Thiết Kế Hệ Thống Đèn Giao Thông Ngã Tư
Mở đầu
Lý do chọn đề tài
Với mỗi một dân tộc, để kinh tế phát triển thì sự phát triển về
khoa học, kỹ thuật là sư cần thiết và đặc biệt quan trọng. Với sự phát triển
mạnh mẽ của kinh tế như hiên nay, giao thông đang là một bài toán khó đòi hỏi
nhiều ngành, nhiều cấp phải quan tâm, và tìm ra hướng giải quyết. Để làm giảm
bớt khó khăn đó cũng như làm cho việc lưu thông trên các tuyền đường được thông
thoáng và giảm thiểu tai nạn, thì việc đặt các cột đèn giao thông tại các ngã
và thời gian quyết định đi cho phép đi và cấm đi của các tuyến là đặc biệt quan
trọng.
Đối với một ngã tư, tại mỗi thời điểm trong ngày thì sự lưu thông
ở mỗi ngã tư là rất quan trọng. Vì thế, một chương trình điều khiển đèn giao
thông ngã tư được lưu thông một cách tốt nhất là cần thiết và hết sức quan
trọng.
Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu tổng quát
Ngày nay cùng với sự phát triển kinh tế, việc đô thị hoá cũng đang
gia tăng nhanh chóng dẫn đến lượng phương tiện lưu thống trong các đô thị cũng
tăng theo. Do đó vấn đề đảm bảo giao thông trong các đô thị, đặc biệt tại các
nút giao thông diễn ra thông suốt là rất quan trọng.
Để việc đi lại tại các nút giao thông được thông suốt và thuận lợi
thì chúng ta có thể nhờ đến sự giúp đỡ của lực lượng Cảnh sát giao thông và các
lực lượng khác. Tuy nhiên, với các đô thị lớn có số nút giao thông nhiều thì
khó có đủ lực lượng để đảm nhiệm công việc này. Mặt khác việc nhờ đến sự giúp
đỡ của Cảnh sát giao thông và các lực lượng khác cũng khó khăn và tốn kém.
Với sự phát triển mạnh mẽ của Khoa học – Kỹ thuật con người đã
biết ứng dụng những thành tựu Khoa học – Kỹ thuật vào trong đời sống. Đèn giao
thông đã ra đời. Đèn giao thông là một hệ thống đèn tín hiệu hướng dẫn các
phương tiện và con người tham gia giao thông tại các nút, nó đã chứng tỏ cho
con người thấy rằng việc sử dụng đèn giao thông là không thể thiếu trong thời
đại ngày nay.
Mục tiêu cụ thể
Giới hạn và phạm vi của đề tài
Đối tượng nghiên cứu
Các nút ngã tư giao thông trên địa bàn phố Nối.
Phạm vi nghiên cứu
- Sử dụng tài liệu môn Nhập môn IoT, Kỹ thuật Cảm biến, Kỹ thuật số và Thiết kế Hệ thống nhúng tham khảo cho đề tài.
- Tham khảo thêm từ những Group học tập trên mạng xã hội, trang web học tập, những video hướng dẫn trên Youtube
Nội dung thực hiện
Bài tập lớn “Thiết kế hệ thống đèn giao thông ngã tư” sẽ thực hiện một số nội dung như sau:
- Hệ thống đèn giao thông
- Có 4 chế độ “Normal, Rush Hour, Rain, Night”
Phương pháp tiếp cận
- Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử, viễn thông, truy cập từ mạng internet, các đồ án của khóa trước.
- Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện từ mạng internet, khảo sát các bãi giữ xe thông minh hiện hành để chọn lựa phương án thiết kế sau này.
- Phương pháp khảo sát và thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức của mình, kết hơp sự hướng dẫn của giáo viên, em đã lắp ráp thử nghiệm nhiều dạng mạch khác nhau để từ đó chọn lọc những mạch điện tối ưu.
Cơ sở lý thuyết về hệ thống nhúng
Linh kiện
Vi điều khiển PIC16F877A
Cảm biến mưa
Giới thiệu
Cảm biến nước mưa (Rain Water Sensor
) được sử dụng để phát hiện mưa, nước hoặc các dung dịch dẫn điện tiếp xúc với
bề mặt cảm biến sẽ phát ra tín hiệu để làm các ứng dụng tự động: phát hiện mưa,
báo mực nước tự động,...
Thông số kỹ thuật
·
Điện
áp sử dụng: 5VDC
·
Kích
thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm
·
Kích
thước board PCB: 30 x 16mm
·
Tín
hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp
tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến.
·
Lỗ
cố định bu lông dễ dàng để cài đặt
·
Có
đèn báo hiệu nguồn và đầu ra
·
Độ
nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp
·
LED
sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt.
Chế độ kết nối
·
VCC:
Nguồn
·
GND:
Đất
·
D0:
Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi
·
A0:
Đầu ra tín hiệu Analog
Mạch đèn giao thông
Giới thiệu
Mạch led đèn giao thông là một trong những module led được
sử dụng làm các mô hình điện tử, với 3 bóng đèn led để mô phỏng cột đèn giao
thông chính xác. Kích thước của mạch led giao thông nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng.
Thông số kỹ thuật
Kích thước: 56 * 21 * 11mm
Màu sắc: đỏ, vàng, xanh
3 led đục - đường kính bóng led 8mm
Điện áp: 5V
Trọng lượng: 25 gram
4 Chân nối: GND, R, Y, G
Phần mềm cho hệ thống nhúng
Phân tích và thiết kế hệ thống
Đặc tả yêu cầu hệ thống
Các yêu cầu chức năng
Hệ thống hoạt động tự động theo các chế độ.
Có 4 chế độ (Normal, Rush Hour, Night, Rain).
- Chế độ Normal: Đèn Đỏ (35s), Đèn Xanh (30s), Đèn Vàng (5s).
- Chế độ Rush Hour: Đèn Đỏ (60s), Đèn Xanh (55s), Đèn Vàng (5s).
- Chế độ Night: Chỉ hoạt động đèn Vàng đến khi chuyển chế độ.
- Chế độ Rain: Chỉ hoạt động đèn Vàng đến khi chuyển chế độ.
Các yêu cầu phi chức năng
Thiết kế hệ thống
Thiết kế phần cứng cho hệ thống
-
Bộ
xử lý trung tâm: PIC16F877A với dao động thạch anh 20MHz và nút nhấn Reset hệ
thống.
-
Led
7 thanh hiển thị thời gian sáng của đèn.
-
Nút
nhấn: Ở đây có 4 nút nhấn (Normal, Rush Hour, Night, Reset)
·
Nút
nhấn Normal: Đèn Đỏ (35s), Đèn Xanh (30s), Đèn Vàng (5s).
·
Nút
nhấn Rush Hour: Đèn Đỏ (60s), Đèn Xanh (55s), Đèn Vàng (5s).
·
Nút
nhấn Night: Chỉ hoạt động đèn Vàng đến khi chuyển chế độ.
·
Nút
nhấn Reset: Mỗi khi chuyển chế độ dùng nút Reset để chuyển.
-
Cảm
biến mưa: Có 2 mức tín hiệu 0 và 1 (Mức 0: Tắt chế độ mưa, Mức 1: Cho phép chế
độ mưa được hoạt động)
Sơ đồ khối
Kết luận và đánh giá hệ thống
Kiểm thử và đánh giá hệ thống
Kết quả đạt được của đề tài
Hạn chế của đề tài
Download Project
Mô phỏng Proteus: Tại đây
Code PIC CCS: Tại đây
Báo cáo (bản Word): Tại đây
Báo cáo (bản Slide PowerPoint): Tại đây
Xem cách vận hành hệ thống:
