TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG
THÔNG TIN SỬ DỤNG ARDUINO
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2016 - 2019
HSSV
: Mai Trung Tín
Mã HSSV : CCVT16A005 CBHD
: TS. Nguyễn Vũ Anh Quang
Đà Nẵng, 06/2019
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh
tế là tốc độ gia tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông.
Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông đã dẫn tới
tình trạng tắt nghẽn giao thông xảy ra rất thường xuyên. Vấn đề đặt
ra ở đây là làm sao đảm bảo giao thông được thông suốt và sử dụng
đèn điều khiển giao thông ở những ngã tư, những nơi giao nhau của
các làn đường là một giải pháp
Xuất phát từ nhu cầu thực tế và những hiểu biết về những lĩnh
vực này. Sau đây em xin tìm hiểu và Thiết kế hệ thống đèn giao
thông thông minh sử dụng Aduino. Đây là cơ sở để thiết kế những hệ
thống tự động hóa đơn giản, cũng như phức tạp được ứng dụng rộng
rãi trong khoa học và đời sống
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây cùng sự phát triển của nền kinh tế
là tốc độ gia tăng không ngừng về các loại phương tiện giao thông.
Sự phát triển nhanh chóng của các phương tiện giao thông dẫn đến
tihf trạng tắc nghẽn giao thông và tai nạn giao thông xảy ra thường
xuyên
Để giải quyết vấn đề đó, em đã chọn đề tài “thiết kế, mô
phỏng sử dụng Aduino để điều khiển đèn giao thông” nhằm thiết kế
và triển khai một hệ thống điều khiển cho đèn giao thông tại một ngã
tư, nhằm hạn chế ùn tắc và tai nạn cho các phương tiện tham gia giao
thông.
2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Mục tiêu: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống đèn giao thông sử
dụng Aduino
1
- Nhiệm vụ nghiên cứu: Tìm hiểu về hệ thống đèn giao thông
và hệ thống báo động để hoàn thành sản phẩm hệ thống đèn giao
thông sử dụng Aduino
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng:
+ Tìm hiểu mô hình hệ thống đèn giao thông thông minh sử
dụng Aduino
+ Các thành phần và hệ thống điều khiển của mô hình.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Nghiên cứu hoạt động của Aduino
+ Nghiên cứu về cách nạp code cho Aduino
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và mô hình thực tế để làm
rõ nội dung đề tài. Cụ thể như sau:
+ Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề
tài.
+ Vận dụng những kiến thức cơ bản đã học về điện tử truyền
thông.
+ Tìm hiểu qua tài liệu internet và sách báo và nhu cầu đời
sống xã hội.
+ Sử dụng phần mềm chuyên dụng (arduino IDE) để thực hiện
viết code và nạp code.
+ Sử dụng các phần mềm vẽ mô phỏng và lập trình.
+ Tìm hiểu các đồ án có đề tài liên quan.
5. Dự kiến kết quả
- Hoàn thành sản phẩm đúng như lý thuyết trình bày và hoạt
động được.
- Các kết quả quá trình thực hiện, đánh giá chất lượng hệ
2
thống.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Đề tài giúp người nghiên cứu có được kiến thức nền tảng về
Aduino
- Từ lý thuyết và kết quả nghiên cứu, người nghiên cứu có thể
phát triển ý tưởng để xây dựng những mô hình đèn giao thông minh
thực tế có tính ứng dụng cao.
- Đề tài “nghiên cứu và thiết kế đèn giao thông thông minh sử
dụng Aduino” mang tính thực tế và dễ dàng áp dụng vào thực tiễn.
7. Nội dung của đồ án tốt nghiệp
Nội dung báo cáo gồm 3 chương được giới thiệu sơ lược sau
đây:
Chương 1: Tổng quan về công nghệ đèn giao thông.
Chương 2: Phân tích các module trong mạch và lập trình.
Chương 3: Kết quả và hướng phát triển.
3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ĐÈN GIAO
THÔNG
1.1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ ĐÈN GIAO THÔNG VÀ
QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN
1.1.1. Lịch sử phát triển
1.1.1.1. Chỉ dành cho tàu hỏa
1.1.1.2. Đèn tín hiệu 3 màu
1.2. CÁC LOẠI ĐÈN GIAO THÔNG VÀ Ý NGHĨA
1.2.1. Loại 3 màu (dành cho xe cộ)
Hình 1.1. Đèn giao thông 3 màu
Đỏ: Khi gặp đèn đỏ, tất cả các phương tiện đang lưu thông
Loại 3 màu có 3 kiểu: xanh, vàng, đỏ. Tác dụng như sau:
phải dừng lại ở phía trước vạch dừng (trừ trường hợp những xe rẽ
Xanh: Khi gặp đèn xanh, tất cả các phương tiện được phép
phải và những xe được quyền ưu tiên đi làm nhiệm vụ).
Vàng: Đèn vàng là dấu hiệu của sự chuyển đổi tín hiệu từ
đi.
xanh sang đỏ.
4
1.2.2. Loại 2 màu (dành cho ngƣời đi bộ)
Hình 1.2. Đèn giao thông 2 màu
Đỏ: Đèn đỏ có nghĩa là "không được sang đường". Nó có
Loại 2 màu có hai màu xanh, đỏ. Tác dụng như sau:
hình ảnh người màu đỏ đang đứng yên hoặc chữ "dừng lại". Khi gặp
Xanh: Đèn xanh có nghĩa là "được phép sang đường". Nó có
đèn đỏ, người đi bộ phải đứng yên trên vỉa hè.
hình ảnh người màu xanh đang bước đi hoặc chữ "sang đường". Khi
gặp đèn xanh, người đi bộ được phép sang đường. Khi đèn xanh
nhấp nháy, người đi bộ phải khẩn trương sang nốt quãng đường còn
lại.
Loại đèn này lắp theo thứ tự: Nếu lắp chiều dọc thì đèn đỏ ở
trên, đèn xanh ở dưới. Nếu lắp chiều ngang thì đèn đỏ ở bên trái, đèn
xanh ở bên phải hoặc ngược lại. Loại này đôi khi được lắp kèm với
đèn đếm lùi để người đi bộ có khả năng ước lượng thời gian sang
đường là bao lâu.
1.2.3. Đèn đếm lùi
1.2.4. Đèn dành cho ngƣời đi xe đạp
1.3. CÔNG NGHỆ ĐÈN GIAO THÔNG
1.4. ƢU ĐIỂM VÀ NHƢỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐÈN
GIAO THÔNG
5
1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG
Ở chương này, đã tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của công
nghệ đèn giao thông và phân loại các hệ thống đèn giao thông
Biết được ưu nhược điểm của hệ thống đèn giao thông và ứng
dụng.
6
CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC MODULE
TRONG MẠCH VÀ LẬP TRÌNH
2.1. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ
2.1.1. Sơ đồ khối
Để thực hiện được thiết kế và chế tạo hệ thống đóng mở cửa tự
động sử dụng công nghệ đèn giao thông em đưa ra sơ đồ thiết kế như
sau:
Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống đèn giao thông
2.1.2. Phân tích chức năng các khối
2.1.3. Nguyên lí hoạt động của hệ thống
2.2. LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.2.1. Khối điều khiển
2.2.1.1. Giới thiệu chung Arduino
2.2.1.2. Bo mạch Arduino Uno R3
Hình 2.2 Arduino UNO R3
7
Bảng 2.1. Đặc điểm kỹ thuật Arduino Uno R3
2.2.1.3. Giới thiệu chung về IC 74HC595
74HC595 là IC ghi dịch 8 bits kết hợp chốt dữ liệu, đầu vào
nối tiếp, đầu ra song song. Thường dùng trong các mạch điều khiển
LED 7 đoạn, quét LED ma trận,… để tiết kiệm số chân Vđk tối đa
(chỉ dùng 3 chân). Có thể mở rộng số ngõ ra của vđk bao nhiêu tùy
thích bằng việc mắc nối tiếp đầu vào dữ liệu các IC với nhau.
Hình 2.3. IC 74HC595
8
Hình 2.4. Sơ đồ chân của IC 74HC595
2.2.2. Cảm biển hồng ngoại
2.2.3. LED 7 đoạn
2.2.4. Đèn Led
2.2.4.1. Giới thiệu chung về LED
2.2.4.2. Ưu điểm và nhược điểm của đèn Led
2.2.5. Nguồn Adapter 12V2A
2.3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ARDUINO IDE
2.3.1. Giao diện
2.3.2. Vùng lệnh
2.3.3. Vùng thông báo (debug)
2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG
Chương này đưa ra các yêu cầu và giải pháp thiết kế mạch hệ
thống đèn giao thông thông minh. Từ đó có cơ sở để lựa chọn các
linh kiện cần dùng trong quá trình làm đồ
9
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
3.1. MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM
3.1.1. Mô phỏng bằng phần mềm Fritzing
Hình 3.1. Mô phỏng
3.1.2. Sơ đồ nối chân của ARDUINO và IC 74HC 595
Bảng 3.1. Sơ đồ nối chân của ARDUINO
Bảng 3.2. Sơ đồ nối chân IC 74HC595
10
4. KẾT QUẢ
- Đã hoàn thành xong:
+ Hệ thống đèn giao thông thông minh sử dụng Aduino
+ Khi có vật cản chạy qua cảm biến hồng ngoại sẽ âm thanh
phát ra từ hệ thống báo động
4.1. MÔ HÌNH THỰC TẾ
Hình 3.2. Mô hình thực tế
11
KẾT LUẬN
Hệ thống đèn điều khiển giao thông hiện nay đã góp phần hết
sức quan trọng trong việc tham gia giao thông an toàn của mọi người
dân. Và ở những thành phố lớn, tại những nút giao thông trọng điểm
không chỉ là sự giao nhau của hai làn đường mà là mà à rất nhiều làn
đường khác nhau cùng với lượng giao thong càng lớn. Chính vì thế
ngoài hệ thống điều khiển chính còn có thêm hệ thống báo động khi
có xe vượt đèn đỏ.
- Những vấn đề làm được:
+ Tổng quan công nghệ đèn giao thông và quá trình phát triển
+ Thiết kế và chế tạo mô hình đèn giao thông thông minh sử
dụng Aduino
+ Dùng được cảm biến hồng ngoại để làm hệ thống báo động
khi có xe vượt đèn đỏ
- Những tồn tại của đề tài:
+ Khoảng cách giao tiếp của cảm biến còn hạn chế
+ Chưa làm được bị quan sát khi có xe vượt đèn đỏ
Trong quá trình làm bài và thiết kế hệ thống, kết quả vẫn còn
chưa được hoàn thiện và cần được bổ sung thêm. Em mong nhận
được sự góp ý của các thầy, cô giáo để em có được một sản phẩm
hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn.
12
