống chiếu sáng gặp nhiều bất cập, thành phố lớn trình phát triển đô thị nhanh Hệ thống chiếu sáng không đáp ứng kịp yêu câu nên để lại nhiều vân đê cân phải giải quyêt Vấn đề quản lý vận hành hệ thống chiếu sáng chưa tập trung, thiếu đồng bộ, trình vận hành bảo dưỡng sữa chữa nhiều thời gian Vì chi phí cho đội ngũ nhân viên bảo dưỡng sữa chữa tốn ảnh hưởng đến trình phát triển chung Vì thể vấn đề đặt cần phải xây dựng hệ thống chiếu sáng tập trung để trình vận hành hệ thống dễ dàng thuận lợi Hệ thống chiếu sáng điều khiển bật/tắt từ chiếu sáng dựa vào thời gian thực Do đó, thời gian bật tắt đèn ngày cố định mà mùa lại có thời gian sáng tối ngày khác nhau, trình thay đổi khó khăn phức tạp Thực tế dẫn đến hệ thống đèn chúngta bật lên sớm lên muộn, tắt sớm tắt muộn Điều làm ảnh hưởng đến sinh hoạt người dân thành phố Và nguy dẫn đến an toàn giao thông Điều đặt cho hệ thống chiếu sáng phải đáp ứng mặt thời tiết tửng mùa vùng miền mà có hệ thống chiêu sáng Mặt khác phát triển nhanh đô thị, đường xây dựng trình lắp đặt hệ thống đồng với hệ thống cũ khó khăn nhiều thời gian Không thể hệ thống chiếu sáng cũ bất cập trình thay sửa chữa dẫn đến chất lượng chiếu sáng nhiều nơi chưa đồng đều, nơi thiếu nơi thừa Hình 1.4: Hệ thống chiếu sáng cầu xung quanh hồ Hình 1.5: Hệ thống cột đèn chiếu sáng đoạn đường Chương : Tìm hiểu thiết bị hệ thống Hệ thống đèn giao thông hệ thống chiếu sáng đô thị gồm thành phần là: mạch điều khiển hệ thống cột đèn Hệ thống đèn giao thông đèn điều khiển giao thông gồm hai cột đèn lắp đặt hai đầu hai đường khác ngã tư Mỗi cột đèn gồm đèn đèn gồm: đèn xanh, đèn đỏ đèn vàng; đèn phụ đèn dùng điều khiển đường dành cho người bộ: đèn xanh người đèn đỏ người Ngoài ra, hệ thống đèn có hộp điều khiển từ phát tín hiệu điều khiển đèn Tín hiệu điều khiển đèn từ CPU thông qua cổng đến rơle, qua hệ thống dây nối đến đèn 2.1 Mạch điều khiển 2.1.1 Mạch dùng IC số Với mạch dùng IC số ưu điểm sau : - Tổn hao công suất bé, mạch dùng pin acquy - Giá thành rẻ - Mạch đơn giản dễ thực Song việc sử dụng kỹ thuật số khó khăn việc thay đổi chương trình Muốn thay đổi yêu cầu trương trình buộc lòng pải thay đổi phần cứng Do lần phải lắp ráp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều yêu cầu không thực nhờ phương pháp - Với phát triển ngành kĩ thuật số đặc biệt cho đời họ vi xử lí, vi điều khiển hay PLC giải bế tắc kinh tế mà phương pháp dùng IC số kết nối lại không thực 2.1.2 Vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lí − Ngoài ưu điểm liệt kê phương pháp dùng IC số phương pháp dùng kỹ thuật vi xử lý có ưu điểm sau: − Ta thay đổi chương trình cách linh hoạt việc thay đổi phần mềm phần cứng không thay đổi mà mạch dùng IC số thực mà thực cứng nhắc mà người công nhân khó tiếp cận, để nhằm − Sổ linh kiện để sử dụng mạch − Mạch đơn giản so với mạch dùng IC số Xong phần cứng Vi xử lý sử dụng CPU đơn chip mà nhớ Ram, Rom, timer, hệ thống ngắt Nên việc viết chương trình gặp nhiều khó khăn Do để khắc phục nhược điểm người ta thường dùng điều khiển 2.1.3 Điều khiển vi điều khiển Ngoài ưu điểm có hai phương pháp trên, phương pháp có ưu điểm sau: − Trong mạch sử dụng nhớ chương trình có quy mô nhỏ, tiện lợi mà vi xử lý không thực − Nó giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý giao tiếp giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi liệu từ song song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính − Do vi điều khiển có sử dụng timer, hệ thống ngắt, câu lệnh đơn giản nên việc lập trình đơn giản, dể thực − Phù hợp với kiến thức sinh viên 2.1.4 Điều khiển PLC - Với phương pháp điều khiển PLC co đặc điểm sau : - Làm việc chắn liên tục có tuổi thọ cao - Chức điều khiển thay đổi dễ dàng thiết bị lập trình (máy tính, hình) mà không làm thay đổi phần cứng yêu cầu thêm bớt thiết bị xuất nhập - Có thể làm việc nhiều điều kiện khác 10 b) Mạch điều khiển giao thông chay chế độ cao điểm (CĐ) Hình 31: Kết mô chế độ cao điểm c) Mạch điều khiển giao thông chay chế độ thấp điểm (TĐ) Hình 32: Kết mô chế độ thấp điểm 45 4.2.7 Code chương trình điều khiển //========================================================== ==================== // Mo ta phan cung : Dung PIC16F877A // -// #include #FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, LVP #use delay(clock=12000000) #include //cac khai bao ,dinh nghia chan vi dieu khien // //************************************ #byte PORTA = 0x05 //cac port tu portA den portE co dia #byte PORTB = 0x06 // chi tu 05h den 09h #byte PORTC = 0x07 #byte PORTD = 0x08 #byte TRISA = 0x85 //cac ghi trisA,B,C,D,E co dia chi #byte TRISB = 0x86 // tu 85h den 89h #byte TRISC = 0x87 #byte TRISD = 0x88 //************************************** #bit A5 = 0x05.5 // cac khai bao co tac dung thay the #bit A4 = 0x05.4 //cac bit tuong ung o cac port tuong ung #bit A3 = 0x05.3 //Trong chuong trinh chi can dung cac ki #bit A2 = 0x05.2 //nhu A5,C1,D4 de thay the cho cac #bit A1 = 0x05.1 //bit tuong ung nhu da khai bao #bit A0 = 0x05.0 //*************************************8 #bit B7 = 0x06.7 46 #bit B6 = 0x06.6 #bit B5 = 0x06.5 #bit B4 = 0x06.4 #bit B3 = 0x06.3 #bit B2 = 0x06.2 #bit B1 = 0x06.1 #bit B0 = 0x06.0 #bit C7 = 0x07.7 #bit C6 = 0x07.6 #bit C5 = 0x07.5 #bit C4 = 0x07.4 #bit C0 = 0x07.0 #bit C1 = 0x07.1 #bit C2 = 0x07.2 #bit C3 = 0x07.3 #bit D7 = 0x08.7 #bit D6 = 0x08.6 #bit D5 = 0x08.5 #bit D4 = 0x08.4 #bit D3 = 0x08.3 #bit D2 = 0x08.2 #bit D1 = 0x08.1 #bit D0 = 0x08.0 //cac chuong trinh dung chuong trinh// void program1(); void program2(); void normal(); //chuong trinh chay binh thuong(gio thap diem)// 47 void caodiem(); //chuong trinh chay gio cao diem // void freetime(); //chuong trinh chay gio ranh(ban dem)// void tach_led(); //chuong trinh tach lay phan chuc,phan don vi tu cac so dem giay // void quet_led(); //chuong trinh dua led cac segments led // void a_xanh(); //chuong trinh sang den do,xanh cua lan duong // void a_vang(); //chuong trinh sang den vang cua lan duong // void b_xanh(); //chuong trinh sang den do,xanh cua lan duong // void b_vang(); //chuong trinh sang den vang cua lan duong // //khai bao bien// int8 i,mode; int8 a,b; int8 chuca,dvia,chucb,dvib; int8 temp1,temp2,temp3,temp4; //ngat ngoai vi// #int_ext void ext_isr() { mode++; if (mode==2) mode=0; } //cac ham chuong trinh con// void tach_led() { chuca=a/10; //tach lay so hang chuc dvia=a%10; //tach lay so hang don vi chucb=b/10; dvib=b%10; } 48 void quet_led() { while(true) { for(i=0;i=9 && hr =7 && hr[...]... Đèn vàng sáng nhấp nháy - Bình thường: thời gian còn lại Làn 1: Đèn xanh 20s, đèn đỏ 30s, đèn vàng 3s Làn 2: Đèn xanh 27s, đèn đỏ 23s, đèn vàng 3s - Có 4 LED 7 đoạn đôi hiển thị thời gian đếm ngược - Hệ thống LED đơn hiển thị cho các đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ Hệ thống chiếu sáng đô thị là hệ thống đèn đường ở đây dùng led đơn được điều khiển tự động bật tắt theo thời gian thực: từ 17h30 đến 5h30 đèn. .. đèn sáng còn lại đèn tắt 4.1.2 Yêu cầu của bài toán thiết kế Trước tình hình phương tiện tham gia giao thông ngày càng tăng không ngừng và hệ thống giao thông nước ta ngày càng phức tạp Dẫn đến tình trạng ùn tắc và tai nạn giao thông ngày càng tăng Vì vậy để đảm bảo giao thông được an toàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu điều khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết. .. trên led 7 đoạn và tín hiệu đèn giao thông trên led đơn • Khối đầu vào: Gồm bàn phím để reset VĐK và module thời gian thực DS1302 34 • Khối điều khiển trung tâm: Điều khiển mọi sự hoạt động của hệ thống, thực hiện chương trình, xử lý các điều khiển vào/ra và truyền thông với các thiết bị bên ngoài • Khối giải mã: sử dụng IC74LS247 để thực hiện việc giải mã BCD sang thập phân và hiển thị các trạng thái... toán Hệ thống đèn giao thông của em thiết kế dành cho ngã tư Hoạt động theo các chế độ khác nhau trong ngày (giờ cao điểm, bình thường và thấp điểm), tựu động chuyển chế độ theo thời gian thực, hiển thị thời gian của các chế độ lên led 7 thanh - Cao điểm: từ 7h đến 9h và từ 17h đến 19h Làn 1: Đèn xanh 40s, đèn đỏ 50s, đèn vàng 3s Làn 2: Đèn xanh 47s, đèn đỏ 43s, đèn vàng 3s - Thấp điểm: Từ 23h đến 5h sáng. .. Khối hiển thị có chức năng đưa ra thông tin hiển thị tương ứng với trạng thái hiện thời của hệ thống Khối này gồm 2 phần: đèn hiển thị tín hiệu đèn giao thông và đồng hồ Đèn hiển thị tín hiệu đèn giao thông bao gồm: Đèn dành cho các phương tiện tham gia giao thông: xanh, đỏ, vàng Sử dụng led đơn 3 màu để hiển thị 36 ... bộ hệ thống và đảm bảo sự ổn định điện áp 4.2.2 Tìm hiểu chi tiết về các khối trong hệ thống 4.2.2.1 Module điều khiển trung tâm ử dụng vi điều khiển PIC16F877A Sơ đồ PIC16F877A Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC 16F877A: 40 pins 5 cổng vào ra số RA,RB,RC,RD,RE Như hình dưới: Hình 4.2: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A Đặc điểm của PIC 16F877A Công nghệ CMOS có đặc tính: công suất thấp, công nghệ... - Kết hợp với IC thời gian thực DS1302 để chạy tự động các chế độ theo giờ đã định - Và một số linh kiên điện tử khác như điện trở, tụ điện, thạch anh, nút nhấn 4.1.4 Giải pháp thiết kế - Thiết kế mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus 7 - Công cụ lập trình: phần mềm PIC C Compiler (CCS) 4.2 Thiết kế hệ thống 4.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống Trong đó: • Khối hiển thị: Hiển thị. .. điều khiển xuất nhập Thanh ghi TRISE : điều khiển xuất nhập PORTE và chuẩn giao tiếp PSP 3.2.3.5 PORTE PORTE (RPE) gồm 3 chân I/O Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng là TRISE Các chân của PORTE có ngõ vào analog Bên cạnh đó PORTE còn là các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP Các thanh ghi liên quan đến PORTE bao gồm: PORTE : chứa giá trị các chân trong PORTE TRISE : điều khiển xuất nhập và. .. bao lâu [3] 2.2.3 Đèn đếm lùi Đèn đếm lùi là loại đèn lắp đặt bổ sung bên cạnh đèn tín hiệu chính Đèn đếm lùi được hiển thị bằng một con số đếm ngược với những màu sắc khác nhau Khi đèn đếm đến "0" là lập tức chuyển màu đèn chính Đèn đếm lùi có thể có số 0 trước hàng đơn vị hoặc không có 2.2.4 Đèn dành cho người đi xe đạp (đèn phụ bổ sung) Đèn giao thông cho người đi xe đạp là loại đèn dành cho xe đạp... điều khiển PIC 3.1 Tổng quan về PIC 3.1.1 PIC là gì ? PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là“máy tính thông minh khả trình"do hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển đầu tiên của họ: PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vì cho vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên dòng vi điều