1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Tiểu luận thiết kế hệ thống đèn điều khiển giao thông

21 1,1K 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 21
Dung lượng 1,03 MB

Nội dung

Với độ phân giải của video ngõ vào đủ lớn và lưu lượng xe trên đường ở mức độ trung bìnhthì kết quả đếm được tương đối chính xác, thời gian sáng các đèn được điều khiển hợp lý theoyêu cầ

Trang 1

Lời Mở Đầu

Trong hệ thống giao thông hiện nay ở nước ta, vấn đề về an toàn giao thông và tránh ùn tắc tại các đô thị

và thành phố lớn là một trong những vấn đề hết sức cấp bách và được toàn xã hội quan tâm Vì vậy cácphương tiện hướng dẫn giao thông đóng vai trò rất quan trọng, nó góp phần hạn chế những xung độtxảy ra khi tham gia giao thông Tại các đô thị thì hệ thống đèn điều khiển giao thông là rất quan trọng Hệthống đèn điều khiển giao thông không những có tác dụng hạn chế những xung đột trong giao thôngthành phố mà còn là công cụ điều khiển các luồng giao thông nhằm hạn chếùn tắc - một vấn đề nan giải

tại các thành phố lớn Vì lí do trên, chúng em quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống đèn điều khiển giao thông”cho bài tập lớn môn học “Vi xửlý”

LỜI CẢM ƠN

Trang 2

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Thanh Phong người đã nhiệt tình giúp đỡ vàhướng dẫn cho chúng em thực hiện đề tài này

Đề tài này được hoàn thành đúng theo thời gian yêu cầu của nhà trường cũng như của khoa…và đạtdược kết quả trên không chỉ sự nỗ lực của bản thân em mà còn có sự giúp đỡ của gia đình, sự chỉ bảocủa của thầy cô giáo và các bạn sinh viên trong lớp

Em xin cám ơn các thầy cô giáo đã dạy chúng em, đặc biệt là các thày cô giáo trong khoa Kỹ Thuật CôngNghệ

Xin cám ơn các bạn sinh viên trong lớp Điện-Điện Tử đã giúp đỡ tôi rất nhiều mặt như phương tiện sách

vở và ý kiến…

Trong quá trình thực hiên đề tài này ,mặc dù em đã rất cố gắng, song cũng không tránh khỏi thiếu sót,mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài của em thành công hơn nữa

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

CHÂU HOÀNG HẠNG

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Với mỗi một dân tộc, để kinh tế phát triển thì sự phát triển về khoa hoc, kỹ thuật là thật sự cần thiết

và đặc biệt quan trọng Với sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế như hiện nay, giao thông đang là một bài toán khó đòi hỏi nhiều ngành, nhiều cấp phải quan tâm, và tìm ra các hưóng giải quyết

2 Mục đích

Trang 3

Mạch này điều khiển hai trụ đèn tại một ngã tư Mục đích là để phân luồng giao thông, điềukhiển đèn đỏ sáng trong vòng 30 giây, đèn xanh sáng trong 25 giây, và đèn vàng sáng trong 5giây Đèn xanh, đèn vàng, và đèn đỏ của 2 trụ đèn trên 2 con đường sáng xen kẽ nhau Đèn xanhđèn vàng của trụ đèn bên này sáng thì đồng thời đèn đỏ của trụ đèn bên kia cũng sáng

3 Hướng khắc phục

Mô hình ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh để điều khiển đèn tín hiệu giao thông đạt được kết quả tincậy Với độ phân giải của video ngõ vào đủ lớn và lưu lượng xe trên đường ở mức độ trung bìnhthì kết quả đếm được tương đối chính xác, thời gian sáng các đèn được điều khiển hợp lý theoyêu cầu chung là: tuyến đường nào có lưu lượng xe lưu thông lớn thì tuyến đường đó ưu tiênsáng đèn xanh lâu hơn Đây chính là ưu điểm lớn so với hệ thống điều khiển thời gian cố địnhnhư hiện nay Khi hình ảnh video rõ ràng, mô hình xử lý ảnh đã dự đoán đúng hình nền, và kếtquả dự đoán không chịu ảnh hưởng bởi cường độ sáng khác nhau ở các thời điểm khác nhau

trong ngày.

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỂN TỬ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1.Điện Trở

1.1.khái niệm điện trở

Điện trở là gì? Ta hiểu một cách đơn giản – Điện trở là sự cản trở của một vật dẫn điện Nếu một vậtdẫn điện tốt thì điện trở nhỏ,vật dẫn điện kém thì điện trở lớn vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớnĐiện trở dây dẫn phụ thuộc vào độ dài chất liệu và tiết diện của dây được tính bằng công thức sau:

R= ρ.l/S

Trong đó :

P là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện của dây dẫn

R là điện trở đơn vị là Ohm

1.2 Điện trở trong thiết bị điện tử.

a) Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ

hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị sốkhác nhau

Trang 4

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý

b) Cách ghi trị số của điện trở

Trang 5

Mầu sắc Giá trị Mầu sắc Giá trị

hiệu bằng 5 vòngmầu

* Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu :

Cách đọc điện trở 4 vòng mầu

số 2, số 3

Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị

Vòng số 3 là bội số của cơ số 10

Trang 6

Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)

Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào

Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm

1.4 Phân loại điện trở

Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.

Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi

hoạt động chúng toả nhiệt

Các điện trở : 2W - 1W

- 0,5W - 0,25W

Điện trở sứ hay trở nhiệt

1.5 - Công xuất của điện trở

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo côngthức

P = U I = U 2 / R = I 2 R

Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trởhoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở

Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch

Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy

Trang 7

Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần công xuất mà nó sẽ tiêuthụ.

2 LED

viết tắt của cụm từ Light Emitting Diode, tạm dịch là Điốt phát quang Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một bán dẫn loại P ghép với một bán dẫn loại N Tương tự như bóng đèn tròn dùng sợi đốt nhưng không phải chiếu sáng bằng sợi đốt, đèn LED được coi là loại đèn tiết kiệm điện năng nhất, tạo ra hiệu suất ánh sáng tốt nhất , tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng thông thường.

Sự xuất hiện của

thời gian của đồng hồ

báo thức hay dung

lượng pin của máy

ghi hình thông qua

cứu hoàn chỉnh công

nghệ chế tạo loại đèn LED cho ánh sáng trắng Ðó là sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây

để cho ra ánh sáng trắng Kết quả nghiên cứu nói trên đã mở ra cơ hội mới để ứng dụng đèn LED vào cuộc sống.

Hoạt động của LED:

- Giống như nhiều loại điốt bán dẫn khác

- Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau) Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn

- Tùy vào từng loại LED mà điện áp phân cực thuận khác nhau Đối với LED thường thì điện áp phân cực thuận khoảng 1,5V đến 2,5V; còn đối với LED siêu sáng thì điện áp phân cực thuận có thể lên tới 5V

- Khi LED hoạt động bình thường thì cường độ dòng điện

từ 10mA đến 50mA

Lợi ích của LED:

- Có nhiều kích thước, hình dáng , màu sắc

- Giá thành chấp

Trang 8

nhận được, tiết kiệm được chi phí

- Được chế tạo từ vật liệu polyme, LED có độ bền cao, dễ vận chuyển mà không lo bị vỡ.

- LED cho nhiều ánh sáng, một số loại có tuổi thọ lên tới 70 nghìn giờ (trung bình khoảng 30000

> 50000 giờ).

- Tiết kiệm điện năng 70 đến 80% so với loại đèn thông thường

- Nhiệt năng sinh ra trong quá trình hoạt động không đáng kể

- Hoạt động tốt trong điều kiện nhiệt độ thấp

- Sử dụng dòng điện một chiều với hiệu điện thế nhỏ

- Thân thiện với môi trường vì không sinh ra tia cực tím, không có thủy ngân…

Ứng dụng của LED:

Đèn LED được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như trang trí, đọc sách báo, chiếu sáng, quảng cáo… Đặc biệt là quảng cáo ngoài trời, những nơi khó thay lắp, do có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với bóng đèn Neon đồng thời có nhiều màu sắc phong phú như: đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách… Theo đánh giá của các nhà sản xuất, đèn LED có tiềm năng rất lớn và họ cũng xem đó là giải pháp chiếu sáng mới trong thế kỷ 21

Trang 9

÷10

output sẽ mức cao cho lượt đếm 0 > 4 và ở mức thấp khi đếm 5 > 9

IC này rất hữu dụng khi bạn tạo những ứng dụng liên quan đến Timer, khi bạn đã quen dùng nó, bạn sẽnghĩ được khá nhiều ứng dụng hay đó

Cùng khám phá IC 4017:

Đây là 1 mạch thí nghiệm để chạy 4017

Khi lắp ráp mạch chạy thực tế, bạn nên lắp từng phần, sau khi chạy thử phần đó đã chạy tốt rồi thì mớinên lắp phần tiếp theo

Như ở đây, mình lắp mạch tạo xung clock trước, và để đơn giản mình dùng IC 4093 có cổng NAND (Xemdatasheet 4093) Đây là mạch sau khi đã gắn trên Bread board, nếu bạn chưa biết dùng Bread – board thìhãy xem bài viết này: Hướng dẫn sử dụng Bread-board

Trang 10

và LED vàooutput 1 và

2 Đừng tháonguồn cungcấp ra nhé,như vậy bạnmới thấyđược là LED

sẽ sáng ởmối nối mớikhi đến lượtmức cao củanó

Nối thêm cho đủ 10 output,nếu Bread-board không đủthì có thể gắn thêm, bạn để

ý ở chiều rộng Bread-board

có 2 cái khấc để kết nối

Trang 11

ENABLE nối xuống đất

qua trở 10k ohm Ban

đầu, trạng thái của mạch

không thay đổi Bạn hãy

tạo 2 dây nối rời ở 2 chân

đó ra ngoài rồi tiếp tục

làm theo hướng dẫn

Trang 12

gì sẽxảy rakhibạnnốichânRESETvào+9V?

IC sẽquaylạiđếm

từ 0vàLED ở

output 0 sẽ sáng Mặc dù xung CLOCK vẫn kích nhưng mạch đếm của bạn sẽ dừng lại

Thử nối chân RESET vào output 5 (chân 1) của 4017 Mạch đến sẽ bắt đầu lại nhưng không phải tất cả cácoutput được kích Các LED của các output 0 đến 4 sẽ chạy như trước Và bạn sẽ không thấy điều gì xảy ratại output 5, bởi vì khi mức cao xuất hiện ở output 5 thì lập tức chân RESET được kích hoạt, và mạch sẽchạy lại từ 0

Như vậy bạn có thể rút ngắn bộ đếm theo ý muốn của mình

Bây giờ hãy rút chân RESET ra, đặt lại như cũ, để mạch đếm chạy như lúc đầu Và hãy xem nào, đều gì sẽxảy ra khi bạn nối chân ENABLE lên +9V? Bộ đếm sẽ dừng lại, nhưng mà LED cuối cùng vẫn sáng Mạchđếm sẽ dừng lại bất cứ khi nào chân ENABLE ở mức cao

Bạn gắn chân ENABLE vào output 7 (chân 6) của 4017 Mạch đếm sẽ chạy và dừng lại khi đến 7 Bây giờbạn thử gắn chân RESET vào +9V IC 4017 sẽ trở về 0 và bắt đầu đếm lên, dừng lại lần nữa khi đếm 7

Đếm liên tục theo quy định trước:

Trang 13

Bạn có thể dùng 4017 để điều khiển những sự kiện liên tục xảy ra, ví dụ như đèn giao thông.

VD bạn làm mạch điện có 3 đèn tín hiệu và sẽ sáng theo quy định:

Đây là mạch nguyên lý:

Từ đó thiết bị này được làm ra với tính thương mại hóa 10 năm qua một sốnhà sản suất ngừng sản suất loại IC này bởi vì sự cạnh tranh và những lý dokhác Tuy thế những công ty khác lại sản suất ra những dòng này IC 555 hiệnnay được sử dụng khá phổ biến ở các mạch tạo xung, đóng cắt hay là nhữngmạch dao động khác

Trang 14

4.1 Thông số

+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )

+ Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA

+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

+ Công suất tiêu thụ (max) 600mW

4.2 Chức năng của 555

+ Tạo xung

+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

4.3 Bố trí chân và sơ đồ nguyên lý

Hình dạng của 555

ở trong hình 1 vàhình 2 Loại 8 chânhình tròn và loại 8chân hình vuông.Nhưng ở thịtrường Việt Namchủ yếu là loại chân vuông

Trang 15

Nhìn trên hình 3 ta thấy cấu trúc của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor , 15 điện trở và 2 diode vàcòn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh,khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra.Một số đặc tính nữa của 555 là : Điện áp cung cấp nằmgiữa trong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của R + R Để điện áp 15V thì điện trở của R + R phải là20M

Tất cả các IC thời gian đều cần 1 tụ điện ngoài để tạo ra 1 thời gian đóng cắt của xung đầu ra Nó là mộtchu kì hữu hạn để cho tụ điện (C) nạp điện hay phòng điện thông qua một điện trở R Thời gian này đượcxác định thông qua điện trở R và tụ điện C

Đường cong nạp của

tụ điện

Trang 16

Mạch nạp RC cơ bản nhưtrên hình 4 Giả sử tụban đầu phóng điện Khi

mà đóng công tắc thì tụđiện bắt đầu nạp thôngqua điện trở Điện ápqua tụ điện từ giá trị 0lên đến giá trị định mứcvào tụ Đường cong nạpđược thể hiện qua hình4A.Thời gian đó nó đểcho tụ điện nạp đến63.2% điện áp cung cấp

và hiểu thời gian này là 1hằng số Giá trị thời gian

đó có thể tính bằng công thức đơn giản sau:

chân đầu vào thấp

hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đâydùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín hiệu ra được xácđịnh theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 -

>0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp Cònkhi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trongmạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp

Trang 17

trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ nàylọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùngnhư 1 chân chốt

+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic củachân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho

1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động

+ Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không cóchân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là conNE7555)

- /Q = 1 > Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V !

- Tụ C xả qua Rb Với thời hằng Rb.C

Trang 18

- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C

nhảy xuống dưới 2Vcc/3

- Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện

4.5 Tính tần số điều chế độ rộng xung của 555

Trang 19

555 Tôi lấy 1 ví dụ nhỏ là : để tạo được xung dao động là f = 1.5Hz Đầu tiên tôi cứ chọn hai giá trị đặctrưng là R1 và C2 sau đó ta tính được R1 Theo cách tính toán trên thì ta chọn : C = 10nF, R1 =33k > R2 =33k (Tính toán theo công thức)

Trang 20

2.SẢN PHẨM

Trang 21

Tài liệu tham khảo

V S Tung's Blog: http://vusongtung.spaces.live.com/ Điện tử Việt Nam : http://www.dientuvietnam.net/forums/ PIC Việt Nam : http://www.picvietnam.com/forum/ Học AVR : http://www.hocavr.com/ Tài liệuhướng dẫn làm bài tập lớn của khoa Page 1

Ngày đăng: 25/11/2016, 19:04

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

w