Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông cho ngã tư đường nguyễn trãi lê lợi

LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Công nghệ thông tin, Trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thơng- Đại học Thái Ngun, người tận tình giảng dạy, trang bị cho chúng em vốn kiến thức kinh nghiệm quý báu, cung cấp cho chúng em điều kiện môi trường học tập tốt Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo Lưu Thị Liễu, người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt thời gian thực đồ án Nhân dịp em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, người thân cổ vũ, động viên tiếp thêm cho em nghị lực để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin kính chúc thầy, gia đình dồi sức khỏe thành cơng nghiệp Thái Ngun,tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Trung Kiên LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời gian quy định đáp ứng yêu cầu đề ra, thân em cố gắng nghiên cứu, học tập tích lũy thêm kiến thức Em tham khảo số tài liệu nêu phần “TÀI LIỆU THAM KHẢO “ không chép nội dung từ đồ án khác Toàn đồ án thân em nghiên cứu xây dựng nên Em xin cam đoan lời đúng, thông tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng Thái Nguyên, tháng năm 2012 Sinh viên Nguyễn Trung Kiên MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ STT Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 MƠ TẢ Sơ đồ khối họ vi điều khiển 8051 Sơ đồ chân Hình ảnh thực tế AT89C51 Dạng Led Thạch anh Transistor Led đơn Điện trở Ảnh A103J Tụ điện IC 7805 Jack cắm ULN2803 PL2303 TRANG 13 15 30 30 33 34 35 35 36 36 37 38 38 39 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Sơ đồ chân PL 2303 Sơ đồ khối PL 2303 Sơ đồ khối Giản đồ thời gian đèn Sơ đồ nguyên lý mạch Sơ đồ nguyên lý khối reset Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung dao động Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển Sơ đồ mạch đệm tín hiệu điều khiển led led đơn cột đèn Hình dạng cấu tạo ULN 2803 Các Transistor phối hợp với ULN 2803 để điều khiển led led đơn Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Giao diện giao tiếp với máy tính Sơ đồ nguyên lý PL2303 Lưu đồ thuật tốn chương trình Lưu đồ chương trình Xử lý truyền thơng Chương trình Xử lý liệu, điều khiển led giao thông led đoạn Mạch thiết kế proteus Chạy thử mạch mô Sơ đồ mạch in khối điều khiển trung tâm Sơ đồ mạch in mạch sa bàn Mạch hoàn thành (a) Mạch hoàn thành (b) 39 40 41 41 42 43 43 44 45 46 47 47 48 48 49 50 51 52 59 60 61 61 62 63 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - ROM: Read Only Memory - RAM: Random Access Memory - CPU: Central Processing Unit - SRAM: Static Random Access Memory - PLC :Programable logic controller - EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory - EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory - CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor - CISC: Complex Instruction Set Computer - PSEN: Program Store Enable - ALE: Address Latch Enable - RST: Reset - SFR: Special Function Register - MSB: Most Significant Bit - LSB: Least Significant Bit - PEROM: Flash Programmable And Erasable Read Only Memory - PCON: Power Control Register - LED: Light Emitting Diode - IC: Integrated Circuit - TTL: Transistor-Transistor Logic - DC: Direct Current - PSEN: Program store enable - OE: Output Enable - IP: Interrupt Priority - OSC: Oscillator - IE: Interrupt Enable LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển lên xã hội, phương tiện tham gia giao thông gia tăng không ngừng hệ thống giao thông ngày phức tạp Vì để đảm bảo giao thơng an tồn thơng suốt việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Nhận thấy vấn đề sát thực, với kiến thức trang bị trình học tập nghiên cứu trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông, em lựa chọn đề tài:”Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông cho ngã tư đường Nguyễn Trãi-Lê Lợi” Trong trình thực đồ án em nhận bảo, hướng dẫn tận tình thầy khoa, đặc biệt bảo cô Lưu Thị Liễu Em xin trân thành cảm ơn bảo thầy cô! Trong thực đồ án kiến thức hạn chế, khơng có nhiều thời gian thực hiện,vậy nên đồ án em cịn nhiều thiếu xót mong thầy đóng góp bổ xung ý kiến để đồ án em đươc hoàn thiện hơn! Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thưc Nguyễn Trung Kiên CHƯƠNG VI ĐIỀU KHIỂN AT89C51 1.1 Tóm tắt lịch sử 8051 Chúng ta biết Intel sản xuất trung tâm vi xử lí họ x86.Tuy nhiên ngồi trung tâm vi xử lý đó, Intel thiết kế sản xuất trung tâm Vi xử lý chuyên dụng phục vụ mục đích đo lường điều khiển tự động, phục vụ ứng dụng đơn giản phổ biến khác, đặc biệt Hệ thống nhúng (Embedded Systems) Các chip Vi xử lý loại vượt ngồi khn khổ trung tâm Vi xử lý đơn thuần, trở thành máy vi tính (MicroComputer) Cũng nhìn nhận rằng, trung tâm Vi xử lý họ máy vi tính thực thụ, nhìn nhận chip theo quan điểm kiến trúc máy tính Von Neumann: Chip trang bị thêm nhớ chương trình (ROM EPROM) nhớ liệu, cổng vào/ra nối tiếp, vào/ra song song, v.v… Vào năm 1980 Intel cơng bố chíp 8051(80C51), vi điều khiển họ: vi điều khiển họ MCS-51 Nó bao gồm 4KB ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, port nối tiếp định thời 16 bit Tiếp theo sau đời chip 8052,8053,8055 với nhiều tính cải tiến Hiện Intel khơng cịn cung cấp loại Vi điều khiển họ MCS-51 nữa, thay vào nhà sản xuất khác Atmel, Philips/signetics, AMD, Siemens, Matra&Dallas, Semiconductors cấp phép làm nhà cung cấp thứ hai cho chip họ MCS-51 Chip Vi điều khiển sử dụng rộng rãi giới Việt Nam Vi điều khiển hãng Atmel với nhiều chủng loại vi điều khiển khác Hãng Atmel có chip Vi điều khiển có tính tương tự chip Vi điều khiển MCS-51 Intel, mã số chip thay đổi chút Atmel sản xuất Mã số 80 chuyển thành 89, chẳng hạn 80C52 Intel sản xuất Atmel mã số thành 89C52 (Mã số đầy đủ: AT89C52) với tính chương trình tương tự Tương tự 8051,8053,8055 có mã số tương đương Atmel 89C51, 89C53, 89C55 Vi điều khiển Atmel sau ngày cải tiến bổ sung thêm nhiều chức tiện lợi cho người dùng Bảng 89C51 89C52 Dung lượng RAM 128 byte 128 byte Dung lượng ROM Kbyte Kbyte Chế độ nạp song song song song 89C53 89C55 128 byte 128 byte 12 Kbyte 20 Kbyte song song song song Sau khoảng thời gian cải tiến phát triển, hãng Atmel tung thị trường dòng Vi điều khiển mang số hiệu 89Sxx với nhiều cải tiến đặc biệt có thêm khả nạp chương trình theo chế độ nối tiếp đơn giản tiện lợi cho người sử dụng Bảng 89S51 89S52 89S53 89S55 Dung lượng RAM 128 byte 128 byte 128 byte 128 byte Dung lượng ROM Kbyte Kbyte 12 Kbyte 20 Kbyte Chế độ nạp nối tiếp nối tiếp nối tiếp nối tiếp 1.2 Giới thiệu vi điều khiển AT89C51 Đặc điểm chức hoạt động IC họ MCS-51 hoàn toàn tương tự Ở giới thiệu IC 89C51 họ IC vi điều khiển hãng Intel Mỹ sản xuất 1.2.1 Các đặc điểm vi điều khiển AT895C1 tóm tắt sau • AT89C51 có đặc điểm chung họ vi điều khiển 8051 - KB PEROM (Flash Programmable and Erasable Read Only Memory), có khả tới 1000 chu kỳ ghi xoá - Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz - 128 Byte RAM nội - Port xuất /nhập bit - Timer/counter 16 Bit - Giao tiếp nối tiếp điều khiển phần cứng - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu - Cho phép xử lý bit - 210 vị trí nhớ định vị bit - chu kỳ máy (4 µs thạch anh 12MHz) cho hoạt động nhân chia - Có chế độ nghỉ (Low-power Idle) chế độ nguồn giảm (Powerdown) • AT89C51 vi điều khiển Bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao Thiết bị chế tạo cách sử dụng nhớ không bốc mật độ cao ATMEL tương thích với chuẩn công nghiệp MCS – 51 tập lệnh chân • AT89C51 có đặc trưng sau: K byte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai định thời/đếm 16-bit, cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên nguyên nhân ngắt, port nối tiếp song công, mạch dao động tạo xung clock chip • AT89C51 thiết kế với logic tĩnh cho hoạt động có tần số giảm xuống hỗ trợ hai chế độ tiết kiệm lượng lựa chọn phần mềm Chế độ nghỉ dừng CPU cho phép RAM, định thời/đếm, port nối tiếp hệ thống ngắt tiếp tục hoạt động Chế độ nguồn giảm trì nội dung RAM khơng cho mạch dao động cung cấp xung clock nhằm vô hiệu hoá hoạt động khác chip có reset cứng 1.2.2 Sơ đồ khối sơ đồ chân Các thành viên khác họ MCS-51 có tổ hợp ROM (EPROM), RAM chip với dung lượng khác nhau, biến đổi tín hiệu tương tự-số số-tương tự, có thêm định thời thứ ba Mỗi chíp họ MCS-51 có phiên CMOS tiêu thụ cơng suất thấp  Sơ đồ khối 10 3.7 Chương trình #include #define led1 P0_7 #define led2 P0_6 #define led3 P0_5 #define led4 P0_4 #define led5 P0_3 #define led6 P0_2 #define 0x10 #define vang 0x40 #define xanh 0x80 const unsigned char font_7seg[14] = {0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09,0x71,0x83,0xe3}; unsigned char data_in[7]; unsigned char traffic=30; unsigned char x,y,z,t,p,q; unsigned char count=0,count_traffic,c1=30,duration=0; unsigned char counter_timer=0,var=0; void delay_ms(unsigned char time); void convert(); void display(); // -void convert() { unsigned char k1,k2,k3,k4; k1=~font_7seg[c1/10],k2=~font_7seg[c1%10],k3=~font_7seg[c1/10],k4=~font_ 7seg[c1%10]; x=y=z=t=0; x=x|((k1>>6)&0x02); 55 x=x|((k1>>4)&0x04); x=x|((k1