Đề tài: Thiết kế hệ thống đèn giao thông ở ngã tư

Chia sẻ: Vu Son | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:15

Thêm vào BST

Báo xấu

1.354
lượt xem 274
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nhằm thiết kế và triển khai một hệ thống điều khiển cho đèn giao thông tại một ngã tư thông thường trong đó không tách biệt tín hiệu đèn điều khiển rẽ trái, rẽ phải, đi thẳng. Hệ thống đảm bảo chức năng điều khiển các tín hiệu đèn, các bộ đếm ngược và cân chỉnh được thang thời gian cho các tín hiệu theo thời gian trong ngày. Các tín hiệu điều khiển được thể hiện bằng các LED màu tương ứng vàng, đỏ, xanh và bộ đếm thể hiện bằng các LED 7 thanh...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Thiết kế hệ thống đèn giao thông ở ngã tư

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN VI XỬ LÝ Đề tài: Thiết kế hệ thống đèn giao thông ở ngã tư Giáo viên hướng dẫn:Vũ Song Tùng Nhóm sinh viên thực hiện: 1. ĐINH VĂN KHOÁI Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 20071576 2. ĐÀO VĂN BẮC Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 20070201 3. NGUYỄN HỮU THAO Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 2007 4. NGUYỄN VĂN MINH Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 20071967 5. NGUYỄN VĂN SAN Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 20072413 6. NGUYỄN HỒNG QUÂN Lớp: Điện tử Y Sinh K52 MSSV: 2007 Page 1
GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ ĐỀ TÀI 1. Mục đích và nhiệm vụ Đề tài nhằm thiết kế và triển khai một hệ thống điều khi ển cho đèn giao thông tại một ngã tư thông thường trong đó không tách bi ệt tín hiệu đèn điều khiển rẽ trái, rẽ phải, đi thẳng. Hệ thống đảm bảo ch ức năng điều khiển các tín hiệu đèn, các bộ đếm ngược và cân ch ỉnh được thang thời gian cho các tín hiệu theo thời gian trong ngày. Các tín hiệu điều khiển được thể hiện bằng các LED màu tương ứng vàng, đỏ, xanh và bộ đếm thể hiện bằng các LED 7 thanh. 2. Nội dung báo cáo Chương 1. Phân tích chức năng hệ thống: các yêu cầu và chức năng cơ bản về hiển thị và điều chỉnh hệ thống đèn giao thông Chương 2. Sơ đồ khối: Sơ đồ liên kết các khối và chức năng từng khối Chương 3. Sơ đồ nguyên lý: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống và từng khối chức năng Chương 4. Thuật toán: Giải thuật điều khiển hệ thống đèn giao thông Chương 5. Kết luận: Tổng kết và đánh giá đề tài Page 2
Chương I Phân tích chức năng hệ thống Điều khiển các tín hiệu đèn: 1. - Điều khiển tín hiệu đèn cho các phương tiện giao thông: trên các hướng đi có bộ ba đèn điều khiển vàng, đỏ xanh. Các đèn hiệu s ẽ được điều khiển theo logic và phải đảm bảo thời gian đèn đỏ của hướng này phải lớn hơn hoặc bằng tổng thời gian đèn xanh và đèn vàng của hướng kia. Thứ tự đèn cho mỗi hướng là: vàng -> đỏ -> xanh -> vàng… - Điều khiển tín hiệu đèn cho người đi bộ: trên các h ướng đi có bộ đèn hiệu cho người đi bộ bao gồm hai tín hiệu xanh và đ ỏ. Tín hi ệu đèn xanh cho người đi bộ sẽ bắt đầu sau khi đèn đỏ cho ph ương tiện của hướng đó sáng được 05s và kết thúc trước khi tín hi ệu đèn xanh cho phương tiện giao thông của hướng đó sáng 05s. Hiển thị thời gian đếm ngược của các tín hiệu đèn: 2. Hệ thống có khả năng hiển thị thời gian đếm ngược của tín hiệu đèn bằng Led 7 thanh với khả năng hiển thị số lớn nhất là 99. Điều chỉnh thang thời gian điều khiển các tín hiệu đèn 3. theo thời gian trong ngày: Thời gian thực trong ngày sẽ được lưu trong hệ thống ngay cả khi hệ thống bị mất điện. Thời gian thực lưu theo dạng 24 giờ b ắt đ ầu từ 00:00 đến 23:59. Hệ thống dựa vào giờ được lưu này để điều chỉnh thang thời gian điều khiển tín hiệu cho phù hợp vào các thời điểm cao Page 3
điểm, trung bình và ban đêm trong ngày. Ở khoảng thời gian ban đêm đến 5 giờ , hệ thống sẽ nhấp nháy đèn vàng với chu kỳ 1s. Gi ờ cao điểm trong ngày là khoảng thời gian từ 7 giờ đến 9 giờ và từ 17 giờ đến 19 giờ. Điều chỉnh các thông số của hệ thống: 4. Giao diện điều chỉnh các thông số: chúng ta nhập thông số thông qua - 4 nút bấm: menu, up, down, set. Thông số đang điều chỉnh sẽ được hiển thị lên màn hình LCD dạng text đồng th ời đèn LCD cũng b ật sáng đèn màn hình. Để bắt đầu điều chỉnh các thông số, chúng ta nhấn nút menu, sau đó - nhấn các nút up và down để điều chỉnh thông số hiện t ại, khi đã điều chỉnh xong thông số này, chúng ta nhấn nút set để lưu thông số. Để điều chỉnh thông số tiếp theo chúng ta tiếp tục nhấn nút menu. Thứ tự điều chỉnh các thông số lần lượt như sau: Giờ -> phút -> thời gian đèn vàng -> thời gian đèn đỏ lúc cao đi ểm -> th ời gian đèn xanh lúc cao điểm -> thời gian đèn đỏ lúc trung bình -> th ời gian đèn xanh lúc trung bình -> thời gian đèn đỏ giao nhau lúc cao đi ểm -> thời gian đèn đỏ giao nhau lúc trung bình -> th ời đi ểm b ắt đ ầu nh ấp nháy đèn vàng. Khi đã điều chỉnh xong các thông số, chúng ta nhấp menu thêm một lần nữa để thoát chế độ điều chỉnh. Khi thoát ch ế độ này, LCD xóa toàn bộ nội dung hiển thị và tắt đèn màn hình. Các thông sô điều chỉnh theo kiểu quay vòng: mỗi thông số có - khoảng nhất định từ nhỏ nhất đến cao nhất, khi chỉnh đến giá trị cao nhất mà chúng ta nhấn nút up một lần nữa thì thông s ố quay v ề giá trị nhỏ nhất, tương tự khi chỉnh đến giá trị nhỏ nh ất mà chúng ta nhấn nút down một lần nữa thì thông số quay về giá trị cao nhất. - Khoảng điều chỉnh giờ: 00h -> 23h. - Khoảng điều chỉnh phút: 00h -> 59h. - Khoảng điều chỉnh thời gian đèn vàng: 03s -> 10s. - Khoảng điều chỉnh thời gian đèn đỏ: 20s -> 90s. Page 4
- Khoảng điều chỉnh thời gian đèn xanh: 10s -> 70s. - Khoảng điều chỉnh thời gian đèn đỏ giao nhau: 00s -> 10s. - Khoảng điều chỉnh thời điểm bắt đầu nhấp nháy đèn vàng: 21h -> 23h Chương II Sơ đồ khối Đèn đếm Đèn giao Màn hình(LCD) ngược thông Vi điều khiển Thời gian thực Page 5 DS1307
Phím bấm Khối vi điều khiển sử dụng IC PIC16F877A điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. Thạch anh sử dụng tạo dao động cho pic hoạt động là 20MHz. IC PIC16F877A có 5 cổng vào ra có thể lập trình được, có 1 bộ ADC 10bit, timer 16bit, PORTB có điện trở treo… Khối đèn giao thông và Khối đèn đếm ngược để điều khiển sự đi lại của xe cộ và người đi bộ. Do tính đối xứng của ngã tư nên hai phía đ ối diện nhau luôn có tín hiệu đèn giao thông giống nhau. Nên ta ch ỉ c ần thi ết k ế hiển thị cho 2 khối cạnh nhau và mắc song song hai kh ối đ ối di ện. Kh ối này sử dụng các LED đơn xanh, đỏ, vàng và LED 7 thanh. Khối đèn giao thông điều kiển bằng phương pháp quét led : trong một th ời điểm có duy nh ất 1 led đơn sáng giúp tiết kiệm năng lượng, chống nhiễu, giảm số chân IC. Khối đèn đếm ngược cũng dùng phương pháp quét LED, tiết kiệm chân IC, chống nhiễu, tiết kiệm năng lượng. Khối phím bấm gồm 4 phím bấm điều chỉnh và một phím reset cho hệ thống. Khối thời gian thực DS1307 sử dụng IC DS1307 lấy thời gian thực cho hệ thống qua giao tiếp I2C với vi điều khiển. Ngoài ra DS1307 còn tạo xung 1HZ làm xung cho toàn hệ thống hoạt động.Thạch anh của DS1307 được thiết kế chống nhiễu cao có giá trị là 32,768 Khz. DS1307 được nuôi bằng nguồn PIN 3V đảm bảo lưu thời gian khi m ất đi ện giúp h ệ th ống ho ạt động thông suốt chính xác và khi hệ thông hoạt động thì IC DS1307 được cấp nguồn 5V để hoạt động. Page 6
Khối màn hình LCD để hiển thị các thông số trong quá trình giao tiếp giữa người điều khiển với hệ thống như xem ngày giờ và xem các thông số khi thực hiện điều khiển hệ thống (Active).Sử dụng LCD text 16x2. Bảng mô tả các chân của lcd 16x2 Page 7
Chương III Sơ đồ nguyên lý 1. Sơ đồ nguyên lý sơ lược trên Proteus 2. Khối phím bấm Khối phím bấm gồm 5 phím điều chỉnh: Page 8
Phím MENU để bắt đầu điều chỉnh các thông số và cho phép điều chỉnh các thông số tiếp theo Phím SET để đưa hệ thống vào trình setup để điều chỉnh các thông số và thoát khỏi trình setup khi xong. Các Down,Up để thay đổi tăng giảm giá trị các thông số khi cài đạt Phím RESET khởi động lại hệ thống. Trong quá trình mạch đang điều kiển giao thông tất cả các phím bấm bị vô hiệu hóa trừ phím MENU và RESET.Trong quá trình cài đặt LED 7 thanh và đèn giao thông được tắt. Page 9
3. Khối đèn giao thông Khối đèn giao thông cho mỗi cột gồm đèn xanh, đỏ , vàng, đi bộ xanh, đi bộ đỏ. Hai hướng được điều khiển quét luân phiên giúp tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chân. Các đèn trong cùng 1 h ướng cũng được quét luân phiên tránh nhiễu do LED công suất ko đồng đều. Anot chung được đệm điện trở 200Ω tránh LED cháy. 4. Khối thời gian thực Khối thời gian thực dùng DS1307, hai chân 1,2 được nối đến th ạch anh đồng hồ 32.768MHz. Chân số 7 SOUT xuất tín hiệu 1Hz làm xung ho ạt đ ộng cho hệ thống.Chân số 3 nối tới cực dương của pin 3V.Hai điện trở treo R1,R2 được sử dụng trong giao tiếp I2C giữa vi điều khiển và DS1307. Page 10
5.Khối màn hình LCD Làm việc ở chế độ 8 bit. Cho phép hiển thị ngày,giờ và các thông số của mạch khi đang trong quá trình điều chỉnh 6.Khối đèn đếm ngược Khối LED 7 thanh để hiển thị đèn đếm ngược. Dùng 4 led 7 thanh cho 2 hướng đi. Giá trị có thể đếm được từ 99->0. Dùng led 7 thanh catot chung Điều khiển khối này bằng phương pháp sử dụng IC 74HC595. Page 11
Chương IV Thuật toán Giải thuật điều khiển khối đèn giao thông 1. Ta thấy khi đèn giao thông ở hướng này đang là xanh hoặc vàng thì hướng kia không được đi tức là luôn đỏ trong thời gian đó.Gọi tx là thời gian đèn xanh,tv là thời gian đèn vàng.Như vậy thời gian đèn đỏ tối thiểu luôn bằng thời gian đèn xanh+ đèn vàng tức là tx+tv. Do sự ràng buộc trên ta đưa vào đại lượng tdgn là thời gian đèn đỏ giao nhau. Như vậy thay vì điều chỉnh thời gian đèn đỏ ta sẽ điều ch ỉnh th ời gian tdgn và ta sẽ có thời gian đèn đỏ sẽ là tx+tv+tdgn. Sơ đồ giải thuật. Quá trình này được lặp đi lặp lại.Thời gian đèn đỏ luôn lớn hơn thời gian đèn xanh +đèn vàng .Người đi bộ chỉ được đi khi trên đường không còn xe lưu thông.Thời gian tdgn đảm bảo xe đang lưu thông trong ngã tư đi h ết trước khi cho hướng khác đi.Chỉ cần điều chỉnh t x,tv,tdgn là ta có thời gian đèn giao thông như ý muốn. Vào giờ cao điểm thời gian đèn đỏ tự tăng lên một khoảng ng ười dùng xác định tránh ùn tắc giao thông.Thời điểm từ 23h00 hôm trước đến 5h00 hôm sau đèn vàng nhấp nháy,các đèn khác tắt đưa hệ thống vào trạng thái nghỉ.Tiết kiệm tối đa năng lượng và số công việc PIC phải làm. Khối thời gian thực được PIC cập nhật sau mỗi giây đảm bảo dộ chính xác của thời gian và giảm số công việc PIC phải thực thi chống quá tải PIC. Page 12
2. Lưu đồ giải thuật lập trình hệ thống BEGIN Nạp vùng địa chỉ Stack (SP) = 5FH Nạp địa chỉ vùng mã 7 đoạn KIỂM TRA THỚI GIAN Y MODE2: (GIỜ Giờ = 7h-9h&17h- CAO ĐIẺM) 19h? N Y MODE3: (GIỜ Giờ = 23h-5h? KHUYA) MODE1: (GIỜ N THẤP ĐIẺM) Page 13
Kết luận -Chúng em xin chân thành cám ơn thầy giáo đã giúp chúng em hoàn thành bài tập lớn này. -Qua bài tập lớn này giúp chúng e m hiểu sâu và rõ hơn cấu tạo của vi xử lý PIC 16F877A cũng như cách xử lý các câu lệnh của PIC cũng như 8051 . -Giúp chúng em có nhiều kinh nghiệm thực tế thú vị -Nhờ sự hướng dẫn của thầy giáo bọn em cũng có những kết quả nh ất định như sau: +Thiết kế được mạch điều khiển giao thông cho một ngã tư .Thích hợp với quy mô bài tập lớn. +Mô phỏng được 90% mạch thật trên proteus do phần mềm ko hỗ trợ đèn giao thông +Mạch thực tế đã chạy đúng các yêu cầu thiết kế và chạy ổn định +Kinh nghiệm làm mạch in ít nên mạch chưa được đẹp. +Do phím bấm được tích hợp với các khối hiển thị nên khả năng mở rộng phím cao. Có thể thay bằng bàn phím số. +Code được tối ưu hóa tiết kiệm dung lượng ROM và RAM,PIC hoạt động không bị quá tải. Page 14
Tài liệu tham khảo: V. S. Tung's Blog: http://vusongtung.spaces.live.com/ Điện tử Việt Nam : http://www.dientuvietnam.net/forums/ PIC Việt Nam : http://www.picvietnam.com/forum/ Học AVR : http://www.hocavr.com/ Tài liệu hướng dẫn làm bài tập lớn của khoa. Page 15