Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xã hội ngày càng văn minh, hiện đại và mạnh mẽ của kinh tế như hiện nay. Các hệ thống điện tử rất đa dạng và đang thay thế các công việc hàng ngày của con người từ những công việc đơn giản đến phức tạp. Cùng với đó là vấn đề giao thông đang là một bài toán khó, một vấn đề phức tạp và khó giải quyết đòi hỏi nhiều nghành, nhiều cấp phải quan tâm và tìm ra các hướng giải quyết để làm giảm bớt những khó khăn đó cũng như làm cho việc lưu thông trên các tuyến đường được thông thoáng và giảm thiểu tại nạn. Nhận thấy đây là vấn đề sát thực với những kiến thức đã trang bị trong quá trình học tập và nghiên cứu, em đã lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu họ vi điều khiển 8051, xây dựng hệ thống điều khiển đèn giao thông” để làm đồ án tốt nghiệp.
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: Tìm hiểu họ vi điều khiển 8051, xây dựng hệ thống điều khiển đèn giao thông Sinh viên thực : Phạm Văn Hưng Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Ngọc Hoan Thái Nguyên, Tháng 9/2014 Giới Thiệu Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, xã hội ngày văn minh, đại mạnh mẽ kinh tế Các hệ thống điện tử đa dạng thay công việc hàng ngày người từ công việc đơn giản đến phức tạp Cùng với vấn đề giao thông toán khó, vấn đề phức tạp khó giải đòi hỏi nhiều nghành, nhiều cấp phải quan tâm tìm hướng giải để làm giảm bớt khó khăn làm cho việc lưu thông tuyến đường thông thoáng giảm thiểu nạn Nhận thấy vấn đề sát thực với kiến thức trang bị trình học tập nghiên cứu, em lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu họ vi điều khiển 8051, xây dựng hệ thống điều khiển đèn giao thông” để làm đồ án tốt nghiệp Nội dung đề tài Tổng quan đèn giao thông Khảo sát vi điều khiển 8051 Xây dựng mô hình điều khiển đèn tín hiệu giao thông Chương I : Tổng quan đèn giao thông Giới thiệu đề tài Đèn tín hiệu giao thông đường thiết bị dùng để điều khiển giao thông giao lộ có lượng phương tiện lưu thông lớn (thường ngã ba, ngã tư đông xe qua lại) Đây thiết bị quan an toàn cho phương tiện mà giúp giảm ùn tắc giao thông vào cao điểm Nó lắp tâm giao lộ vỉa hè Đèn tín hiệu hoạt động tự động hay cảnh sát giao thông điều khiển Phương pháp nghiên cứu Cách thức tiến hành nghiên cứu dựa hiểu biết vi điều khiển 8051, kiến thức học từ môn “ kỹ thuật lập trình nhúng” Cùng với hướng dẫn GVHD tận dụng nguồn thông tin Internet Đèn tín hiệu thiết bị quan trọng đảm bảo an toàn cho người phương tiện tham gia giao thông mà giúp giảm thiểu ách tắc giao thông nơi có mật độ giao thông cao vào cao điểm Nguyên lý hoạt động Mạch đèn giao thông hoạt động dựa nội dung lập trình cho AT89C51, có tác động từ nút điều khiển mạch hoạt động theo thời gian yêu cầu AT89C51 đưa liệu đến LED xanh, đỏ, vàng để điều khiển LED đóng, mở Ngoài ra, xuất liệu đến bit để điều khiển LED đoạn LED đoạn nhận liệu từ vi điều khiển trung tâm để thực việc đếm lùi thời gian Chúng ta sử dụng ngắt ngắt để điều khiển đèn tín hiệu giao thông tay cài đặt thời gian cho đèn(Xanh, đỏ, vàng) Như mạch bắt đầu thực đếm lùi, trục lộ bên đèn xanh vàng sáng trục lộ bên đèn đỏ sáng ngược lại Bộ phận điều khiển AT89C51 nút nhấn Tùy theo thời gian yêu cầu mà ta điều khiển trục giao thông sáng AT89C51 xuất cổng I/O xung mức cao mức thấp để điều khiển bit từ điều khiển đèn thị Khi AT89C51 nhận tín hiệu điều khiển từ phím nhấn, quét tím chương trình mã hóa phù hợp với tín hiệu điều khiển để hoạt động Vấn đề điều khiển hệ thống tín hiệu Mật độ giao thông phát triển mạnh mẽ đô thị lớn đòi hỏi hệ thống điều khiển giao - thông phải xác, đơn giản, hiệu cao Hệ thống đèn giao thông hai pha phần đáp ứng yêu cầu Mỗi pha gồm đèn: Xanh-Đỏ-Vàng điều khiển phương tiện giới Hoạt động pha sau: Đèn xanh: cho phép phương tiện tham gia giao thông Đèn vàng: thông báo cho phương tiện giảm tốc độ, chuẩn bị dừng lại Đèn đỏ: phương tiện phải dừng lại Chương II: Khảo sát vi điều khiển 8051 Tổng quát - KB EPROM bên - 128 Byte RAM nội - Port xuất /nhập I/O bít - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu ngoại - Xử lí Boolean (hoạt động bít đơn) - 210 vị trí nhớ định vị bít Hình dạng AT89C51 - chu kì máy (4 μs thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân chia - Có chế độ nghỉ (Low – power Idle) chế độ nguồn giảm (power down) Ngoài số IC khác họ MCS – 51 có thêm định thời thứ 256 byte RAM nội Sơ đồ khối chân Sơ đồ khối họ vi điều khiển 8051 - Interrupt Control: điều khiển ngắt - Other Register: ghi khác - 128 byte Ram - Bộ định thời: 0, 1, - CPU: đơn vị điều khiển trung tâm - Oscillator: mạch dao động - Bus Control: điều khiển Bus - Input/output: chân vào - Serial port: cổng nối tiếp - INT1/INT0: ngắt 1/0 Led đơn Các led lập trình sáng theo thứ tự thời gian khác để điều khiển giao thông đường giao Tụ Chức năng: Lọc nhiễu cho dao động thạch anh tụ gốm 33pF nối đầu với chân thạch anh, đầu lại đấu Mass Công tắc Reset Khởi động lại trình hoạt động mạch Diot Ngoài mạch có thêm diot dùng để bảo vệ mạch người sử dụng vô tình cắm ngươc nguồn.Và LM7805 để mạch co thể hoạt động với dải điện áp lớn bảo vệ người sử dụng cắm nguồn điện áp lớn đện áp cho phép.Vì qua kinh nghiệm thực tế mạch hay bị hỏng vi điều khiển ta cắm nhầm nguồn cung cấp cắm ngược cực tính nguồn CHƯƠNG III: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG Giới thiệu phần mềm mô mạch điện proteus Phần mềm Proteus phần mềm cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR,… Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS cho phép mô mạch ARES dùng để vẽ mạch in ISIS mô hoạt động hệ vi diều khiển mà không cần thêm phần mềm hỗ trợ Sau ISIS xuất file sang ARES phần mềm vẽ mạch in khác ISIS có ưu điểm hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta định dạng đường nét, màu sắc mạch điện, thiết kế theo mạch mẫu ARES ARES phần mềm vẽ mạch in PCB Nó vẽ mạch dựa vào file nestlist công cụ tự động khác Proteus VMS kết hợp chương trình mô mạch điện theo chuẩn công nghiệp SPICE3F5 mô hình linh kiện tương tác động Nó cho phép người dùng tự tạo linh kiện liên kết động thực có nhiều linh kiện loại tạo mà không cần code lập trình Do đó, proteus VMS cho phép người dùng mô có tương tác giống hoạt động mạch thật Phần mềm Keil C Keil C trình biên dịch, hỗ trợ tốt cho ngôn ngữ C, ASM, công cụ hữu hiệu lập trình nhúng với họ vi điều khiển AT89C51 Sơ đồ khối Khối nguồn AT89C5 Khối điều khiển (nút bấm) Khối hiển thị Hoạt động hệ thống Mạch chia làm khối: Khối thứ khối nguồn cung cấp có tác dụng ổn định nguồn bảo vệ mạch Khối thứ hai khối hiển thị bao gồm Led xanh, đỏ, vàng led để hiển thị số giây đếm lùi hướng ưu tiên Khối thứ ba: Là khối xử lý trung tâm AT89C51, khối có vai trò quan trọng bao gồm có tất 40 chân có chức đường nhập xuất Trong có 24 chân có tác dụng kép (có nghĩa chân có chức năng), đường hoạt động đường xuất nhập đường điều khiển thành phần bus liệu bus địa Khối có nhiệm vụ lưu trữ chương trình thực thi viết ngôn ngữ C nạp phần mềm Keil C Khối gồm có vi điều khiển AT89C51 phần tử tối thiểu cho vi điều khiển hoạt động tạo giao động thạch anh … Khối thứ tư: khối điều khiển có công tắc dùng để reset mạch Phương pháp quét Led Bước 1: Cấp nguồn cho led thứ nhất,các led lại tắt Bước 2: Xuất liệu cần hiển thị led port nối chung với chân led Bước 3: Tạo khoảng thời gian trễ led kịp sáng(thời gian trễ quan trọng ta để ngắn led bị mờ led chưa kịp sáng phải tắt rồi, để trễ lâu ảnh hưởng đến tần số quét led dẫn đến led hiển thị có tượng nhấp nháy gây khó chịu cho người quan sát) Bước 4: Lại cấp nguồn cho led thứ hai,các led khác bị tắt.Và lại xuất liệu cần hiển thị port nối chung với led Lưu đồ giải thuật Start P2.6= #00H P2.7= #00H Chương trình (ưu tiên ) Chương trình (không ưu tiên) END Chương trình (vàng nhấp nháy) Lưu đồ chương trình Bắt đầu chương trình Đoạn 11: Khởi tạo cột đỏ giá trị 35s, xanh giá trị 31s Đoạn 21: Khởi tạo cột đỏ giá trị 3s, vàng giá trị 3s Đoạn 31: Khởi tạo đỏ giá trị 35s, xanh giá trị 31s Đoạn 41: Khởi tạo đỏ giá trị 3s, vàng giá trị 3s Kết thúc chương trình Lưu đồ chương trình có lưu đồ tương tự chương trình 1; chúng khác chương trình giá trị xét đặt thời gian đèn xanh thời gian đèn đỏ Lưu đồ chương trình Bắt đầu chương trình SETBIT VÀNG 1, VÀNG DELAY GIÂY CLR VÀNG 1, VÀNG KẾT THÚC CHƯƠNG TRÌNH Lưu đồ chương trình DELAY 1S DELAY 1S R0= 100# ; TIMER , chế độ (16bit) Nạp ghi TH0,TL0 giá trị (-10000) cho phép TIMER0 hoạt động chờ cờ tràn TF0 R0 =#00H END DELAY 1S Mạch mô Thành đạt Mạch chạy ổn định, hiển thị thời gian đèn tín hiệu giao thông sáng tắt theo yêu cầu Nắm nguyên tắc hoạt động mạch Một báo cáo đĩa CD chương trình Hiểu nguyên lý mạch Nhược điểm Không có khả thay đổi thời gian sáng tắt đèn Không có khả ứng dụng vào thực tế Hướng phát triển Tìm hiểu thêm phần lập trình để hoàn hóa chức mạch điều khiển tín hiệu đèn giao thông EM XIN CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN