Luận văn tốt nghiệp “ thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển”

Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử N ti: Thit k v ch to h thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t lp trỡnh bng vi iu khin Ging viờn hng dn : Nguyn Trung Thnh Sinh viờn thc hin Trn ụng : Nguyn Vn ong Nguyn Huy Ton Lp : -TK5.1 Hng yờn ngy .thỏng nm 2010 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử XẫT V I A IO VI D Hng Yờn, ngy thỏng nm 2010 Ging viờn hng dn Nguyn Trung Thnh Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử M L NHN XẫT V NH GI CA GIO VIấN HNG DN MC LC LI NểI U Phn I: GII THIU CHUNG I TNG QUAN V H THNG IU KHIN TN HIU GIAO THễNG Yờu cu v mc ớch ca h thng iu khin tớn hiu giao thụng Mt s h thng iu khin tớn hiu giao thụng 2.1 H thng iu khin tớn hiu giao thụng u tiờn cho ngi i b 2.2 H thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t 2.3 H thng iu khin giao thụng cho ngó ba 10 II PHN TCH LA CHN PHNG N IU KHIN 11 Mch dựng IC s 11 iu khin bng vi iu khin 12 Vi vi mch dựng k thut vi x lý 12 iu khin bng PLC 13 III CC TIấU CHUN LA CHN B VI IU KHIN 13 IV LED ON V LED N 15 Cỏc khỏi nim c bn 15 Kt ni vi vi iu khin 18 V GIAO TIP VI IU KHIN VI LED ON 21 VI KHI GII M 22 VII GII THIU CHUNG CU TRC B VI IU KHIN 24 Túm tt v lch s ca AT89C51 24 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử S chõn tớn hiu ca 80C51/AT89C51 27 Cỏc ghi chc nng c bit 29 Phn II: THIT K PHN CNG V CHNG TRèNH IU KHIN 43 I S nguyờn lý theo tng 43 Khi hin th 43 Khi tớn hiu iu khin 44 Khi iu khin ốn 45 II S mch nguyờn lý chung 46 III Chng trỡnh iu khin 47 Phn III: PHN TNG KT 53 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử LI ểI Vi thi i phỏt trin nh ngy thỡ giao thụng ngy cng c trỳ trng Cỏc phng tin tham gia giao thụng cng gia tng khụng ngng v h thng giao thụng ngy cng phc Vỡ vy m bo c s an ton tham gia giao thụng thỡ vic s dng cỏc h thng tớn hiu iu khin v phõn lung ti cỏc nỳt giao thụng l rt cn thit Qua thc t chỳng em nhn thy ny l rt sỏt thc Hn na l chỳng em ó c trang b nhng kin thc quỏ trỡnh nghiờn cu v hc ti trng chỳng em ó chn ti Thit k v ch to h thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t lp trỡnh bng vi iu khin Trong sut quỏ trỡnh thc hin ti chỳng em ó nhn c s hng dn tn tỡnh ca thy Nguyn Trung Thnh v cỏc thy cụ khoa in- in t Chỳng em xin chõn thnh cỏm n cỏc thy cụ Tuy nhiờn quỏ trỡnh thc hin ỏn kin thc hiu bit cũn hn hp cng nh chỳng em cha cú nhiu iu kin kho sỏt thc t nhiu, thi gian lm ỏn khụng di vy ỏn ca chỳng em cng khụng th trỏnh c nhng thiu sút Chỳng em rt mong thy cụ v cỏc cỏc bn úng gúp v b sung ý kin ỏn ca chỳng em thờm hon thin hn Chỳng em xin chõn thnh cỏm n! Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Phn I: II T I I T Q A V T I K I T I IAO THễNG ờu cu v mc ớch ca h thng iu khin tớn hiu giao thụng Trc tỡnh hỡnh phng tin tham gia giao thụng ngy cng gia tng khụng ngng v h thng giao thụng ngy cng phc Chớnh lý ny ó dn n tỡnh trng ựn tc v tai nn giao thụng ngy cng gia tng Vỡ vy m bo giao thụng c an ton v thụng sut thỡ vic s dng cỏc h thng tớn hiu iu khin v phõn lung ti cỏc nỳt giao thụng l rt cn thit Vi tm quan trng nh vy h thng iu khin tớn hiu giao thụng cn m bo nhng yờu cu sau: - m bo quỏ trỡnh hot ng mt cỏch chớnh xỏc v liờn tc - tin cy cao - m bo lm vic n nh, lõu di Mt s h thng iu khin tớn hiu giao thụng 2.1 thng iu khin tớn hiu giao thụng u tiờn cho ngi i b H thng hot ng nh sau: - trng thỏi bỡnh thng ốn bỏo trờn tuyn ng ụ tụ luụn trng thỏi xanh - Khi ngi i b mun qua ng, ngi i b phi nhn vo nỳt nhn nm trờn ct ốn dnh cho ngi i b Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử - Sau nhn nỳt xin ng h thng ốn bỏo trờn tuyn ng c mụ t bng gin thi gian Xanh ôtô Vàng ôtô t t t Đỏ ôtô Xanh Đỏ sau 2.2 t t thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử A B D C H thng cú hot ng nh sau: Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Xanh A, C 25S 7S 25S 7S t Vàng 5S 2S A ,C Đỏ A, C Đỏ B, D Xanh B,D t 9S 30S 30S 9S 30S 9S t t 25S 7S t Vàng B,D Đỏ A , C Xanh A , C Đỏ B ,D Xanh B , D 5S2S t 30S 30S9S t 30S t 30S t 30S 30S t Ta gi s rng xột ch ban ngy ti thi im ban u ốn xanh ti v trớ A v C sỏng cho phộp cỏc phng tin v ngi i b i theo chiu t A sang C v ngc li ng thi lỳc ny ốn ti cỏc v trớ B v D sỏng khụng cho cỏc phng tin lu i theo chiu t B sang D v ngc li Sau mt khong thi gian Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử ốn xanh ti v trớ A v C v ốn ti B v D tt ng thi ốn vng ti cỏc v trớ sỏng v ốn ti v trớ dnh cho ngi i b nhp nhỏy sau mt khong thi gian ốn vng tt ốn vng ti v trớ A v C sỏng ốn xanh ti v trớ B v D sỏng lỳc ny xanh cho ngi i b ti A v C sang, cho ngi i b ti B v D sỏng Sau ti B v D sỏng Sau ti A v D v xanh ti B v D tt ốn vng li sỏng ch ban ờm ch cú ốn vng Gin thi gian c mụ t nh sau 2.3 thng iu khin giao thụng cho ngó ba A B C H thng hot ng nh sau: Gi s xột ch ban ngy ti thi im ban u ốn xanh ti v trớ A v B ang sỏng cho phộp cỏc phng tin i thng t A v B theo C ng thi lỳc ny ốn ti cỏc v trớ C sỏng khụng cho phộp xe lu thụng theo chiu t C sang ng A v B Sau khong thi ốn ti A v B sỏng, khụng cho phộp phng tin i thng t A v B, ng thi ốn xanh ti v trớ C sỏng cho phộp phng tin i vo C v i t C sang ng A v B Trong quỏ trỡnh chuyn t ốn xanh sang 10 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử đặt Timer) bit UART Fosc /64 Fosc /32 1 bit UART Có thể thay đổi đặt (đ-ợc Timer) Bảng 3.5 Chọn Mode SCON SM2: Cho phép truyền tin đa xử lý, thể Mode chế độ 3, đặt SM2 = RI không đ-ợc kích hoạt bit liệu thứ (RB8) nhận đ-ợc giá trị Mode 1, SM2=1 RI không đ-ợc kích hoạt bit dừng có hiệu lực không đ-ợc nhận chế độ 0, SM2 nên REN: Cho phép nhận nối tiếp Đ-ợc đặt xoá phần mềm phép không cho phép nhận TB8: Là bit liệu thứ mà đ-ợc truyền Mode Đ-ợc đặt xoá phần mềm 41 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử RB8: Là bit liệu thứ đ-ợc nhận Mode Mode 1, SM2=0 RB8 bit dừng đ-ợc nhận Mode 0, RB8 không đ-ợc sử dụng TI: Cờ ngắt truyền Đ-ợc đặt phần cứng cuối thời điểm bit thứ Mode 0, đầu thời điểm bit dừng Mode khác trình truyền nối tiếp nào, phải đ-ợc xoá phần mềm RI: Cờ ngắt nhận Đ-ợc đặt phần cứng cuối thời điểm bit thứ Mode 0, thời điểm bit dừng Mode khác trình nhận nối tiếp (trừ tr-ờng hợp ngoại lệ, xem SM2), phải đ-ợc xoá phần mềm 42 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Phn II: THIT K PHN CNG V CHNG TRèNH IU KHIN I S nguyờn lý theo tng Khi hin th IC 89C51 IC gii mó led Led 43 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Khi tớn hiu iu khin Tớn hiu IC 89C51 44 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Khi iu khin ốn IC 89C51 Led n 45 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử II S mch nguyờn lý chung Nguyờn lý hot ng: Khi IC 89C51 c ng chng trỡnh s t ng iu khin m lựi mc nh: - ốn sỏng 10s - ốn xanh sỏng 5s - ốn vng sỏng 5s 46 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử IC89C51 t ng a d liu cho IC gii mó hin th LED ng thi i tớn hiu iu khin t bờn ngoi iu khin thi gian m lựi ta chn cụng tc SW2 sang mc sau ú n nỳt iu khin thi gian tng thi gian m lựi lờn, ri chuyn SW2 v li mc thc hin iu khin Cụng tc SW1 iu khin ch ban ngy v ban ờm: - SW1=1: ch ban ngy - SW1=0: ch d ban ờm III hng trỡnh iu khin $include(reg51.inc) org 0000h mov r3,#59h mov r4,#10 mov dph,#03h kiemtra: jb p0.1,nhapdulieu jnb p0.0,buoidem jmp duongso1 nhapdulieu: mov dph,#03h mov dpl,#59h mov r4,#10 x1: jnb p0.1,kiemtra 47 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử mov a,#0 movc a,@a+dptr mov p1,a mov a,#5 movc a,@a+dptr mov p3,a jb p0.2,x1 inc r4 dec dpl mov r3,dpl x2: jnb p0.2,x2 jmp x1 buoidem: jb p0.0,kiemtra jb p0.1,kiemtra mov p1,#00h mov p3,#00h mov p2,#0bbh acall delay mov p2,#0ffh acall delay jmp buoidem 48 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử duongso1: mov p2,#6dh mov a,r4 mov r6,a mov r5,#5 mov dpl,r3 w1: jnb p0.0,kiemtra jb p0.1,nhapdulieu mov a,#0 movc a,@a+dptr mov p1,a cjne r6,#5,w2 setb p2.7 clr p2.6 mov p3,a acall delay inc dptr djnz r5,w1 jmp duongso2 w2: mov a,#5 49 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử movc a,@a+dptr mov p3,a acall delay inc dptr dec r6 jmp w1 duongso2: mov p2,#0d6h mov a,r4 mov r6,a mov r5,#5 mov dpl,r3 w3: jnb p0.0,kiemtra jb p0.1,nhapdulieu mov a,#0 movc a,@a+dptr mov p3,a cjne r6,#5,w4 setb p2.3 clr p2.2 mov p1,a acall delay inc dptr 50 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử djnz r5,w3 jmp duongso1 w4: mov a,#5 movc a,@a+dptr mov p1,a acall delay inc dptr dec r6 jmp w3 delay:mov r7,#20 mov tmod,#01h lap: mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h setb tr0 jnb tf0,$ clr tr0 clr tf0 djnz r7,lap ret org 300h DB 99h,98h,97h,96h,95h,94h,93h,92h,91h,90h DB 89h,88h,87h,86h,85h,84h,83h,82h,81h,80h DB 79h,78h,77h,76h,75h,74h,73h,72h,71h,70h 51 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử DB 69h,68h,67h,66h,65h,64h,63h,62h,61h,60h DB 59h,58h,57h,56h,55h,54h,53h,52h,51h,50h DB 49h,48h,47h,46h,45h,44h,43h,42h,41h,40h DB 39h,38h,37h,36h,35h,34h,33h,32h,31h,30h DB 29h,28h,27h,26h,25h,24h,23h,22h,21h,20h DB 19h,18h,17h,16h,15h,14h,13h,12h,11h,10h DB 09h,08h,07h,06h,05h,04h,03h,02h,01h,00h end 52 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử Phn III: P T KT Trong thi gian thc hin ti, vi s ch bo giỳp tn tỡnh ca thy Cụng Thng, n ti: k v ch to h thng iu khin tớn hiu giao thụng cho ngó t lp trỡnh bng vi iu khin ó c hon thnh Chỳng em ó c gng dng nhng kin thc ó c hc gii quyt nhng yờu cu ca ti Tuy nhiờn thi gian v kin thc cũn hn ch nhiu nờn quỏ trỡnh thc hin cũn nhng thiu xút hn ch Chỳng em rt mong nhn c ý kin v gúp ý ca cỏc thy cụ khoa v ý tng thit k cng nh mụ hỡnh sn phm cu chỳng em sn phm c hon thin hn Cui cựng chỳng em xin cm n quý thy cụ ó to iu kin tt nht chỳng em cú th hon thnh ti thi gian sm nht Hng Yờn, ngy thỏng nm 2010 Nhúm sinh viờn thc hin 53 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử 54 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton Tr-ờng ĐHSPKT H-ng Yên Đồ An chuyên ngành Khoa Điện - Điện Tử 55 Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton