Đèn giao thông ngã tư

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆPĐỀ TÀI : Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư Giảng viên hd :Ths... Lời nói đầuTrong sự phát triển của kỹ thuật điện tử ngày nay, tự

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI : Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển

đèn giao thông tại ngã tư

Giảng viên hd :Ths Nguyễn Quốc DinhSinh Viên: Nguyễn Việt Đức

Lớp : D11XLTH

Niên Khóa 2011-2016

Hà nội, ngày tháng.…năm 2015 Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nhận xét của giáo viên chấm

Hà nội, ngày tháng….năm 2015

Giáo viên hướng dẫn

(Ký ghi rõ họ tên)

M c l c hình ụ ụ

Hình 1.1 Sơ đồ mô hình hoạt động của 1 hệ thống đèn giao thông

Hình 2.1 Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng hệ thống

Hình 2.3 Sơ đồ khối nguồn

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị

Hình 2.5.Sơ đồ khối reset

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung dao động

Hình 2.7.Mô hình vi điều khiển AT89C52

Hình 2.8.Sơ đồ khối AT89C52

Hình 2.9 Sơ đồ chân AT89C52

Hình 2.10.Dạng led 7 thanh

Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo của led 7 thanh

Hình 2.12.Bảng mã led 7 đoạn Anode chung

Lời nói đầu

Trong sự phát triển của kỹ thuật điện tử ngày nay, tự động hóa đang đượcphát triển mạnh mẽ chiếm ưu thế lớn về số lượng, các ứng dụng của nó trên nhiềuthiết bị điện tử, từ dân dụng cho đến chuyên dụng, trong nhiều lĩnh vực đo lường,điều khiển, v.v…

Nhận thấy tầm quan trong của các hệ thống điều khiển tự động, trên cơ sởkiến thức đã được học ở trường cùng với những kinh nghiệm tiếp thu được ở nơithực tập em đã thiết kế mô hình điều khiển hệ thống đèn giao thông tại ngã tư

Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian thực hiện không được nhiều nên đề tàicủa em còn nhiều thiếu sót, hạn chế Mặc dù đã cố gằng phần nào thiết kế và tínhtoán một các chi tiết mạch, các thông số nhưng vẫn còn mang tính lý thuyết, chưathực tế Em rất mong được sự góp ý và sửa chữa của thầy cô trong khoa để đề tài cótính khả thi hơn cả về phương diện kinh tế cũng như kỹ thuật

Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến ban giám đốc và các anh chị kỹthuật viên bên công ty Mcom Việt Nam đã chỉ bảo và hướng dẫn em trong thời gianthực tập giúp em có được những kinh nghiệm quý báu; em cũng xin gửi lời cảm ơnđến các thầy cô trong khoa điện tử đặc biệt là thầy Ths.Nguyễn Quốc Dinh và côThs.Nguyễn Hương Thảo đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em trong quá trình học vàthực tâp tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn !

Ngày 14 tháng 8 năm 2015

Sinh viên thưc hiện:

Nguyễn Việt Đức

PHẦN 1 TH C T P C S Ự Ậ Ơ Ở Chương I Giới thiệu về công ty MCOM

1.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Năm 2008, thành lập công ty cổ phần ứng dụng dịch vụ kỹ thuật viễn thôngMCOM, hoạt động chuyên sâu trong lĩnh vực xây lắp hạ tầng viễn thông, lắp đặtthiết bị, hệ thống viễn thông cho các nhà khai thác mạng lưới, nhà cung cấp thiết bị 1/7/2012 Tái cấu trúc hoạt động sản xuất kinh doanh cốt lõi và thành lập công ty

cổ phần dịch vụ viễn thông Mcom Việt Nam, hoạt động trong lĩnh vực cung cấpdịch vụ Kỹ thuật Viễn thông, tích hợp hệ thống công nghệ thông tin- hạ tầng Viễnthông và kinh doanh thương mại

1.2 Phương châm hoạt động

M.com cam kết không ngừng lỗ lực cải thiện chất lượng dịch vụ, đáp ứng ngàycàng tốt hơn như cầu của khác hàng và đối tác Với trải nghiệm trong thị trườngViễn Thông Việt Nam, M.com đã trở thành khách hàng và đối tác của hầu hết cácnhà cung cấp dịch vụ tại thị trường Việt Nam trong các dự án viễn thông qui môlớn…

1.3 Thành viên hội đồng quản trị

 Ông Lưu Đức Thọ - Chủ tích Hội đồng quản trị

 Ông Nguyễn Xuân Tú - Thành viên, Giám đốc

 Ông Lê Hồng Việt - Thành viên

 Ông Chu Đình Tiến - Thành viên

 Ông Nguyễn Huy Phong - Thành viên

1.4 Các lĩnh vực hoạt động chính

 Lập trình máy tính

 Tư vấn máy tính và quản trị hệ thống máy tính

 Hoạt động dịch vụ công nghệ thông tin và dịch vụ khác liên quan đến máy vitính

 Sửa chữa máy móc thiết bị

 Sửa hữa thiết bị điện tử và quang học

 Sửa chữa thiết bị điện

 Lắp đặt thiết bị máy móc và thiết bị công nghiệp

 Lắp đặt thiết bị viễn thông :Trạm BTS, BSC, SDH,

 Xây dựng các công trình, mạng lưới viễn thông

 Phân phối các linh kiện điện tử, máy móc và thiết bị viễn thông…

1.5 Định hướng phát triển tương lai

 Trong tương lai gần, công ty dự định phát triển đầu tư triển khai cơ sở hạtầng cho việc thu phát song các tạm BTS

 Thực hiện vận hành, khai thác và ứng cứu thông tin cho trên 1000 trạm BTScủa các đối tác

 Lắp đặt BTS, truyền dẫn Viba, truyền dẫn quang…

Chương II Báo cáo thực tập

2.1 Lý do chọn công ty thực tập

Trong những năm gần đây, nước ta là một quốc gia có tốc độ tăng trưởng kinh

tế hàng đầu khu vực; sự phát triển cả về số lượng và chất lượng của thành phầnkinh tế tư nhân là một đóng góp đáng kể cho sự phát triển chung của nền kinh tếnước ta, cụ thể các công ty tư nhân được thành lập, đa dạng về sản phẩm, dịch vụ

và ngành nghê kinh doanh

Một trong số đó là Công ty cổ phần thương mại và dịch vụ MCOM- đây là mộtcông ty lớn và có bề dày trong lĩnh vực phân phối, thiết kế và sửa chữa các thiết bị,máy móc điện tử

Chính vì đó, em đã chọn công ty MCOM làm nơi thực tập tốt nghiệp nhằm họchỏi và tích lũy kiến thức về lĩnh vực thiết kế điện tử để có kinh nghiệm sau khi tốtnghiệp khóa học

2.2 Quá trình thực tập

Thời gian thực tập 4 tuần bắt đầu từ ngày 29/6 -2015 – 26/7/2015 tại công tyMcom Việt Nam; địa chỉ Văn phòng: Số 32, ngõ 3, ngách 3, KTT Liên Đoàn Vật

Lý Địa Chất Phường Văn Quán, Hà Đông

Trong quá trình thực tập em đã tham gia tìm hiểu về công ty, cùng với đội ngũ

kỹ sư hỗ trợ thiết kế các trạm BTS; tìm hiểu các thiết bị có trong trạm, cách thức sửdụng và lắp đặt; tìm hiểu các thiết bị điện tử, hệ thống vi mạch; cách thức thiết kế

mô hình hệ thống điện tử điều khiển tự động như đèn , động cơ …

Trong khoảng thời gian này, khi ở công ty với trang thiết bị hiện đại và đầy đủcùng với sự chỉ bảo tận tình của các anh chị kỹ thuật viên có kinh nghiệm bên công

ty đã giúp em tiếp thu được nhiều kiến thức mới rất bổ ích cho công việc sau này

Em cũng gặp một số khó khăn như là: vẫn còn hạn chế về kiến thức và kinhnghiệm thực tế cùng với đó là khoảng thời gian ngắn khi tiếp xúc với công việc nêncũng ảnh hưởng quá trình học tập và tìm hiểu ở công ty

2.3 Ý kiến đề xuất đề tài thực tập chuyên sâu

Ngày nay cùng với sự phát triển đi lên của xã hội, các phương tiện tham giagiao thông cũng gia tăng không ngừngvà hệ thống giao thông ngày càng phứctạp .Vì vậy để đảm bảo giao thông được an toàn và thông suốt thì việc sử dụng các

hệ thống tín hiệu để điều khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết Nhận thấy đây là vấn đề rất sát thực, với những kiến thức đã được trang bị trongquá trình học tập và nghiên cứu tại trường cũng như trong thời gian thực tập ở công

ty em đã lựa chọn đề tài:”Thiết kế mô hình hệ thống điều khiển đèn giao thông chongã tư”.

Em hy vọng có thể phát triển nó thành một hệ thống hoàn chỉnh, tích hợp đachức năng nhằm hỗ trợ tốt cho ngành giao thông Việt Nam

PHẦN 2 THỰC TẬP CHUYÊN SÂU Chương 1 Phân tích hệ thống.

1.1 Tổng quan về hệ thống đèn giao thông.

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với đóthì xã hội ngày càng văn minh và hiện đại, sự phát triển ở đô thị ngày một đi lên.Nhu cầu về giao thông ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là trong các khu vực thànhthị Do nhu cầu của đời sống con người, đặc biệt là nhu cầu đi lại, các loại phươngtiện giao thông đã tăng một cách chóng mặt Riêng tại Việt Nam số lượng xe máytrong những năm qua tăng một cách đột biến, mật độ xe lưu thông trên đường ngàymột nhiều, trong khi đó hệ thống đường xá tại Việt Nam còn quá nhiều hạn chế nênthường gây ra các hiện tượng như kẹt xe, ách tắc giao thông, đặc biệt là tai nạn giaothông ngày càng phổ biến trở thành mối hiểm họa cho nhiều người

Vì lý do đó các luật giao thông lần lượt ra đời và được đưa vào sử dụng mộtcách lặng lẽ rồi dần trở nên phổ biến như hiện nay Trong đó hệ thống đèn giaothông là công cụ điều khiển giao thông công cộng thực tế và hiệu quả có vai trò rấtlớn trong việc đảm bảo an toàn và giảm thiểu tai nạn giao thông

1.1.1 Mạch dùng IC số.

Với mạch dùng IC số có các ưu điểm sau:

 Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy

 Giá thành rẻ

 Mạch đơn giản dễ thực hiện

Song với việc sử dụng kỹ thuật số rất khó khăn trong việc thay đổi chương trình.Muốn thay đổi một yêu cầu nào đó của chương trình thì buộc lòng phải thay đổiphần cứng Do đó mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiềukhi yêu cầu đó không thực hiện được nhờ phương pháp này Với sự phát triển mạnh

mẽ của ngành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ vi xử lý, vi điều khiển hayPLC đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà phương pháp dùng IC sốkết nối lại không thực hiện được

 Số linh kiện để sử dụng trong mạch ít hơn

 Mạch đơn giản hơn so với mạch dùng IC số Song do phần cứng của vi xử lýchỉ sử dụng CPU đơn chíp mà không có các bộ nhớ Ram, Rom, các bộ timer,

hệ thống ngắt Nên việc viết chương trình gặp nhiều khó khăn Do vậy hiệnnay để khắc phục những nhược điểm trên hiện nay người ta thường dùng bộ

vi điều khiển

1.1.3 Điều khiển bằng vi điều khiển.

Ngoài những ưu điểm có của hai phương pháp trên, phương pháp này còn có những

ưu điểm sau:

 Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với chương trình có quy

mô nhỏ, rất tiện lợi mà vi xử lý không thực hiện được

 Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử lý cũng giao tiếpđược nhưng là giao tiếp song song nên cần có linh kiện chuyển đổi dữ liệu từsong song sang nối tiếp để giao tiếp với máy tính

 Do trong vi điều khiển có sử dụng các bộ timer, các hệ thống ngắt, câu lệnhđơn giản nên việc lập trình đơn giản, dễ thực hiện

Phù hợp với kiến thức của sinh viên

1.1.4 Điều khiển bằng PLC

Với phương pháp điều khiển bằng PLC có những ưu điểm sau:

 Làm việc chắc chắn, liên tục và có tuổi thọ cao

 Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy tính, mànhình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu thêm bớt cácthiết bị xuất nhập

 Có thể làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau

 Hướng dẫn người sử dụng đơn giản

 Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms) Tuyphương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vi xử lý nhưng việc áp dụng trongcác hệ thống nhỏ là không thích hợp bởi giá thành rất cao

1.2 Xác định bài toán.

1.2.1 Xác định bài toán.

Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngã tư dùng vi điều khiểngồm:4 cột đèn, có đèn tín hiệu phân luồng rẽ trái trước Hiển thị thời gian đếm lùitrên led 7 thanh ở vị trí lưng chtrừng cột và trên đỉnh của cột đèn

1.2.2 Yêu cầu của bài toán thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông.

Trước tình hình phương tiện tham gia giao thông ngày càng gia tăng khôngngừng và hệ thống giao thông nước ta ngày càng phức tạp Dẫn đến tình trạng ùntắc và tai nạn giao thông ngày càng gia tăng Vì vậy để đảm bảo giao thông được antoàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để điều khiển và phân

luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết Với tầm quan trọng như vậy hệ thốngđiều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo hoạt động một cách chính xác, liên tục trong thời gian dài

 Độ tin cậy cao Dễ quan sát cho người đi đường

 Chi phí nhỏ, tiết kiệm năng lượng

Hình 1.1 Sơ đồ mô hình hoạt động của 1 hệ thống đèn giao thông

Hình 1.1 miêu tả sơ đồ đèn tại một ngã tư với 4 cột đèn trong chia làm hai nhánhcác cột mắc song song Các đèn xanh vàng và đỏ ở các cột mắc song song sẽ sáng

và tắt đồng thời khi hệ thống hoạt động

Đ V X

Đ V X

2 1

Đ V X

Đ V X

Ch ươ ng II THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống

Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng quan của hệ thốngTrong đó:

 Khối nguồn: Nguồn 1 chiều điện áp 5V cấp cho vi điều khiển, led hiển thị

 Khối điều khiển trung tâm: Vi điều khiển trung tâm., phần mềm điều khiển

 Khối hiển thị: Led 7 đoạn dùng nguồn 1 chiều hiểện thị thời gian đếm ngượccủa các đèn, đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ, led đơn sử dụng nguồn 1 chiều

Khối điều khiển trung tâm

Khối Nguồn

Khối hiển thị

2.2 Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý mô phỏng hệ thống

Mạch đèn giao thông hoạt động dựa trên nội dung đã lập trình cho AT89C52,khi có tác động từ các nút điều khiển mạch hoạt động theo đúng thời gian yêu cầu.AT89C52 đưa dữ liệu đến các LED xanh, đỏ, vàng để điều khiển các LED nàyđóng, mở Ngoài ra, nó còn xuất dữ liệu đến các BJT để điều khiển các LED 7đoạn LED 7 đoạn còn nhận dữ liệu từ vi điều khiển trung tâm để thực hiện việcđếm lùi thời gian Chúng ta sử dụng ngắt ngoài 0 và ngắt ngoài 1 để điều khiển đèntín hiệu giao thông bằng tay và cài đặt thời gian cho các đèn (Xanh, đỏ, vàng)

Như vậy mỗi khi mạch bắt đầu thực hiện đếm lùi, nếu trục lộ bên này đènxanh hoặc vàng sáng thì trục lộ bên kia đèn đỏ sáng và ngược lại Bộ phận điềukhiển AT89C52 là các nút nhấn Tùy theo thời gian yêu cầu mà ta điều khiển cáctrục giao thông sáng AT89C52 sẽ xuất ra các cổng I/O những xung ở mức cao hoặcmức thấp để điều khiển các BJT từ đó điều khiển các đèn hiển thị Khi AT89C52nhận tín hiệu điều khiển từ các phím nhấn, nó sẽ quét và tìm ra chương trình được

mã hóa phù hợp với tín hiệu điều khiển để hoạt động

2.3.2 Khối hiển thị

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị

2.3.2.1 Mạch hiển thị led 7 đoạn

Khối hiển thị đếm ngược led 7 đoạn: hiển thị thời gian của các chế độ thờigian, được hiển thị trên led 7 đoạn, các chân của led được nối thông qua một điệntrở thanh để nối với IC vi điều khiển.Việc giải mã nhị phân sang led 7 đoạn đềuđược thực hiện trên vi điều khiển Led 7 đoạn được nối theo kiểu anode chung,trong mạch này :chân anode chung của các led được điều khiên gián tiếp từ chânP2.0 đến P2.3 thông qua các Trasistor C945 (loại NPN) Led hoạt động với dòng từ10mA đến 20mA., sử dụng port (P0): P0.0, P0.1, P0.2, P0.3, P0.4, P0.5, P0.6, P0.7,

để điều khiển các chân K tốt.Với các chân A nốt chung được điều khiển thông quacác transistor C945,điều khiển hoạt động cở chế độ bão hòa cung cấp dòng choLED sáng Transistor C945 được nối với port (P2): P2.0, P2.1, P2.2, P2.3 của viđiều khiển có chức năng khuyếch đại dòng cho led 7 đoạn hoạt động bình thường.Các chân từ P1.0 đến P1.5 dùng để điều khiển thời gian sáng tối của các đèn báoxanh đỏ vàng của hai làn đường

2.3.2.2 Mạch hiển thị led đơn

Sử dụng các led đơn nối cathode chung Còn các chân anode thì được nốivào điện trờ R và nó được điều khiển bởi các chân P0.0 đến P0.5.Vì led đơn códòng hoạt động khoảng 10mA nên ta có thể chọn điển trở R sao cho phù hợp

Nguồn được cấp: Vcc = +5V

Mức 1: Đèn sáng

Mức 0: Đèn tắt

2.3.3 Khối điều khiển trung tâm

Khối điều khiển trung tâm gồm các khối nhỏ: khối vi điều khiển, khối tạo xung daođộng, khối reset

2.3.3.1 Khối reset.

Hình 2.5 Sơ đồ khối resetKhối RESET có tác dụng đưa vi điều khiển về trạng thái ban đầu Khi nútReset được ấn điện áp +5V từ nguồn được nối vào chân Reset của vi điều khiểnđược chạy thẳng xuống đất lúc này điện áp tại chân vi điều khiển thay đổi đột ngột

về 0, vi điều khiển nhận biết được sự thay đổi này và khởi động lại trạng thái banđầu cho hệ thống

2.3.3.2 Khối tạo xung giao động.

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý khối tạo xung dao động

Đây là bộ dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 20MHzcho vi điều khiển hoạt động Hai đầu này được nối vào 2 chân XTAL1 và XTAL2của vi điều khiển

2.3.3.3 Khối vi điều khiển