- Trang Chủ
- Điện-Điện tử-Viễn thông
- Tóm tắt Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử và truyền thông: Thiết kế mạch đèn giao thông thông minh dùng Arduino Uno R3
Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN
KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ
THIẾT KẾ MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG
THÔNG MINH DÙNG ARDUINO UNO R3
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG
Sinh viên thực hiện : Hồ Văn Trí
Mã sinh viên : K12C08332
Giảng viên hướng dẫn : TS. Vương Công Đạt
Khóa đào tạo : 2018 – 2021
Đà Nẵng - 12/2020
- PHẦN MỞ ĐẦU
A-Sự cần thiết của đề tài
Hiện nay, khi xã hội ngày càng phát triển, dân cư ngày càng đông
đúc đặc biệt là ở các thành phố lớn, lượng ngời tham gia giao thông
ngày càng nhiều. Do đó, quản lý giao thông là một trong những vấn
đề rất được quan tâm .Vấn đề chính là phải quản lý giao thông qua
lại như thế nào để không bị un tắc giao thông,phân luồng giao thông
để giảm thiểu vấn đề thì những cột đèn giao sẽ một phần góp ích giải
quyết một phần vấn đề trên.Từ những vấn đề trên mà em đã có ý
tưởng thiết kế một cái mạch đèn giao thông thông minh và tìm hiểu
thêm đèn giao thông được làm như thế nào,nguyên lý làm việc,cách
lập trình cho các đèn...
B-Mục đích
Nhằm ứng dụng chức năng của arduino và những kiến thức đã học
hằng ngày vào thực tiễn để tạo ra 1 sản phẩm ứng dụng trong cuộc
sống.
Góp phần giảm thiệu những vấn đề về giao thông.
Hoàn thành được mạch đèn giao thông đúng thời hạn.
C-Phƣơng pháp nghiên cứu
- Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề
tài.
- Tìm hiểu về bo Arduino và các linh kiện liên quan như cảm
biến hồng ngoại,.. trên cơ sở lý thuyết.
- Sử dụng phần mềm chuyên dụng (Orcad, Adruino IDE) để
thực hiện vẽ layout và viết code cho mạch.
- Hiểu được cách lập trình cho arduino uno r3 điều khiển đèn
giao thông như thế nào.
- Đánh giá kết quả thực hiện dựa trên sản phẩm thực tế.
D-Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu cấu tạo, chức năng, ứng dụng của bo Arduino và
các tính năng điều khiển đèn giao thông.
1
- - Tìm hiểu được nguyên tắc hoạt động của đèn giao thông.
E-Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu về mạch đèn giao thông thông minh.
2
- CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN HỆ THỐNG TÍN HIỆU
ĐÈN GIAO THÔNG GIỚI THIỆU CHUNG CỦA HỆ THỐNG.
1.1. Mục đích sử dụng của hệ thống đèn giao thông.
Cải thiện điều kiện làm việc:
Đảm bảo trong quá trình hoạt động một cách chính xác và
liên tục.
Độ tin cậy cao.
Đảm bảo làm việc ổn định, lâu dài
1.2. Xây dựng sơ đồ cho hệ thống.
Hình1.1 Sơ đồ phân luồng giao thông.
1.2.1 Điều khiển của chƣơng trình.
Đèn giao thông ở ngã tư có 4 cột đèn ,mỗi tuyến 2 cột.Moiox cột có
3 đèn,như vậy có tất cả là 12 đèn .Tùy nhiên hai cột đèn trền cùng
một tuyến sẽ đồng bộ với nhau nên chương trình sẽ điều khiển 6
đèn,mỗi tuyến 3 đèn.
1.2.2 Nguyên lý hoạt động.
Tại thời điểm bàn đầu ở hai cột đèn tuyến 1 đèn xanh sáng cho phép
phương tiệm và người đi bộ lưu thông và đồng thời đèn đỏ sẽ bật ở
hai cột đèn tuyến 2 và ngược lại.Sau một thời gian đèn xanh ở tuyến
1tắt và đèn vàng sáng.Sau một thời gian thì đèn vàng tắt.Đồng thời
3
- đèn đỏ ở tuyến 2 sẽ tắt và đèn đỏ ở tuyến 1 sáng và đèn xanh ở tuyến
2 sáng.
1.2.3 Giản đồ thời gian hoat động của 3 đèn .
Hình 1.2 Bản đồ thời gian sáng của các đèn
Nhìn vào bản đồ thời gian ta có thể nhận thấy thời gian hoạt động
của các đèn trên mỗi tuyến,mối liên hệ giữa các đèn của 2 tuyến.
o Khí tuyến 1 đèn xanh hoặc vàng thì tuyến 2 đỏ,ngược lại khi
tuyến 1 đèn đỏ tuyến 2 sẽ xanh hoặc vàng tùy thời gian.
o Thời gian đèn đỏ =Thời gian đèn xanh +Thời gian đèn vàng.
1.3.Phân tích lựa chọn phƣơng án điều khiển:
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật để điều khiển được hệ thống
giao thông
chúng ta có nhiều cách khác nhau như là: Dùng IC số, các bộ vi xử
lý, vi điều khiển, các bộ điều khiển PLC.
1.3.1. Mạch dùng IC số :
Với mạch dùng IC số có những ưu điểm sau:
o Giá thành rẻ .
o Mạch đơn giản dễ thực hiện
o Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy.
Tuy nhiên khi sử dụng kỹ thuật số rất khó khăn trong việc thay đổi
chươngtrình.
1.3.2.Điều khiển bằng vi điều khiển:
Ngoài ưu điểm của phương pháp trên, phương pháp này còn có
những ưu điểm sau:
o Do trong vi điều khiển có sử dụng các bộ timer, các hệ
thống ngắt, câu lệnh đơn giản nên việc lập trình đơn giản hơn.
4
- o Trong mạch có thể sử dụng ngay bộ nhớ trong đối với
chương trình có quy mô nhỏ rất tiện lợi mà vi xử lý không thực hiện
được.
o Nó có thể giao tiếp nối tiếp trực tiếp với máy tính mà vi xử
lý cũng giao tiếp được nhưng là giao tiếp song song sang nối tiếp để
giao tiếp với máy tính.
1.3.3.Với vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lý:
Với phương pháp này có những ưu điểm sau:
o Ta có thể thay đổi một cách linh hoạt bằng việc thay đổi
phần mềm trong khi đó phần cứng không thay đổi mà mạch dùng IC
số không thể thực hiện được mà nếu có thể thực hiện được thì cũng
cứng nhắc mà người công nhân khó tiếp cận, đễ nhầm.
o Mạch đơn giản hơn mạch dùng IC số
o Song do phần cứng của vi xử lý chỉ sử dụng CPU đơn chíp
mà không có các bộ nhớ RAM, ROM, các bộ timer, hệ thống
ngắt.Viết chương trình gặp nhiều khó khăn.
o Tín hiệu đỏ: Phải dừng lại trước vạch dừng xe. Nếu không
có vạch sơn “Vạch dừng xe” thì phải dừng trước đèn tín hiệu theo
chiều đi.
5
- CHƢƠNG II: TÌM HIỂU ĐÈN GIAO THÔNG.
2.1 Khái niệm.
Đèn giao thông (còn được gọi tên khác là đèn tín hiệu giao
thông, đèn điều khiển giao thông, hay đèn xanh đèn đỏ) là một thiết
bị được dùng để điều khiển giao thông ở những giao lộ có lượng
phương tiện lưu thông lớn (thường là ngã ba, ngã tư đông xe qua lại).
2.2 Lịch sử phát triển của đèn giao thông.
Hệ thống đèn giao thông đầu tiên trên thế giới xuất hiện tại Luân-đôn
(Anh) năm 1868, được sử dụng để kiểm soát giao thông đường sắt tại
ngã giao giữa phố George và Bridge
2.3 Đèn tín hiệu và ý nghĩa.
- Tín hiệu xanh: Cho phép đi;
- Tín hiệu vàng: Báo hiệu sự thay đổi tín hiệu của đèn từ xanh sang
đỏ. Tín hiệu vàng bật sáng, người điều khiển phương tiện phải cho xe
dừng trước vạch sơn “Vạch dừng xe”.
Nếu không có vạch sơn “Vạch dừng xe”, thì phải dừng phía trước
đèn tín hiệu theo chiều đi.
Trường hợp đã tiến sát đến hoặc vượt quá vạch sơn “Vạch dừng xe”,
nếu dừng lại sẽ nguy hiểm thì phải nhanh chóng đi tiếp ra khỏi nơi
giao nhau.
- Tín hiệu vàng nhấp nháy: Báo hiệu được đi nhưng phải chú ý và
thận trọng quan sát, nhường đường cho người đi bộ sang đường hoặc
các phương tiện theo quy định.
- Tín hiệu đỏ: Phải dừng lại trước vạch dừng xe. Nếu không có vạch
sơn “Vạch dừng xe” thì phải dừng trước đèn tín hiệu theo chiều đi.
6
- CHƢƠNG 3: CÁC LINH KIỆN SỬ DUNG TRONG MẠCH.
3.1 Arduno Uno
Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho
sinh viên trại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương
tác Ivrea) tại Ivrea Italy. Cái tên Arduino đến từ một quán bar tại
Ivrea, nơi một vài nhà sáng lập của dự án này thường xuyên gặp mặt.
3.1.1 Cấu trúc, thông số
3.1.2 Vi điều khiển và bộ nhớ
3.1.3 Cấu tạo.
Hình 3.5: ArduinoUno
3.1.4 Vị trí và chức năng các chân
Nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB, có thể cấp nguồn cho
3.2. Điện trở
3.2.1 Khái niệm:
Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật
dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật
cách điện thì điện trở là vô cùng lớn.
3.2.2 Điện trở trong thiết bị điện tử.
3.2.3 Cách đọc trị số điện trở .
3.2 Led .
3.3.2 Giới thiệu .
3.3.3 Sự ra đời của LED:
3.4 Led 7 đoạn.
3.4.1. LED 7 thanh là gì?
7
- 3.4.2Cấu tạo, phân loại LED 7 thanh và nguyên lý hoạt
động.
3.4.3 Bảng chân lý của LED 7 thanh.
3.4.4Bảng chân lý của LED 7 thanh .
3.5 IC 74HC595D
3.6 Cảm biến quang(Cảm biến hồng ngoại).
3.6.1 Cảm biến quang là gì ?
Hình 3.17:Cảm biến quang
3.6.2 Cấu tạo của cảm biến quang là gì ?
Hình 3.18 Cấu tạo cảm biến quang.
Bộ phận thu sáng:
Thông thường đối với một cảm biến quang thì bộ thu sáng là một
phototransistor hay còn gọi là tranzito quang.
Bộ phận phát sáng:
Hầu hết thì các loại cảm biến quang thường sử dụng đèn bán dẫn
LED và ánh sáng được phát ra thường sẽ theo dạng xung.
Mạch xử lý tín hiệu đầu ra:
Mạch đầu ra chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành
tín hiệu ON/OFF được khuếch đại.
8
- 2.6.3 Ƣu nhƣợc điểm của cảm biến quang là gì ?
*Ưu điểm:
Phát hiện vật thể từ khoảng cách xa lên tới 100m mà
không cần tiếp xúc với vật thể đó
Ít bị hao mòn, tuổi thọ và độ chính xác cao, tính ổn định
khá cao
Có thể phát hiện nhiều vật thể khác nhau
Thời gian đáp ứng nhanh, có thể điều chỉnh độ nhạy theo
ứng dụng.
*Nhược điểm:
Cảm biến sẽ hoạt động không tốt nếu như bề mặt của nó
bị bẩn, nhất là sử dụng tong các môi trường có nhiều bụi.
9
- CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH.
3.1 Sơ đồ nguyên lý.
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý.
Hình 3.2 Mô phỏng hoạt động.
3.1.2 Mạch các cột đèn.
Hình 3.3Mô phỏng protues.
10
- i
hình 3.4 Mạch in layout.
3.1.3 Mạch arduino với cảm biến
Hình 3.5 Mô phỏng protues.
Hình 3.6 Mạch in layout.
11
- 3.2 Sơ đồ khối.
Hình 1.7 Sơ đồ khối
Khối nguồn: Cấp nguồn cho ba khối điều khiển ,khối hiện
thị và khối cảm biến: Đếm số lượng người và đưa tín hiệu vào
khối điều khiển.
Khối điều khiển: Được nạp chương trình điều khiển và
nhận tín hiệu từ khối cảm biến đi vào để xuất ra tín hiểu xung để
điều khiển các con IC ghi dịch ở khối hiện.
Khối hiện thị:hiện thị kết quả thông qua led.
3.3. Nguyên lý hoạt động.
Trước tiên ta cấp nguồn cho mạch, mạch có 4 cột đèn 2 cột
đèn giống nhau sẽ đặt đối diện nhau ở cùng một tuyến đường.
Arduino được nạp chương trình và nhận tín hiểu từ cảm biến
quang,xử lý ,đưa ra các tín hiệu xung vào các con IC ghi dich ở các
mạch đèn để hiện thị ra các đèn led.
3.4. Sơ đồ thuật toán.
12
nguon tai.lieu . vn