ĐỒ án đèn GIAO THÔNG AT89C51

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.. Tr

SVTH: Trang 1

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

Chế độ bình thường:Đèn xanh sáng(20s),đèn đỏ sáng(24s)

Chế độ cao điểm :(6h,7h,11h,12h,16h,17h và18h) Đèn xanh sáng (30s),đèn đỏ sáng (34s) Chế độ thấp điểm:(22h30 – 5h) Đèn vàng nhấp nháy

- Dùng các led đơn đỏ xanh vàng tại đường 1 và đường 2,

+Hiển thị led 7 đoạn đếm ngược thời gian ở 2 ngã đường

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 cơ 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:

 Giới thiệu đề tài

 Quá trình thực hiện

Phân tích về yêu cầu của đồ án và các giải pháp đưa ra để thực hiện

- Chương I: Giới thiệu các linh kiện và cách sử dụng của từng linh kiện, đặc biệt về

IC lập trình 89C51

- Chương II: Thiêt kế

- Chương III: Mạch cứng của mạch ,Giải thuật và chương trình

- Chương VI: 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 em có

QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1/ Giới thiệu:

- Các chế độ hoạt động trong ngày: (chế độ cao điểm,chế độ thấp điểm, chế độ bình thường hiển thị thời gian của các chế độ lên led 7 đoạn.)

 Có 8 led 7 đoạn:

SVTH: Trang 2

 8 led hiển thị đếm ngược thời gian ở 2 ngã đường

 Hệ thống led đơn hiển thị cho các đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ tại các ngã tư thực

1.2/ Các linh kiện sử dụng:

1.2.1.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

Sơ đồ chân Vi Điều Khiển:

* 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 )

SVTH: Trang 3

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 địachỉ 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 ngoàicó 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

Khi lập trình, Port 2 dùng làm 8 bit địa chỉ cao hay một số tín hiệu điều khiển

- Port 3 (chân 10 – 17): là port có 2 chức năng:

Chức năng I/O

Chức năng khác: ta có bảng chức năng của từng chân sau

Nguồn:

Chân 40: VCC = 5V ± 20%

Chân 20: GND

PSEN (Program Store Enable):

PSEN (chân 29) cho phép đọc bộ nhớ chương trình mở rộng đối vớicác ứng dụng sử dụng ROM ngoài, thường được nối đến chân OC (Output Control) của ROM để đọc các byte mã lệnh PSEN sẽ ở mức logic 0 trong thời gian AT89C51 lấy lệnh Trong quá trình này, PSEN

sẽ tích cực 2 lần trong 1 chu kỳ máy

Mã lệnh của chương trình được đọc từ ROM thông qua bus dữ liệu(Port0) và bus địa chỉ (Port0 + Port2) Khi 8951 thi hành chương trình trong ROM nội, PSEN sẽ ở mức logic 1 ALE/PROG (Address Latch Enable / Program):ALE/PROG (chân 30) cho phép tách các đường địa chỉ và dữ liệu tại Port 0 khi truy xuất bộ nhớ ngoài ALE thường nối với chân Clock của IC chốt (74373, 74573) 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 8Eh lên1

Khi đó, ALE chỉ có tác dụng khi dùng lệnh MOVX hay MOVC Ngoài ra, chân này còn được dùng làm ngõ vào xung lập trình cho ROM nội ( PROG) EA /VPP (External Access)

SVTH: Trang 4

EA (chân 31) dùng để cho phép thực thi chương trình từ ROM ngoài Khi nối chân 31 với Vcc, AT89C51 sẽ thực thi chương trình từ ROM nội (tối đa 8KB), ngược lại thì thực thi từ ROM ngoài (tối đa 64KB) Ngoài ra, chân EA được lấy làm chân cấp nguồn 12V khi lập trình cho ROM RST (Reset): RST (chân 9) cho phép reset AT89C51 khi ngõ vào tín hiệu đưa lên mức 1 trong ít nhất là 2 chu kỳ máy

XTAL1,XTAL2: Ngõ vào và ngõ ra bộ dao động, khi sử dụng có thể chỉ cần kết nối thêm thạch anh và các tụ như hình vẽ trong sơ đồ Tần số thạch anh

thường sử dụng cho AT89C51 là 12Mhz

Chu kì máy (TM) = 1 / (fOSC/12) = 12 / fOSC

Nếu tần số thạch anh là 12Mhz thì số chu kì máy bằng 1us

Sơ đồ mạch reset có thể mô tả như sau:

SVTH: Trang 5

Thanh ghi quan trọng nhất là thanh ghi bộ đếm chương trình PC được Reset tại

địa chỉ 0000H.Khi ngõ vào RST xuống mức thấp, chương trình luôn bắt đầu tại địa chỉ 0000H của bộ nhớ chương trình Nội dung của RAM trên chip không bị thay đổi bởi tác động của ngõ vào Reset

1.2.2/ Transistor điều khiển và khuyêch đại: A1015

/ Mô phỏng BJT:

+Transistor được sử dụng ở chế độ bão hòa

+Ta sử dụng cực B của transistor để điều khiển các linh kiện

+Nếu dòng Ib=0 thì Vbe bị phân cực ngược dẫn đến transistor bị phân cực ngược tắt

1.2.3/ Led 7 đoạn ( 7 segment):

dòng cần thiết để led sáng : tối thiểu là 10mA

* Sơ đồ cấu tạo chân của led 7 đoạn:

SVTH: Trang 6

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ

2.1/ Sơ đồ khối :

2.2/ Chức năng thực hiện từng khối:

2.2.1/ 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 hoạt động như đường xuất nhập hoặc như đường diều khiển hoặc là thành phần của các bus dữ liệu và bus dịa chỉ Mặt khác khối này nó được lập trình để điều khiển các khối con của mạch

2.2.2/ Khối hiển thị thời gian đếm ngược trên led 7 đoạn và hiển thị led đơn :

Các led 7 đoạn lấy dữ liệu từ port 0(P0)

Khối hiển thị đếm ngược led 7 đoạn: hiển thị thời gian , được hiển thị trên led 7 đoạn, các chân của led được nối thông qua một điện trở thanh để nối với IC vi điều khiển Việc giải mã nhị phân sang led 7 đoạn đều được thực hiện trên vi điều khiển

Led 7 đoạn được nối theo kiểu anode chung Nghĩa là : chân E của transistor được nối lên nguồn Led hoạt động với dòng tối thiểu là 20mA

SVTH: Trang 7

Sử dụng port (P2): P0.0, P0.1, P0.2, P0.3, P0.4,P0.5,P0.6,P0.7 điều khiển hoạt động thông qua các transistor PNP A1015 điều khiển hoạt động ở chế độ bão hòa cung cấp dòng cho led sáng Transistor PNP A1015 được nối với port (P2) của vi điều khiển có chức năng

khuyếch đại dòng cho led hoạt động bình thường thông thường ta chọn hệ số khuyếch đại β

= (40÷100).Vì vậy ta cần tính các giá trị điện trở như sau:

Dòng điện nhỏ nhất mà một led đơn có thể sáng là 10mA và dòng giới hạn là: 20mA

Khi một led sáng thì nó sẽ mất một điện áp là 2V trên 1led

Từ đó , để tất cả 7 thanh led 7 đoạn sáng cùng một lúc thì dòng Ic=7*15mA=105mA

Ta có:

5= Vd+Ic*R2

⇒ R2= (5-Vd) / Ic=(5-2) / 105=286 Ohm

Chọn R2=220(Ohm)

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 led đơn: báo hiệu các đèn xanh, vàng, đỏ ở ngã tư

+ P3.0: Nối với đèn đỏ ở đường bên 2

+ P3.1: Nối với đèn xanh ở đường bên 2

+ P3.2: Nối với đèn vàng ở đường bên 2

+ P3.3 : Nối với đèn đỏ ở đường bên 1

+ P3.4 : Nối với đèn xanh ở đường bên 1

+ P3.5 : Nối với đèn vàng ở đường bên 1

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

R=V/I = 5/15mA =333 Ohm Chọn R = 330 Ohm

Vì led đơn có dòng hoạt động khoảng 10mA trở lên nên ta có thể chọn điện trở R sao cho phù hợp

Nguồn được cấp Vcc = +5V

Điện áp phân cực thuận của các Led :

+ Led xanh: Vx= 2V -2.8V

+ Led vàng: Vv= 2V- 2.5V

+ Led đỏ:Vd= 1.4V- 1.8V

SVTH: Trang 8

2.2.3/ Khối nút nhấn: Để chọn 3 chế độ hoạt động của mạch

Được nối với port 1(P1)

Nút 1 nối với P1.0 chế độ cao điểm

Nút 2 nối với P1.1 chế độ bình thường

Nút 3 nối với P1.2.chế độ thấp điểm

2.2.4/ Khối nguồn: Cung cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển hoạt động theo yêu cầu đề tài ở đây ta tạo ra nguồn 5v cấp cho vi điều khiển

CHƯƠNG III PHẦN CỨNG CỦA MẠCH,SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH

D2

v ang1

D1

do1

R20

330

J3

3 1

3

5

7

VCC

D3

xanh1

D6

xanh2

D5

v ang2 R22

330

R17

330

R19

330

R18

330

D4

do2 R21

330

J1

PORT 1

1 2 4 5 7

SW3

BUTTON

SW2

BUTTON

SW1

BUTTON

0

D1

RB157

2

3

D2 LED

0

0

C2 1000uF

0

J1

HEADER 2

1

0

1N4007 DIODE

0

C4 10uF C1

104

C3 104

0

R1 330

0

J2

HEADER 2

1

U1 LM7805C

SVTH: Trang 9

3.1/ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

3.2/ SƠ ĐỒ LAYOUT

D2

v ang1

Q8

R11

R

Q7

R2 R

D1

do1

R20

330

J3

1

3

5

7

VCC

U8

7 4 1 10 5

a c e f g

U3

7 4 1 10 5

a c e f g

Q4 R4 R

D3

xanh1

Q6

J1

PORT 1

1 3 5 7

D6

xanh2

R13

R

U7

7 4 1 10 5

a c e f g

SW3

BUTTON

VCC

Q5

R16

R R7

R

J0

1

3

5

7

R6 R

D5

v ang2

VCC

R22

330

J2

PORT 2

R10

R R1

R

U4

7 4 1 10 5

a c e f g

R15

R

R17

330

U6

7 4 1 10 5

a c e f g

R8 R

U5

7 4 1 10 5

a c e f g

R19

330

U2

7 4 1 10 5

a c e f g

R12

R

R18

330

R9

R

R14

R

Q3

D4

do2

Q2

R5 R

R21

330

SW2

BUTTON

U1

7

4

1

10

5

a

c

e

f

g

SW1

BUTTON

Q1

R3 R

J28

CON2

1

SVTH: Trang 10

3.3/ 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 và thực hiện

việc quét led để lần lượt được tích cực nhờ vào port P0 của vi xử lí Đồng thời sẽ hiện số giây

đếm ngược ở 2 ngã đường theo chế độ mặc định số giây đếm ngược ở 2 ngã đường lúc này

là bằng nhau (đỏ 25s, vàng 5s, và xanh là 20s)

3.4/ SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT

Chương trình chính:

S S

Đ Đ Đ

3.5/ CHƯƠNG TRÌNH

MAIN:

SETB P2.0

Start

Xác lập thông số ban đầu P2 = 0FFH

P3 = 3FH P1 = 07H

Chế độ cao điểm Chế độ bình thường Chế độ thấp điểm

SVTH: Trang 11

SETB P1.1

SETB P1.2

JM P CHEDOCAODIEM

FIM 2: JB P1.1,FIM3

JM P CHEDOBINHTHUONG

FIM 3: JB P1.2,FIM1

JM P CHEDOTHAPDIEM

CHEDOCAODIEM : ;TUYEN DUONG 1

LOOP1: CLR P3.3 ;BAT XANH 1

CLR P3.2 ;BAT D0 2

DEC 45H

DEC 47H

INC R1

SVTH: Trang 12

HIENTHI_1:

DISLAY1:

HIENTHI_2:

DISLAY2:

SVTH: Trang 13

HIENTHI_3:

DISLAY3:

MOV P0,41H

HIENTHI_4:

DISLAY4:

HIENTHI_5:

SVTH: Trang 14

DISLAY5:

SETB P2.3

HIENTHI_6:

MOVC A,@A+DPTR

DISLAY6:

CLR P2.4

CLR P2.0

ACALL DELAY

SETB P2.4

MABCD1:

CHEDOBINHTHUONG: ;TUYEN DUONG 1

LOOP2: CLR P3.3 ;BAT XANH 1

MOV 46H,#24

LPP: CALL HIENTHI_11 ;30S

SVTH: Trang 15

LPP1: CALL HIENTHI_22 ;3S

;TUYEN DUONG 2

LPP2: CALL HIENTHI_44 ;30S

LPP3: CALL HIENTHI_66 ;3S

HIENTHI_11:

DISLAY11:

SVTH: Trang 16

HIENTHI_22:

DISLAY22:

HIENTHI_33:

DISLAY33:

SVTH: Trang 17

HIENTHI_44:

DISLAY44:

HIENTHI_55:

DISLAY55:

HIENTHI_66:

SVTH: Trang 18

DISLAY66:

MABCD11:

DELAY:

CHO: JNB TF0,CHO

DELAY1:

LAP: CALL DELAY

LED7SEG:

CHƯƠNG VI/ KẾT QUẢ

4.1/ƯU NHƯỢC ĐIỂM:

*ưu điểm:

+ Ta có thể áp dụng mạch này vào thực tế 1 cách dễ dàng và thay đổi được các chế

độ hoạt động của mạch để phù hợp với cuộc sống hơn

+ Mạch được thiết kế theo hoạt động đúngchế độ hoạt động trong ngày

+ Việc thiết kế mạch đơn giản và ít tốn chi phí

*khuyết điểm:

+ Mạch thiết kế chưa tối ưu

4.2/ HƯỚNG PHÁT TRIỂN:

SVTH: Trang 19

+ Mạch có thể hoạt động tốt hơn nếu như ta gắn thêm đồng hồ thời gian thực

+ Mạch này chưa thay đổi được số giây ở đường ưu tiên khi ta điều khiển bằng tay

nên ta có thể xây dựng thêm vấn đề này để mạch hoàn thiện hơn

+ Việc hoàn thành mạch có thể được xây dựng theo nhiều chương trình khác nhau,

và rút gọn hơn

4.3/ TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1/ Giáo trình vi điều khiển - Tống Văn O n – Trường đại học bách khoa thành phố HCM Danh mục hình ảnh

Hình 1: sơ đồ khối AT89c51

Hình 2: hình ảnh thực tế của AT89c51

Hình 3: sơ đồ chân AT89c51

Hình 4: sơ đồ chân RST

Hình 5: mạch tần số dao động thạch anh

Hình 6: sơ đồ nút reset

Hình 7: hình transistor A1015 thực tế

Hình 8: hình mô phỏng transistor A1015

Hình 9: led 7 đoạn

Hình 10: hình ảnh thực tế led 7 đoạn

Hình 11: sơ đồ khối hiển thị led 7 đoạn

Hình 12: sơ đồ khối hiển thị led đơn

Hình 13: sơ đồ khối nút nhấn

Hình 14: sơ đồ khối nguồn

Hình 15: mạch thi công

Hình 16: sơ đồ chân của mạch

PHỤ LỤC

Đề tài:

Lời cảm ơn:

Phần I: Nhận xét của giáo viên: 3

I/ Nhận xét của giáo viên hướng dẫn: 3

II/ Nhận xét của giáo viên phản biện: