Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu tại ngã tư nguyễn phong sắc – hoàng quốc việt, với bộ vi xử lý sử dụng onchip 89c51

Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu tại ngã tư nguyễn phong sắc – hoàng quốc việt, với bộ vi xử lý sử dụng onchip 89c51

TRƯỜNG HỌC VIỆN KĨ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA VÔ TUYẾN- ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu tại ngã tư Nguyễn Phong Sắc – Hoàng Quốc Việt, với bộ vi xử lý sử dụng onchip 89c51.

Giáo viên hướng dẫn: Trần Thị hồng Thắm Sinh viên thực hiện: Nhóm 4

Lớp : DTVT 15A

LỜI NÓI ĐẦU

Nghành kỹ thuật Điện tử hiện nay đang phát triển mạnh mẽ , kỹ thuật Vi Điều Khiển đã trở lên quen thuộc trong các nghành kỹ thuật và trong dân dụng Trong thực tế các bộ Vi Điều Khiển các bộ Vi Điều Khiển được ứng dụng vào mọi lĩnh vực của đời sống từ các thiết bị nhỏ như điện thoại di động , máy nhắn tin, trò chơi điện tử , các thiết bị gia dụng như ( máy giặt, điều hoà , tủ lạnh…) đến những thiết bị có quy mô lớn như các bộ điều khiển tự động trong các nhà máy , xi nghiệp, hệ thống thông tin liên lạc… Vi điều khiển đã góp phần đưa con người đến đỉnh cao của nhân loại Trong phạm vi bài tập lớn lần này, chúng em dùng vi điều

khiển để thiết kế HỆ THỐNG ĐÈN TÍN HIỆU TẠI 1 NGÃ TƯ Đây chỉ là một

trong những ứng dụng rất nhỏ của vi điều khiển nhưng qua quá trình thiết kế đề tài chúng em đã rút ra được rất nhiều kinh nghiêm thực tiễn quý báu Mục đích của đề tài hướng đến: tạo ra bước đầu cho sinh viên thử nghiệm những ứng dụng của vi điều khiển trong thực tiễn để rồi từ đó tìm tòi, phát triển nhiều ứng dụng khác trong đời sống hằng ngày cần đến

Mặc dù đã cố gắng hết sức mình để hoàn thành xong đồ án môn học nhưng cũng không tránh khỏi những thiếu sót Do vậy, chúng em rất mong được sự góp ý quý báu của thầy cô và các bạn để đề tài có thể hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn

PHẦN A: Sơ Lược 8051

8051 ra đời năm 1981 do hãng Intel sản xuất Họ điều khiển này có 128 byte RAM,4kbyte ROM,hai bộ đnh thời ,một cổng nối tiếp và 4 cổng ra\vào song song và là 1 bộ vi xử lý 8 bit.Sau khi Intel cho các nhà sản xuất khác sản xuất và bán các dạng biến thể của 8051 thì họ 8051càng ngày càng phổ biến và ngày càng

có nhiều phiên bản khác nhau của 8051 nhưng tất cả đều tương thích với 8051 ban đầu

Sau đây là bảng so sánh các họ khác nhau:

I Chức năng các chân của họ 8051

1 Port 0 (P0.0 _ P0.7)

Port 0 gồm 8 chân Với chức năng xuất nhập dữ liệu ,ngoài ra Port 0 còn là bus đa hợp dữ liện và địa chỉ(AD0_AD7).Port 0 cũng nhận các byte mã khi lập trình Flas

và xuất các byte mã khi kiểm tra chương trình Chú y trong trường hợp này cần có thêm điện trở trước khi nối vào chân Port 0

2 Port 1 (P1.0_P1.7)

Cũng như Port 0 ,Port 1 cũng có 8 chân Chức năng của Port 1 chỉ là xuất nhập

dữ liệu Port 1 cũng có thể xuất nhập theo bit và theo byte

Số hiệu sản

xuất

Bộ nhớ chương trình

(bộ đếm)

8031

8051

8571

8951

8032

8052

8752

8952

0K 4K ROM 4K EPROM 4K FLASH 0K

8K ROM 8K EPROM 8K FLASH

128 BYTE

128 BYTE

128 BYTE

128 BYTE

256 BYTE

256 BYTE

256 BYTE

256 BYTE

2 2 2 2 3 3 3 3

3 Port 2

Port 2 là port 8 bit ,cũng có chức năng xuất nhập dữ liệu như 2 port trên.Khi làm nhiệm vụ là port nhập, các chân của port 2 đang được kéo xuống mức thấp do tác động của bên ngoài sẽ cấp dòng do các điện trở kéo lên từ bên trong Port 2 tạo

ra byte cao của bus điạ chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ bộ nhớ chương trình ngoài và trong thời gian truy xuất bộ nhớ dữ liệu ngoài sử dụng các địa chỉ 16 bit.Port 2 cũng nhận các bit địa chỉ cao và tín hiệu điều khiển trông thời gian lập trình Flash và kiểm tra chương trình

4 Port 3

Cũng là port xuất nhập dữ liệu 8 bit ,ngoài ra port 3 còn có các chức năng khác

cụ thể như sau:

5 RST

Khi tín hiệu vào chân này được đưa lên mức cao ( trong ít 2 chu kỳ),các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải lên nhưng giá trị thích hợp để khởi động hệ thống

6 Chân /PSEN

PSEN(program store enable) là chân đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài /PSEN

sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh.Khi thực hiện chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao Chân này được kích hoạt 2 lần mỗi chu kỳ máy và hai hoạt đông này sẽ được bỏ qua khi truy cập bộ nhớ ngoài

7 Chân ALE

ALE(address latch enable) là một xung ngõ ra để chốt byte thấp của địa chỉ trong khi truy cập bộ nhớ ngoài Đây cũng là chân truy cập xung lập trình khyi lập trình Flash.Bình thường khi hoạt động chân ALE sẽ được phát với một tỷ lệ không đổi 1/6 tần số dao đông của vi điều khiển Tuy nhiên chân này cũng sẽ bỏ qua mỗi khi truy cập bộ nhớ ngoài

8 Chân EA

EA(external access) là chân cho phép chọn bộ nhớ trong hay bộ nhớ ngoài của

vi điều khiển Khi EA ở mức tích cực cao(nối với VCC) thì vi điều khiển thi hành chương trình ROM nội,ngược lại(nối với GND) thì vi điều khiển thi hành bộ nhớ ngoài

9 XTAL1 và XTAL2

Đây là 2 ngỏ vào và ra của 1 bộ khuyếch đại dao động nghịch được cấu hình để dùng như một bộ dao động trên chip.Nó thường được nối với bộ dao đông thạch anh có dải tần thường là 12MHz-33MHz

10 Vcc và GND

Đây là 2 chân dùng để cấp nguồn cho IC, dải điện áp thích hợp là 4-5V.Với Vcc nối với dương nguồn ,GND nối với âm nguồn

Hình 1 Sơ đồ chân của 8051

Hình 2 Sơ đồ khối điều khiển của 8051

PHẦN B: Phân Tích Bài Toán Thiết Kế

và Thiết Kế Sơ Đồ Phần Cứng

1 Phân tích bài toán

Điều khiển 2 cột đèn ở một ngã tư

Mục đích để phân luồng giao thông, điều khiển đèn đỏ sáng 24 s, đèn xanh 20s, đèn vàng 4s

Các đèn vàng, xanh, đỏ trên 2 cột đèn sáng xen kẽ nhau Đảm bảo sao cho thời gian đèn đỏ cột này bằng thời gian đèn vàng cộng đèn xanh và ngược lại

Điều đó thể hiện qua giản đồ sau:

Cột 1

Dx1 20s 20s

Dv1 4s 4s

Dd2 24s 24s

Cột 2

Dd1 24s 24s

Dx2 20s 20s

Dv2 4s 4s

Hình 3: Giản đồ thời gian các chế độ hoạt đông

2 Thiết kế phần cứng

- Thành phần linh kiện bao gồm: 4 cột đèn giao thông gồm 3 đèn xanh, đỏ, vàng.

4 cặp led đôi 7 thanh loại cathode, 1 con chip 89c51, 8 cổng logic not, 1 switch, và các trở va tụ

- Khối hiện thị

- Khối điều khiển đèn

- Sơ đồ nguyên lí

Phần C: Lưu Đồ Thuật Toàn Và Mã Phần Mềm

1 Lưu đồ thuật toán

Hình 4: sơ đồ giải thuật

Begin

Thời gian D1=24s Thời gian X2= 20s

Thời gian D2=24s Thời gian X1= 20s

Chạy chương trình led

7 đoạn, đếm lùi thời

gian

Chạy chương trình led 7 đoạn, đếm lùi thời gian

Bật đèn đỏ 1 và đèn xanh 2

Thời gian V2= 4s

Bật đèn đỏ 1 và đèn vàng 2

Chạy chương trình led

7 đoạn, đếm lùi thời gian

Bật đèn đỏ 2 và đèn vàng 1 Thời gian V1= 4s

Chạy chương trình led

7 đoạn, đếm lùi thời Bật đèn đỏ 2 và đèn xanh 1

2 Chương trình

/****************DEN GIAO THONG 1 NGA TU**********************/ /******************** NHOM 4 DTVT 15A*************************/ /*========================================================*/

#include<AT89X51.h>

unsigned char thoi_gian0,thoi_gian1,thoi_gian2,thoi_gian3;

unsigned int over=0;

unsigned char ma[10]={192,249,164,176,153,146,130,248,128,144};

void delay(unsigned char time)

{

unsigned char x,y;

for(x=0;x<time;x++)

{

for(y=0;y<125;y++);

}

void time0() interrupt 1

{

over++;

if(over==4950)

{

over=0;

thoi_gian0 ; thoi_gian1 ;

thoi_gian2 ; thoi_gian3 ;

}

void h_thi0()

{

unsigned char k,chuc,donvi;

for(k=0;k<2;k++)

{

donvi=thoi_gian0%10;

chuc=thoi_gian0/10;

}

P2=ma[donvi];

P0=0xfe; delay(1);

P0=0xff; delay(1);

P0=0xfb; delay(1);

P0=0xff; delay(1);

P2=ma[chuc];

P0=0xfd; delay(1);

P0=0xff; delay(1);

P0=0xf7; delay(1);

P0=0xff; delay(1);

}

void h_thi1()

{

unsigned char k,chuc,donvi;

for(k=0;k<2;k++)

{

donvi=thoi_gian1%10;

}

P2=ma[donvi];

P0_4=0; delay(1);

P0_4=1; delay(1);

P0_6=0; delay(1);

P0_6=1; delay(1);

P2=ma[chuc];

P0_5=0; delay(1);

P0_5=1; delay(1);

P0_7=0; delay(1);

P0_7=1; delay(1);

}

void h_thi2()

{

unsigned char k,chuc,donvi;

for(k=0;k<2;k++)

{

donvi=thoi_gian2%10;

chuc=thoi_gian2/10;

}

P2=ma[donvi];

P0_4=0; delay(1);

P0_4=1; delay(1);

P0_6=1; delay(1);

P2=ma[chuc];

P0_5=0; delay(1);

P0_5=1; delay(1);

P0_7=0; delay(1);

P0_7=1; delay(1);

}

void h_thi3()

{

unsigned char k,chuc,donvi;

for(k=0;k<2;k++)

{

donvi=thoi_gian3%10;

chuc=thoi_gian3/10;

}

P2=ma[donvi];

P0_0=0; delay(1);

P0_0=1; delay(1);

P0_2=0; delay(1);

P0_2=1; delay(1);

P2=ma[chuc];

P0_1=0; delay(1);

P0_1=1; delay(1);

P0_3=0; delay(1);

P0_3=1; delay(1);

void main()

{

P0=255;

P2=255;

TMOD=2;

TH0=54;

TR0=1;

ET0=1;

EA=1;

while(1)

{

thoi_gian0=20; thoi_gian1=24;

do

{

P1=0x21;

h_thi0();

h_thi1();

}

while(thoi_gian0!=0);

thoi_gian0=5; thoi_gian1=5;

do

P1=0x11;

h_thi0();

while(thoi_gian0!=0);

thoi_gian2=20; thoi_gian3=24;

do

{

P1=0x0c;

h_thi2();

h_thi3();

}

while(thoi_gian2!=0);

thoi_gian2=5; thoi_gian3=5;

do

{

P1=0x0a;

h_thi2();

h_thi3();

}

while(thoi_gian2!=0);

}

}

PHẦN D: HƯỚNG MỞ RỘNG ĐỀ TÀI

Trên cơ sở xây dựng đèn giao thông 1 ngã tư, chúng ta có thể mở rộng mô hình điều khiển sang nhiều hướng khác Đó cũng chỉ là việc liên kết các cột đèn tín hiệu tín hiệu cho phép đi của làn đường này (đèn xanh) cùng lúc đó co tín hiệu dừng lại (đèn đỏ) của các làn đường khác không cùng chiều cùng hướng

Ngoải ra chúng ta có thể thiết kê thêm đèn dành cho người đi bộ, làn đường ưu tiên Cùng với các bộ cảm biến quang và ic thời gian thực, chúng ta sẽ tự động thay

đổi thời gian ban ngày và ban đêm ( ban đêm thì giảm thời giảm xuống, ban ngày tăng thời gian lúc cao điểm để tránh gây tắc nghẽn)