Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH VẼ 4 DANH MỤC BẢNG 4 LỜI MỞ ĐẦU 5 CẢM ƠN 6 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ ĐÈN GIAO THÔNG 7 1.1 Giới thiệu đề tài. 7 1.2 Phương pháp nghiên cứu. 8 1.3 Nguyên lý hoạt động. 8 1.4 Vấn đề điều khiển hệ thống đèn tín hiệu. 8 1.5 Một số linh kiện khác. 9 1.5.1 Led 7 thanh. 9 1.5.2 Thạch anh12MHz: 12 1.5.3 Transistor. 13 1.5.4 Led đơn: 13 1.5.5 Điện trở: 14 1.5.6 Tụ. 14 1.5.7 Công tắc Reset. 15 1.5.8 Diot 15 CHƯƠNG 2 – KHẢO SÁT VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 16 2.1 Tổng quát 16 2.1.1 Các đặc điểm của họ vi điều khiển 8051 được tóm tắt như sau : 17 2.1.2 Sơ đồ khối và các chân: 18 2.2 Một số thanh ghi đặc biệt của AT89X52. 24 2.3 Hoạt động định thời 25 2.3.1 Giới thiệu 25 2.3.2 Các thanh ghi của bộ định thời 25 2.3.3 Các chế độ của bộ định thời 29 2.3.4 Các nguồn xung Clock 32 2.4 Cổng nối tiếp 33 2.4.1 Giới thiệu 33 2.4.2 Các thanh ghi của cổng nối tiếp 34 2.4.3 Các chế độ hoạt động 35 2.4.4 Tốc độ baud của Port nối tiếp 39 2.5 Ngắt và xử lý ngắt 39 2.5.1 Giới thiệu 40 2.5.2 Tổ chức ngắt 41 2.5.3 Xử lý ngắt 43 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG 45 3.1.1 ISISS. 45 3.1.2 ARES. 45 3.2 Phần mềm Keil C. 46 3.3 Sơ đồ khối và hoạt động của hệ thống. 47 3.3.1 Sơ đồ khối. 47 3.3.2 Hoạt động của hệ thống. 47 3.3.3 Phương pháp quét led: 47 3.3.4 Lưu đồ giải thuật: 48 2.4 Sơ đồ mạch mô phỏng. 51 3.5 Chương trình điều khiển. 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 57 1. Thành quả đạt được 57 2. Nhược điểm 57 3. Hướng phát triển 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 58
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRUỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG KHOA: CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ & TRUYỀN THÔNG BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÌM HIỂU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN 8051, XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG Sinh viên thực : Giảng viên hướng dẫn: Phạm Văn Hưng Nguyễn Ngọc Hoan MỤC LỤC 1.5.2 Thạch anh12MHz: 13 2.3.3 Các chế độ định thời 32 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG 49 3.1 Giới thiệu phần mềm mô mạch điện proteus 7.0 .49 3.3.3 Phương pháp quét led: 54 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giao tiếp vi điều khiển với led đoạn(1) Error: Reference source not found Hình 1.2 Giao tiếp vi điều khiển với led đoạn (2) Error: Reference source not found Hình 2.1 Hình dạng sơ đồ AT89C51 Error: Reference source not found Hình 2.2 Sơ đồ khối họ vi điều khiển 8051 .Error: Reference source not found Hình 2.3 Mạch thiết lập lại cho 8051 Error: Reference source not found Hình 2.4 Mạch tạo dao động cho dao động chip AT89C51 .Error: Reference source not found Hình 2.5 Bộ nhớ liệu chip Error: Reference source not found Hình 2.6 Hoạt động Timer Timer chế độ Error: Reference source not found Hình 2.7 Hoạt động Timer Timer chế độ Error: Reference source not found Hình 2.8 Hoạt động Timer Timer chế độ Error: Reference source not found Hình 2.9 Hoạt động Timer chế độ Error: Reference source not found Hình 2.10 Sơ đồ khối cổng nối tiếp 8051 Error: Reference source not found Hình 2.14Dùng Timer Timer cung cấp tốc độ baud cho cổng nối tiếp .Error: Reference source not found Hình 2.15 Tốc độ baud chế độ Error: Reference source not found Hình 2.16 Tốc độ baud chế độ Error: Reference source not found Hình 2.17 Tốc độ baud chế độ Error: Reference source not found Hình 2.11 Giản đồ truyền nhận liệu chế độ Error: Reference source not found Hình 2.12 Tốc độ baud chế độ Error: Reference source not found Hình 2.13 Giản đồ truyền nhận liệu chế độ .Error: Reference source not found Hình 2.18 Chương trình trước (a) sau (b) có ngắt xảy .Error: Reference source not found DANH MỤC BẢNG Bảng Thanh ghi chức TMOD Error: Reference source not found Bảng Thanh ghi chức TCON Error: Reference source not found Bảng Thanh ghi chức T2CON Error: Reference source not found Bảng Thanh ghi chức T2MOD Error: Reference source not found Bảng Vị trí ý nghĩa bit ghi SCON Error: Reference source not found Bảng Các chế độ cổng nối tiếp phụ thuộc SM1, SM0 Error: Reference source not found Bảng Bảng tốc độ baud khác Error: Reference source not found Bảng Các giá trị ghi TH1 tạo tốc độ baud Error: Reference source not found Bảng Vị trí công dụng bit ghi IE Error: Reference source not found Bảng 10 Vị trí công dụng bit ghi IP Error: Reference source not found Bảng 11 Các cờ gây ngắt Error: Reference source not found Bảng 12 Các Vector ngắt Error: Reference source not found LỜI MỞ ĐẦU 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 Vấn đề điều khiển giao thông ngã ba, ngã tư mà không cần đến có mặt thường trực cảnh sát giao thông, người ta sử dụng đèn giao thông báo hiệu: đèn xanh phép tiếp, đèn vàng giảm tốc độ đèn đỏ dừng lại Việc sử dụng đèn giao thông giảm thiểu nhiều vụ tai nạn không mong muốn 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 Đồ án gồm chương : Chương : Tổng quan đèn giao thông Chương : Họ vi điều khiển 8051 (AT89C51) Chương : Xây dựng mô hình điều khiển đèn tín hiệu giao thông Dù em có nhiều cố gắng để hoàn thành tốt đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong thầy cô thông cảm Em mong đón nhận ý kiến đóng góp thầy cô Sinh viên: Phạm Văn Hưng CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ hướng dẫn tận tình quý thầy cô môn công nghệ kỹ thuật máy tính trường đại học công nghệ thông tin truyền thông, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Ngọc Hoan Dù có nhiều cố gắng kiến thức hạn chế chắn nhiều điểm thiếu sót yếu Rất mong đóng góp quý thầy cô bạn để em hoàn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ ĐÈN GIAO THÔNG 1.1 Giới thiệu đề tài Hiện khoa học phát triển, việc thiết kế sản phẩm có tính hữu dụng mang tính thực tiễn cao việc làm cần thiết Kết thực không ảnh hường trực tiếp tới doanh nghiệp mà tác động tới người sử dụng Trong học tập nghiên cứu sinh viên không ngoại lệ, đề tài đáp ứng yêu cầu “mạch điều khiển đèn giao thông” ứng dụng vi điều khiển 8051 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 trọng 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 1.2 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 1.3 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 1.4 Vấn đề điều khiển hệ thống đèn tín hiệu Đèn tín hiệu thường hoạt động ngày, đến (12 đêm) chuyển sang trạng thái nháy vàng ngừng hoạt động Khi nháy vàng, xe cộ phải ý, người phép sang đường Đến sáng ngày hôm sau đèn lại hoạt động bình thường trở lại Đôi vài ngã tư đông đúc, đèn tín hiệu hoạt động 24/24 mà không nháy vàng Khi hoạt động, đèn thường sáng màu xanh, sau đến vàng đỏ Sau thời gian hoạt động định, đèn lại chuyển xuống màu xanh 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 giao giao thông - Đèn vàng: thông báo cho phương tiện giảm tốc độ, chuẩn bị dừng lại - Đèn đỏ: phương tiện phải dừng lại Ngoài ra, vào cao điểm ngã tư giao hai đường trục trục phụ, mật độ phương tiện tham gia giao thông đường trục cao ta điều chỉnh thời gian sáng đèn xanh đường tăng lên giảm thời gian sang đèn đỏ Và vào ban đêm (khoảng từ 23h 5h) lưu lượng phương tiện tham gia giao thông không có, ta điều chỉnh để đèn vàng nhấp nháy ngã tư Dựa kiến thức họ vi điều khiển 8051, lập trình ghép nối vi điều khiển với thiết bị ngoại vi, cách sử dụng timer phương pháp quét led để điều khiển đèn giao thông ngã tư 1.5 Một số linh kiện khác 1.5.1 Led LED dùng nhiều mạch thị thông báo, thị số, kí tự đơn giản LED cấu tạo từ LED đơn xếp theo nét để biểu diễn chữ số kí tự đơn giản từ số đến A đến F LED dùng để số đẹp dễ nhìn Tùy vào kích thước số kí tự mà cấu tạo hay nhiều LED đơn Các LED đơn ghép đặt tên chữ a g có dấu chấm dot ( dấu chấm sáng tắt tùy theo yêu cầu) cấu tạo LED đơn Qua người ta cần bit tương ứng với LED đơn để điều khiển thị số từ đến kí tự từ A đến F Hiện thị trường có loại LED loại chung Anot chung catot Cấu tạo gồm LED đơn ghép với nhau: - chung Anot - chung Catot Có chân cấp nguồn chân đầu hay vào tùy theo Anot chung hay catot chung Tìm hiểu giao tiếp vi điều khiển với led thanh: Nếu kết nối port vi điều khiển với led đoạn tối đa kết nối led đoạn Mặt khác kết nối hạn chế khả thực công việc khác vi điều khiển Cho nên cần phải kết nối, điều khiển nhiều led đoạn với số lượng chân điều khiển từ vi điều khiển tốt Có giải pháp: sử dụng IC chuyên dụng cho việc hiển thị led đoạn; hai kết nối nhiều led đoạn vào đường xuất tín hiệu hiển thị • Giải pháp thứ nhất: 10 b.Lưu đồ chương trình 1: 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 c Lưu đồ chương trình 2: 56 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 57 d Lưu đồ chương trình 3: Bắt đầu chương trình SETBIT VÀNG 1, VÀNG DELAY GIÂY CLR VÀNG 1, VÀNG KẾT THÚC CHƯƠNG TRÌNH e) 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 58 * Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn chiều 5V cho toàn mạch, tất cá linh kiện mạch bắt đầu hoạt động Vi điều khiển kiểm tra liệu gửi vào chân P2.6, chân P2.7: + Nếu P2.6 = 0; P2.7 = thực chương trình Nghĩa chương trình không ưu tiên, thời gian đèn xanh đèn đỏ ngã Trong thời gian đèn xanh 31s, thời gian đèn đỏ 35s, thời gian đèn vàng 3s + Nếu P2.6 =0; P2.7 =1 thực chương trình Nghĩa chương trình ưu tiên; với ngã ưu tiên: thời gian đèn xanh 41s, thời gian đèn vàng 3s, thời gian đèn đỏ 15s; với ngã không ưu tiên: thời gian đèn đỏ 45s, thời gian đèn vàng 3s, thời gian đèn xanh 10s + Nếu P2.6 =1; (P2.7 =x) thực chương trình Nghĩa có đèn vàng hoạt động ( liên tục nhấp nháy với chu kỳ 2s) Dữ liệu xuất cổng P0 P1 IC 89C51 dạng mã BCD giải mã qua 4IC 47LS47 led hiển thị số đếm thời gian xác tới ms Các chân từ P2.0 đến P2.5 dùng để điều khiển led xanh đỏ vàng cột đèn 59 2.4 Sơ đồ mạch mô 60 3.5 Chương trình điều khiển #include #define dataled7 P0 sbit scan1=P1^0 ; sbit scan2=P1^1 ; sbit scan3=P1^2 ; sbit scan4=P1^3 ; //***********xce********* sbit x1=P2^0 ; sbit v1=P2^1 ; sbit d1=P2^2 ; //******************** sbit x2=P2^5 ; sbit v2=P2^4 ; sbit d2=P2^3 ; unsigned int over=0; unsigned char xanh1,vang1,do1,xanh2,vang2,do2; unsigned char mode,led1,led2,led3,led4,led5,led6,led7,led8,led9,led10,led11,led12; unsigned char code num[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; 61 //********************************************************************* ****************** void delay(unsigned char time) //chuong trinh tao thoi gian tre cho quet led { unsigned char x,y; for(x=0;x