MẠCH đèn GIAO THÔNG CHO NGƯỜI đi bộ sử DỤNG LED MATRIX (có sơ đồ và code)

MẠCH đèn GIAO THÔNG CHO NGƯỜI đi bộ sử DỤNG LED MATRIX (có sơ đồ và code) MẠCH đèn GIAO THÔNG CHO NGƯỜI đi bộ sử DỤNG LED MATRIX (có sơ đồ và code) MẠCH đèn GIAO THÔNG CHO NGƯỜI đi bộ sử DỤNG LED MATRIX (có sơ đồ và code) MẠCH đèn GIAO THÔNG CHO NGƯỜI đi bộ sử DỤNG LED MATRIX (có sơ đồ và code)

Trang 1

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 1

MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG CHO

NGƯỜI ĐI BỘ SỬ DỤNG LED MATRIX

Người hướng dẫn: TS ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC

Người thực hiện: LÊ THỊ CẨM TÚ

Lớp: 14040201 Khoá: 18

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

i

Trang 2

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 1

MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG CHO

NGƯỜI ĐI BỘ SỬ DỤNG LED MA

TRẬN

Người hướng dẫn : TS ĐẶNG NGỌC MINH ĐỨC

Người thực hiện: LÊ THỊ CẨM TÚ

Lớp: 14040201 Khoá: 18

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017

i

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Tôn ĐứcThắng nói chung và các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử, bộ môn Điện tửviễn thông nói riêng đã tận tình giảng dạy cho tôi nhưng kiến thức căn bản,kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua Đặc biệt tôi xin cảm ơn Thầy

TS giảng viên hướng dẫn đã chấp nhận cho tôi thực hiện đề tài của mình là

“Mạch đèn giao thông cho người đi bộ sử dụng led matrix” Trong quá trìnhthực hiện đồ án Thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo, hướng dẫn tôi trongsuốt quá trình làm đồ án 1 Tôi nghiên cứu đề tài này dựa trên những kiếnthức đã học và một phần qua nghiên cứu một số tài liệu có liên quan trênmạng internet và trong sách vở

Để hoàn thành đồ án này đúng thời hạn và đầy đủ.Tôi xin chân thànhcảm ơn Thầy TS., cùng toàn thể các thầy cô khoa điện trường đại học TônĐức Thắng đã tạo điều kiện và hướng dẫn tôi từ khi nhận đề tài đến khihoàn thành sản phẩm

Chắc chắn rằng trong lúc làm đồ án sẽ xảy ra những thiếu sót Mongthầy cô góp ý và sửa chữa để đồ án của tôi có thể hoàn thể hoàn thiện,phát triển được và ứng dụng một cách rộng rãi, có ích trong thực tiễn

TP Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 4 năm 2017

Tác giả

Lê Thị Cẩm Tú

i

Trang 4

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được

sự hướng dẫn khoa học của TS Đặng Ngọc Minh Đức Các nội dung nghiêncứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳhình thức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ choviệc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồnkhác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũngnhư số liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn vàchú thích nguồn gốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn của mình Trường đại học Tôn Đức

Thắng không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây

ra trong quá trình thực hiện (nếu có)

TP Hồ Chí Minh,ngày 24 tháng 04 năm 2017

Tác giả (ký tên và ghi rõ họ tên)

Lê Thị Cẩm Tú

ii

Trang 5

(Trang này dùng để đính kèm Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp có chữ ký củaGiảng viên hướng dẫn)

iii

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

-CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -

LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Lê Thị Cẩm Tú

Lớp: 14040201 MSSV: 41402173

Tên đề tài: MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGƯỜI ĐI BỘ SỬ DỤNG LED MATRIX

GV HƯỚNG DẪN

iv

Trang 7

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII

TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG CHO NGƯỜI ĐI BỘ 1

GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH 3

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ THI CÔNG 8

KẾT LUẬN 19

PHỤ LỤC A 21

TÀI LIỆU THAM KHẢOHTTP://ARDUINO.VN 25

v

Trang 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

HÌNH 2-2: CẤU TẠO BÊN TRONG CỦA IC74H595 3

HÌNH 2-3: HÌNH ẢNH THỰC TẾ VÀ SƠ ĐỒ CHÂN CỦA ATMEGA328 4

HÌNH 2-4: HÌNH ẢNH THỰC TẾ VÀ SƠ ĐỒ CHÂN CỦA LED MA TRẬN 8X8 5

HÌNH 3-2: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG 9

vi

Trang 9

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EEPROM Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory

LED Light Emitting Diode

IC Intergrated Circuit

GND Ground

LED Light Emitting Diode

PWM Pulse Width Modulation

SRAM Static Random Access Memory

PWM Pulse Width Modulation

GND Ground

VCC Voltage common collector

EEPROM Electrically Eraseble Programmable Read Only MemorySRAM Static Random Access Memory

vii

Trang 10

ĐỒ ÁN 1 Trang 1/15

TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG

CHO NGƯỜI ĐI BỘ

1.1 Giới thiệu chung

Ngày nay, khi giao thông là một1 thứ quan trọng trong công cuộc phát triển đấtnước thì việc tạo nên những chiếc đèn tín hiệu điều khiển giao thông là một 1 phầnkhông thể thiếu Bên cạnh đó, khi tình trạng ô nhiễm môi trường nặng nề và kẹt xeliên miên như hiện nay thì việc hạn chế sử dụng phương tiện giao thông để dichuyển là một 1 trong những phương án tối ưu Vì vậy, những chiếc đèn giao thônggiành cho người đi bộ là một 1 trong những công cụ giúp ích cho con người trongviệc di chuyển trên các tuyến đường đầy rẫy những mối hiểm nguy do các phươngtiện lưu thông có thể mang lại

1.2 Lịch sử

Từ khi con người xây dựng nên những tuyến đường đã gắp rắc rối trong việc điềukhiển lưu thông trên những ngã ba, ngã tư,… Đầu tiên, việc điều khiển được giaocho người cảnh sát giao thông Sau này, để tiết kiệm sức lực của con người chiếcđèn tín hiệu giao thông ra đời Cũng theo đó, chiếc đèn tín hiệu giao thông chongười đi bộ cũng được phát minh nhằm giúp người đi bộ có thể qua đường một 1

cách dễ dàng

1.3 Hướng nghiên cứu

Chiếc đèn giao thông hai2 màu xanh đỏ giành cho người đi bộ mang sứ mệnhkhông thua kém gì so với chiếc đèn giao thông ba3 màu xanh - vàng - đỏxanh vàng

đỏdành cho phương tiện giao thông Việc tạo nên một 1chiếc đèn báo hiệu thật đẹpmắt và dễ nhận biết sẽ giúp cho ý thức tham gia nghiêm chỉnh luật giao thông trongmỗi con người trở nên mạnh mẽ hơn rất nhiều Bên cạnh đó, tìm hiểu và sử dụngArduino cũng chính là một 1trong những xu hướng của công nghệ ngày nay Chính

vì vậy nên tôi muốn làm một 1chiếc đèn giao thông trong đồ án đầu tiên này

Đèn Giao Thông Cho Người Đi Bộ SVTH: Lê Thị Cẩm Tú

Trang 11

Trang 12

GIỚI THIỆU VỀ CÁC LINH KIỆN CÓ TRONG MẠCH

1.4 IC 74H C 595

Hình 2 -1: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của IC 74HC595

Hình 2-1: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của IC74H595

 Cấu tạo bên trong:

Hình 2 -2: Cấu tạo bên trong của IC74H595

Hình 2-2: Cấu tạo bên trong của IC74H595

Trang 13

− IC74H595 là 1 IC thông dụng với khả năng dịch bit và ghi nhớ tạm thời 8bit đầu vào nối tiếp đầu ra song song dùng để điều khiển LED ma trận, LED 7 đoạn, để tiết kiệm chân Vi Điều Khiển Có thể mở rộng số chân

vi điều khiển bao nhiêu tùy thích mà không IC nào có thể làm được bằngviệc mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các IC với nhau

− Đầu ra hoạt động ở 2 mức 0 và 1 Điện áp cần cung cấp là dưới 7V

1.5 Atmega 328

Hình 2 -3: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của Atmega328

Hình 2-3: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của Atmega328

− - Atmega328 thuộc dòng vi điều khiển AVR 8-bit của Atmel Được biết đến như là trái tim của Arduino UNO R3

Trang 14

− - Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ -

độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay 1 vài ứng dụng khác

− - Về bộ nhớ, Atmega328 cung cấp cho người sử dụng:

• + 32 KB bộ nhớ Flash: Những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển

• + 2 KB cho SRAM: giá trị các biến khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất

• + 1 KB cho EEPROM : đây giống như một chiếc ổ cứng mini,có thể đọc và

ghi dữ liệu vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trênSRAM

− -Về các thông số kỹ thuật:

• + Điện áp hoạt động: 1.8 V - 5.5 V

• + Số timer: 3 timers gồm 2 timers 8-bits và 1 timer 16-bits

• + Kiến trúc: AVR 8-bits

• + Xung nhịp lớn nhất: 20MHz

1.6 LED ma trận

Hình 2 -4: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của LED ma trận 8x8

Hình 2-4: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của LED ma trận 8x8

Trang 15

− -LED ma trận là một module gồm 64 con LED đơn được xếp thành 8 hàng 8 cột,các chân âm được nối với nhau theo cột và các chân dương được nối với nhau theo cột Khi sử dụng ta cấp điện áp dương cho các chân hàng và nối đất các chân cột

Để hạn dòng cho LED thì nên sử dụng thêm điện trở

− - Trong đề tài này, người thực hiện sử dụng 2 module LED ma trận đơn 8x8 màuxanh màu đỏ

Trang 16

Trang 17

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ THI CÔNG

1.8 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động

NGUỒN

VI ĐIỀU KHIỂN XỬ LÝ HIỂN THỊ

Trang 18

Hình 3-1: Sơ đồ khối mạch

Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật của mạch đèn giao thông.

Với n là chiều dài của mỗi hàng hoặc mỗi cột, tùy vào hình ảnh cần hiển thị, a là

số lần hình người di chuyển trong thời gian người đi bộ được phép

đi qua đường

 * Nguyên lý hoạt động

• +Khối nguồn: cung cấp điện áp cho các khối hoạt động

• + Khối vi điều khiển: Atmega328 nhận chương trình điều khiển từ máy tính,sau đó xử lý chương trình và điều khiển các chân xuất tín hiệu ra

• + Khối xử lý: IC74H595 nhận tín hiệu từ vi điều khiển và dịch chuyển cácbit xuất ra trên các chân nối với bộ hiển thị

Trang 19

ĐỒ ÁN 1 Trang 10/15

• + Khối hiển thị: Led ma trận có nhiệm vụ nhận điện áp từ chân điều khiểncủa IC74H595 để hiển thị lên hình người đứng yên và di chuyển

1.8.1 Khối nguồn

 * Sơ đồ khối

Hình 3-2: Sơ đồ khối mạch nguồn

 * Nguyên lý hoạt động:

• Mạch Lọc: Dùng để làm phẳng điện áp 1 chiều nhấp nhô bằng các nạp

và xả liên tục bởi các tụ 104 và 1000µF.liên tục bởi các tụ điện 104

Trang 20

ĐỒ ÁN 1 Trang 11/15

Hình 3 -3: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Hình 3-3: Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn.

1.8.2 Khối vi điều khiển

 Nguyên lý hoạt động:



• + Gồm có 14 chân Digital trong đó có 6 chân PWM (5, 11,12, 15, 16,17), :

cho phép xuất ra xung PWM (từ 0 đến 5 V) Có thể điều chỉnh được điện áp ra

ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như nhữngchân Digital khác (2, 3, 4,6,13,14,189,198)

• + Bao gồm 6 chân Analog (23,24, 25,26, 27,28): Cho phép xuất ra tín hiệutương tự, tức là mức điện áp xuất ra có thể thay đổi từ 0V-> → 5V

• + 2 chân nối đất (8,22) và 2 chân nối nguồn (7,20)

• + Chân AREF (21) : Dùng để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng cácchân analogAnalog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thểdùng các chân analog Analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độphân giải vẫn là 10bits

• + Chân 9, 10 nối với thạch Thạch anh và 2 tụ không phân cực để tạo daođộng và lọc nhiễu tín hiệu

Trang 21

ĐỒ ÁN 1 Trang 12/15

Trang 22

ĐỒ ÁN 1 Trang 13/15

Trang 23

ĐỒ ÁN 1 Trang 14/15

Trang 24

ĐỒ ÁN 1 Trang 15/15

Hình 3-5: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý

Trang 25

ĐỒ ÁN 1 Trang 16/15

1.9 Thi công

1.9.1 Mạch nguồn và vi điều khiển

 + Mạch in:

Hình 3- 56 : Mạch in của khối nguồn và vi điều khiển

Trang 26

ĐỒ ÁN 1 Trang 17/15

+

 Mạch thực tế sau khi thi công:

Hình 3- 67 : Hình ảnh thực tế của vi điều khiển.

Trang 27

ĐỒ ÁN 1 Trang 18/15

Trang 28

ĐỒ ÁN 1 Trang 19/15

KẾT LUẬN

1.10 Kết luận

Đây là toàn bộ quá trình thực hiện đồ án Sau khi hoàn thành đề tài này, tôi đãtìm hiểu rõ hơn về Arduino và IC74H595 cũng như LED ma trận để các đề tài tiếptheo tôi có thể áp dụng được Tuy rằng đây là một đề tài khá đơn giản nhưng nó rấthữu ích trong cuộc sống của con người Nó là một chiếc đèn giao thông đơn giảncho người đi bộ với hai2 hiệu ứng di chuyển và đứng yên Nó khá là nhỏ gọn và dễđiều khiển bằng cách thay đổi thông số trong chương trình được lập trình sẵn

1.11 Hướng phát triển

Với tình hình giao thông hiện tại thì nên có nhiều tuyến đường dành cho người

đi bộ hơn để cái thiện tình hình ùn tắc xe hàng giờ Đây cũng là một1 trong nhữngđiều để đề tài này hoàn thiện và phát triển hơn nữa Thay vì chỉ là LED ma trận 8x8thì thay đổi kích thước lên 16x16 hoặc 32x32 để hình ảnh hiển thị lớn và rõ nét hơn.Bên cạnh đó có thể tích hợp điều khiển bằng ít IC hơn là 4 con như trong đề tài

1.12 Ưu điểm và hạn chế của mạch

− Hàn linh kiện chưa được đẹp

− LED ma trận là module có sẵn, không tự thi công

− Sử dụng 2 LED ma trận 1 màu thay vì có thể sử dụng 1 LED 2 màu

− Còn bị nhiễu khi hiển thị

Trang 29

ĐỒ ÁN 1 Trang 20/15

Trang 30

ĐỒ ÁN 1 Trang 21/15

PHỤ LỤC A

 Chương trình chính

 const int DATA = 12;

const int CLOCK = 10;

const int LATCH = 11;

const int DATA1 = 7;

const int CLOCK1 = 5;

const int LATCH1 = 6;

Trang 31

ĐỒ ÁN 1 Trang 22/15

shiftOut(DATA1, CLOCK1, MSBFIRST,~A[a]);

shiftOut(DATA1, CLOCK1, MSBFIRST,HANG[a]);

Trang 32

ĐỒ ÁN 1 Trang 23/15

const int DATA = 12;

const int CLOCK = 10;

const int LATCH = 11;

const int DATA1 = 7;

const int CLOCK1 = 5;

const int LATCH1 = 6;

int HANG[] = {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128};

int COT[] = {128, 64, 32, 16, 8, 4, 2, 1};

Trang 33

ĐỒ ÁN 1 Trang 24/15

unsigned int hinhnguoiHEX[8] = {16, 19, 92, 228, 92, 19, 16 };

shiftOut(DATA1, CLOCK1, MSBFIRST, ~A[a]);

shiftOut(DATA1, CLOCK1, MSBFIRST, HANG[a]);

shiftOut(DATA, CLOCK, MSBFIRST, ~(A[a] << n));

shiftOut(DATA, CLOCK, MSBFIRST, HANG[a]);

for (int i = 0; i < sizeof(hinhnguoiHEX); i++)

Trang 34

ĐỒ ÁN 1 Trang 25/15

Trang 35

ĐỒ ÁN 1 Trang 26/15

Định dạng
Số trang	35
Dung lượng	1,22 MB