Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngữ tư theo thời gian thực. Hoạt động dựa vào 3 chế độ khác nhau với ba khoảng thời gian khác nhau trong ngày để phù hợp với lưu lượng phương tiện tham gia giao thông trong thực tế. Chip thời gian thực DS1307 sẽ cung cấp thời gian thực tế cho vi điều khiển thông qua chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C, từ đó hoạt động theo ba chế độ : Thấp điểm, Cao điểm và ban đêm , đã được lập trình trong phần mềm MikroC for PIC. Ngoài việc thay đổi các chế độ hoạt động bằng phần mềm, hệ thống được thiết kế bao gồm các nút nhấn giúp các bộ,ban ngành có thể thay đồi chế độ hoạt động của đèn giao thông bằng tay. Kết quả của đề tài :Mạch thiết kế đơn giản, hệ thống dễ dàng áp dụng vào thực tế, dễ dàng lắp đặt tại các ngã 4 ,giúp phân làn giao thông, giúp cho người điều khiển phương tiện giao thông tuân thủ đúng quy định của pháp luật, tránh ùn tắc và đảm bảo an toàn giao thông cho tất cả mọi người.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG TẠI NGÃ TƯ THEO THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 18F4520 CBHD Sinh viên : TS.Nguy ễn Tiến Kiệm : Nguyễn Thị Hương Mã số sinh viên : 1141050019 Hà Nội -2020 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG .1 1.1 Tình hình giao thơng nước ta 1.1.1Thực trạng 1.1.2 Nút giao thông Trung Văn – Tố Hữu ( Quận Nam Từ Liêm ) .2 1.1.3 Nút giao thông Mai Dịch 1.2 Các phương án điều khiển đèn giao thông ý nghĩa điều khiển đèn giao thông 1.2.1 Phương pháp điều khiển đèn giao thông IC số: 1.2.2 Phương pháp điều khiển đèn giao thông kỹ thuật vi x lý : 1.2.3 Phương pháp điều khiển đèn giao thông vi điều ển 1.2.4 Ý nghĩa việc điều khiển đèn giao thông: CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐÈN GIAO THƠNG 2.1 Xác định tốn cho mơ hình 2.1.1 Xác định toán : 2.1.2 Yêu cầu toán thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông 2.1.3 Giải pháp công nghệ 2.1.4 Giải pháp thiết kế 2.2 Sơ đồ khối 10 2.2.1 Khối nguồi nuôi 11 2.2.2 Khối thời gian thực 11 2.2.3 Khối điều khiển trung tâm .12 2.2.4 Khối hiển thị 13 2.3 Một số linh kiện tài nguyên sử dụng mạch 14 2.3.1 Vi điều khiển PIC 18F4520 .14 2.3.1.1 Giới thiệu vi điều khiển [6] 14 2.3.1.2 Giới thiệu vi điều khiển PIC 18F4520 15 2.3.2 RTC DS1307 31 2.3.3 LED 32 2.3.4 74HC595N-DIP16 33 2.3.5 Điốt (Diode) 33 2.3.6 LED đơn 34 2.3.7 Tụ điện ( Capacitor) 34 2.3.8 Thạch anh 36 2.3.9 Màn hình LCD 16x2 36 2.3.10 Điện trở (Resistor) 37 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MƠ HÌNH ĐÈN GIAO THƠNG 38 3.1 Mạch nguyên lý 38 3.2 Lưu đồ thuật toán 39 3.3 Mơ hình thực tế đèn giao thông 40 3.4 Nguyên tắc hoạt động 40 KẾT LUẬN 41 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 PHỤ LỤC 44 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1 Hình ảnh dòng xe đổ dồn ngã tư Trung Văn – T ố H ữu Hình Hình ảnh ùn tắc giao thông ngã t c ầu v ượt Mai Dịch Hình Hình ảnh đèn giao thông ngã t .5 Hình Sơ đồ mô hoạt động hệ thống đèn giao thơng Hình 2 Các phần project Hình Sơ đồ khối mạch .10 Hình Sơ đồ khối nguồn 11 Hình Sơ đồ khối thời gian thực .11 Hình Sơ đồ khối điều khiển 12 Hình khối hiển thị đèn báo dành cho người 13 Hình Khối hiển thị led đèn báo dành cho ph ương tiện 13 Hình Hình ảnh vi điều khiển PIC 18F4520 15 Hình 10 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC 18F4520 .16 Hình 11 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 18F4520 17 Hình 12 Tổ chức nhớ chương trình ngăn xếp 18 Hình 13 Logic ngắt PIC 18F4520 .19 Hình 14 Chế độ hoạt động 8bit Timer0 24 Hình 15 Chế độ hoạt động 16 bit Timer0 24 Hình 16 Chế độ phát xung toàn hệ thống Timer 27 Hình 17 Chế độ ghi/ đọc lần bit Timer .27 Hình 18 Chế độ ghi/đọc lần 16 bit Timer 27 Hình 19 Sơ đồ chế độ hoạt động Timer2 28 Hình 20 Hoạt động Timer3 chế độ ghi/đọc lần 8bit 30 Hình 21 Hoạt động Timer3 chế độ ghi/đọc lần 16bit 30 Hình 22 Chip đồng hồ thời gian thực DS1307 31 Hình 23 Cấu tạo DS1307 31 Hình 24 Hình ảnh thực tế kí hiệu LED .32 Hình 25 Hình ảnh thực 74HC595N-DIP16 .33 Hình 26 Ký hiệu hình ảnh Diode 33 Hình 27 Hình ảnh thực tế cấu tạo led đơn .34 Hình 28 Hình ảnh số loại tụ điện 34 Hình 29 Cấu tạo tụ hóa 35 Hình 30 Cấu tạo hình ảnh thật tụ gốm 35 Hình 31 Cấu tạo hình ảnh thực tế Thạch Anh 20Mhz .36 Hình 32 Hình ảnh LCD 16x2 36 Hình 33 Ký hiệu điện trở 37 Hình 34 Cách đọc giá trị điện trở qua vòng màu 37 Hình Sơ đồ mạch nguyên lý Altium 38 Hình Sơ đồ mạch nguyên lý Proteus 38 Hình 3 Lưu đồ thuật toán hệ thống 39 Hình Mơ hình thực tế đèn giao thông 40 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thanh ghi RCON 19 Bảng 2:Thanh ghi điều khiển INTCON 19 Bảng 3: Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON2 21 Bảng :Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON3 22 Bảng :Thanh ghi điều khiển T0CON .23 Bảng 6: Thanh ghi liên quan đến Timer0 .24 Bảng :Thanh ghi điều khiển T1CON .25 Bảng :Các ghi liên quan đến Timer1 26 Bảng 10 : Thanh ghi điều khiển Timer 28 Bảng 11: Thanh ghi điều khiển Timer3 29 Bảng 12 :Bảng mã LED mắc anode chung .32 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết Tên tiếng anh tắt CPU C Central Processing Unit IC IE I Intergrated Circuit Interrupt O Open Inter-Intergrated OpenI2C Tên tiếng việt Bộ xử lý trung tâm Vi mạch tích hợp Cho phép ngắt Mở chuẩn giao tiếp I2C Circuit PLC P Programmable Logic Thiết bị điều khiển lập trình PIC Controller Programmable Một máy tính tích hợp RAM Intelligent Computer R Random Access Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên ROM RST Read Memory Only Memory Reset Bộ nhớ đọc Reset chip LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô tr ường Đ ại h ọc Công Nghiệp Hà Nội nói chung , thầy khoa Đi ện Tử nói riêng dạy dỗ cho em nhiều kiến thức s ở, chuyên ngành suốt trình học tập vừa qua Đặc biệt, để thực hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp nh s ự bảo, hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Tiến Kiệm, ng ười định hướng, góp ý giúp đỡ em nhiều suốt trình th ực Em xin gửi tới thầy lời cảm ơn sâu sắc Trong thời gian thực đề tài, nhiều hạn chế kiến thức hiểu biết thực tiễn nên báo cáo khơng thể khơng có thiếu sót, với khả viết báo cáo, xây dựng báo cáo chưa có nhiều kinh nghiệm , em mong nhận ý kiến, góp ý từ quý thầy, giáo bạn để em hồn thiện tích lũy nhiều kinh nghiệm cho thân Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Thị Hương MỞ ĐẦU Trong kinh tế hội nhập phát triển mạnh mẽ Việt Nam, đời sống nhân dân ngày nâng cao vật chất lẫn tinh thần, kèm theo phát triển khơng ngừng c sở hạ tầng loại hình phương tiện tham gia giao thơng Điều dẫn đến việc xảy thường xun khó giải quyết, vấn đề ùn tắc giao thông di ễn hàng ngày, hàng , đặc biệt khu đô thị, thành phố lớn vào nh ững cao điểm Cùng với số vụ tai nạn giao thông gia tăng c ả s ố lượng lẫn mức độ nguy hiểm Hiện nay, nước ta bộ, ban ngành có liên quan ban hành luật, th ị, ch ế tài đ ể h ướng d ẫn người tham gia giao thông ,cũng để răn đe tr ường h ợp, hành vi cố tình vi phạm Nhưng phạm vi, quy mơ q rộng so v ới l ượng l ực, đội ngũ cảnh sát giao thơng nên “ hệ thống đèn giao thơng” phương tiện vơ hữu ích, hỗ trợ thay th ế phần lực lượng chức Xuất phát từ tình hình thực tế nói trên, quan tâm h ướng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Tiến Kiệm em lựa chọn đề tài đồ án tốt nghiệp: “ Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông ngữ tư theo th ời gian thực sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520” Bài báo cáo bao gồm nội dung sau : Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển đèn giao thơng Chương 2:Tìm hiểu phân tích mạch đèn giao thơng Chương 3: Thiết kế hồn thiện mơ hình đèn giao thơng dem_xanh=10; dem_vang=5; dem_do=50; out_led_7seg(seg,dem_lan1,dem_lan2,dem_lan3,dem_lan4); out_cot_den(stt_lan1,stt_lan2,stt_lan3,stt_lan4); lcd_clear; lcd_string(1,1,"T.Diem"); mode=thap_diem; } else if(btn_bd) { while(btn_bd); ban_dem_label: dem_lan1=0; stt_lan1=_xanh; dem_lan2=0; stt_lan2=_xanh; dem_lan3=0; stt_lan3=_xanh; dem_lan4=0; stt_lan4=_xanh; out_led_7seg(seg,dem_lan1,dem_lan2,dem_lan3,dem_lan4); out_cot_den(stt_lan1,stt_lan2,stt_lan3,stt_lan4); lcd_clear; lcd_string(1,1,"B.Dem"); mode=ban_dem; } } } void write_byte_595_di_bo(unsigned int dat) { unsigned char i; for(i=0;i>4)+48; Time.FormatedDate[4]=(mn&0x0f)+48; Time.FormatedDate[5]='/'; Time.FormatedDate[6]=((year&0xf0)>>4)+48; Time.FormatedDate[7]=(year&0x0f)+48; Time.FormatedDate[8]='\0'; } void SetLocalTime(char Hour, char Minute,char Second) { char s=11; Soft_I2C_Start(); Soft_I2C_Write(0xD0); Soft_I2C_Write(0); Soft_I2C_Write((((0x00|((Second/10)%10))