Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG CHO NGà TƯ LẬP TRÌNH BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành Sinh viên thực :Trần Đông Nguyễn Văn Hoàng Nguyễn Huy Toàn Lớp: Đ-ĐTK5.1 Hưng yên ngày .tháng … năm 2010 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Toàn NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 2010 Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Trung Thành Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Tồn MỤC LỤC NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG u cầu mục đích hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông 2.1 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng ưu tiên cho người 2.2 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư 2.3 Hệ thống điều khiển giao thông cho ngã ba II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 10 Mạch dùng IC số 10 Điều khiển vi điều khiển 11 Với vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lý 11 Điều khiển PLC 11 III CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 12 IV LED ĐOẠN VÀ LED ĐƠN 14 Các khái niệm 14 Kết nối với vi điều khiển 16 V GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED ĐOẠN 19 VI KHỐI GIẢI Mà 20 VII GIỚI THIỆU CHUNG CẤU TRÚC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN 22 Tóm tắt lịch sử AT89C51 22 Sơ đồ chân tín hiệu 80C51/AT89C51 24 Các ghi chức đặc biệt 25 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Toàn Phần II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 35 I Sơ đồ nguyên lý theo khối 35 Khối hiển thị 35 Khối tín hiệu điều khiển 36 Khối điều khiển đèn 37 II Sơ đồ mạch nguyên lý chung 38 III Chương trình điều khiển 40 Phần III: PHẦN TỔNG KẾT 45 LỜI NÓI ĐẦU Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Tồn Với thời đại phát triển ngày vấn đề giao thông ngày trú trọng Các phương tiện tham gia giao thông gia tăng không ngừng hệ thống giao thơng ngày phức tạp Vì để đảm bảo an toàn tham gia giao thơng việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Qua thực tế chúng em nhận thấy vấn đề sát thực Hơn chúng em trang bị kiến thức trình nghiên cứu học tập trường chúng em chọn đề tài “ Thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư lập trình vi điều khiển” Trong suốt trình thực đề tài chúng em nhận hướng dẫn tận tình thầy “ Nguyễn Trung Thành” thầy cô khoa điện- điện tử Chúng em xin chân thành cám ơn thầy Tuy nhiên q trình thực đồ án kiến thức hiểu biết hạn hẹp chúng em chưa có nhiều điều kiện khảo sát thực tế nhiều, thời gian làm đồ án không dài đồ án chúng em tránh thiếu sót Chúng em mong thầy các bạn đóng góp bổ sung ý kiến để đồ án chúng em thêm hoàn thiện Chúng em xin chân thành cám ơn! Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU GIAO THƠNG u cầu mục đích hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Tồn Trước tình hình phương tiện tham gia giao thơng ngày gia tăng không ngừng hệ thống giao thông ngày phức tạp Chính lý dẫn đến tình trạng ùn tắc tai nạn giao thơng ngày gia tăng 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 Với tầm quan trọng hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cần đảm bảo u cầu sau: - Đảm bảo trình hoạt động cách xác liên tục - Độ tin cậy cao - Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng 2.1 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông ưu tiên cho người Hệ thống hoạt động sau: - Ở trạng thái bình thường đèn báo tuyến đường ô tô trạng thái xanh - Khi người muốn qua đường, người phải nhấn vào nút nhấn nằm cột đèn dành cho người Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Toàn - Sau nhấn nút xin đường hệ thống đèn báo tuyến đường mô t bng gin thi gian Xanh ôtô Vàng ôtô t 0 t t Đỏ ôtô Xanh t Đỏ sau t 2.2 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng cho ngã tư A B D C Hệ thống có hoạt động sau: Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đơng- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Tồn 25S 7S Xanh A, C 25S 7S t Vµng 5S 2S A ,C §á A, C §á B, D Xanh B ,D t 9S 30S 30S 9S 30S 9S t t 25S 7S t Vµng B,D Đỏ A , C Xanh ®i bé A , C §á ®i bé B ,D Xanh ®i bé B , D 5S2S t 30S 30S9S t 30S t 30S t 30S 30S t Ta giả sử xét chế độ ban ngày thời điểm ban đầu đèn xanh vị trí A C sáng cho phép phương tiện người đi theo chiều từ A sang C ngược lại đồng thời lúc đèn đỏ vị trí B D sáng khơng cho phương tiện lưu theo chiều từ B sang D ngược lại Sau khoảng thời gian Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn đèn xanh vị trí A C đèn đỏ B D tắt đồng thời đèn vàng vị trí sáng đèn đỏ vị trí dành cho người nhấp nháy sau khoảng thời gian đèn vàng tắt đèn vàng vị trí A C sáng đèn xanh vị trí B D sáng lúc xanh cho người A C sang, đỏ cho người B D sáng Sau đỏ B D sáng Sau đỏ A D xanh B D tắt đèn vàng lại sáng Ở chế độ ban đêm có đèn vàng Giản đồ thời gian mô tả sau 2.3 Hệ thống điều khiển giao thông cho ngã ba A B C Hệ thống hoạt động sau: Giả sử xét chế độ ban ngày thời điểm ban đầu đèn xanh vị trí A B sáng cho phép phương tiện thẳng từ A B theo C Đồng thời lúc đèn đỏ vị trí C sáng khơng cho phép xe lưu thơng theo chiều từ C sang đường A B Sau khoảng thời đèn đỏ A B sáng, không cho phép phương tiện thẳng từ A B, đồng thời đèn xanh vị trí C sáng cho phép phương tiện vào C từ C sang đường A B Trong trình chuyển từ đèn xanh sang đỏ ngược lại đèn vàng sáng khoảng thời gian Ở chế độ ban đêm có đèn vàng nhấp nháy Ta có thời gian mơ tả hoạt động hệ thống sau Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hồng - Nguyễn Huy Tồn II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN Với phát triển khoa học kỹ thuật để điều khiển hệ thống giao thơng có nhiều cách khác là: Dùng IC số, vi xử lý, vi điều khiển, điều khiển PLC Mạch dùng IC số Với mạch dùng IC số có ưu điểm sau:  Giá thành rẻ  Mạch đơn giản dễ thực  Tổn hao công suất bé, mạch dùng pin acquy Tuy nhiên sử dụng kỹ thuật số khó khăn việc thay đổi chương trình Muốn thay đổi chương trình buộc ta phải thay đổi phần cứng Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều yêu cầu không thực nhờ phương pháp 10 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn ... đích hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng 2.1 Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thơng ưu tiên cho người 2.2 Hệ thống điều khiển tín hiệu. .. tín hiệu giao thông cho ngã tư 2.3 Hệ thống điều khiển giao thông cho ngã ba II PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN 10 Mạch dùng IC số 10 Điều khiển vi điều khiển ... thơng an tồn thơng suốt việc sử dụng hệ thống tín hiệu để điều khiển phân luồng nút giao thông cần thiết Với tầm quan trọng hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm