Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
TRƯỜNG ………………….
KHOA……………………….

Báo cáo tốt nghiệp
Đề tài:

Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển
tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình
bằng vi điều khiển
1
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
#C*1k1(lVm'>n'o/pq`#;;
3
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
i<;E
;rstu'v1w4x&'o/pF`#ypq`#;
Ez'1/34'{'|3t}'B4x1;`
ee~_JKi•EE
4d16d€'•3()(4d1'?b31‚ƒ,45&647EE
#rb,„624EE
;4d16d€'•3E
E?&,„1&S119aEq
VS€1‚ƒ;
e
LỜI NÓI ĐẦU
4
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Với thời đại phát triển như ngày nay thì vấn đề giao thông ngày càng được trú
trọng. Các phương tiện tham gia giao thông cũng gia tăng không ngừng và hệ thống
giao thông ngày càng phức tạp. Vì vậy để đảm bảo được sự an toàn khi tham gia
giao thông thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để điều khiển và phân luồng tại
các nút giao thông là rất cần thiết. Qua thực tế chúng em nhận thấy vấn đề này là
rất sát thực. Hơn nữa là chúng em đã được trang bị những kiến thức trong quá trình
nghiên cứu và học tập tại trường chúng em đã chọn đề tài “ Thiết kế và chế tạo hệ
thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển”

xanh.
- Khi người đi bộ muốn qua đường, người đi bộ phải nhấn vào nút nhấn nằm
trên cột đèn dành cho người đi bộ.
6
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
- Sau khi nhấn nút xin đường hệ thống đèn báo trên tuyến đường được mô tả
bằng giản đồ thời gian sau.
2.2. Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cho ngã tư.
7
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Hệ thống có hoạt động như sau:
8
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Ta giả sử rằng xét ở chế độ ban ngày tại thời điểm ban đầu đèn xanh tại vị trí
A và C sáng cho phép các phương tiện và người đi bộ đi theo chiều từ A sang C và
ngược lại đồng thời lúc này đèn đỏ tại các vị trí B và D sáng không cho các phương
tiện lưu đi theo chiều từ B sang D và ngược lại. Sau một khoảng thời gian đèn
xanh tại vị trí A và C và đèn đỏ tại B và D tắt đồng thời đèn vàng tại các vị trí sáng
và đèn đỏ tại vị trí dành cho người đi bộ nhấp nháy sau một khoảng thời gian đèn
9
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng

• 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 chương
trình. Muốn thay đổi một chương trình nào đó thì buộc ta phải thay đổi phần cứng.
Do đó mỗi lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kém về kinh tế mà nhiều khi yêu cầu
đó không thực hiện được nhờ phương pháp này.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành kỹ thuật số đặc biệt là cho ra đời các họ
vi xử lý, vi điều khiển hay PLC đã giải quyết được những bế tắc và kinh tế hơn mà
phương pháp dùng IC số kết nối lại không thực hiện được.
11
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
2. Điều khiển bằng vi điều khiển.
Ngoài ưu điểm của phương pháp trên, phương pháp này còn có những ưu điểm sau:
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.
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.
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.
3. Với vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lý.
Với phương pháp này có những ưu điểm sau:
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.
Số linh kiện sử dụng trong mạch cũng ít hơn.
Mạch đơn giản hơn mạch dùng IC số.
Song do phần cứng của vi xử lý chỉ sử dụng CPU đơn chíp mà không có các bộ

đáp ứng nhu cầu bài toán về một mặt công suất tính toán và giá thành hiệu quả.
Trong khi phân tích các nhu cầu của một dự án dựa trên bộ vi điều khiển chúng ta
trước hết phải biết là bộ vi điều khiển nào 8 bit, 16 bit hay 32 bit có thể đáp ứng tốt
nhất nhu cầu tính toán của bài toán một cách hiệu quả nhất? Những tiêu chuẩn
được đưa ra để cân nhắc là:
 Tốc độ: Tốc độ lớn nhất mà bộ vi điều khiển hỗ trợ là bao nhiêu.
 Kiểu đóng vỏ: Đó là kíểu 40 chân DIP hay QFP hay là kiểu đóng vỏ khác
(DIP – đóng vỏ theo 2 hàng chân. QFP là đóng vỏ vuông dẹt)? Đây là
điều quan trọng đối với yêu cầu về không gian, kiểu lắp ráp và tạo mẫu
thử cho sản phẩm cuối cùng.
13
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
 Công suất tiêu thụ: Điều này đặc biệt khắt khe đối với những sản phẩm
dùng pin, ắc quy.
 Dung lượng bộ nhớ RAM và ROM trên chíp.
 Số chân vào – ra và bộ định thời trên chíp
 Khả năng dễ dàng nâng cấp cho hiệu suất cao hoặc giảm công suất tiêu
thụ.
 Giá thành cho một đơn vị: Điều này quan trọng quyết định giá thành cuối
cùng của sản phẩm mà một bộ vi điều khiển được sử dụng.
2. Tiêu chuẩn thứ hai trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là khả năng phát triển
các sản phẩm xung quanh nó dễ dàng như thế nào? Các cân nhắc chủ yếu bao gồm
khả năng có sẵn trình lượng ngữ, gỡ rối, trình biên dịch ngôn ngữ C hiệu quả về mã
nguồn, trình mô phỏng hỗ trợ kỹ thuật và khả năng sử dụng trong nhà và ngoài môi
trường. Trong nhiều trường hợp sự hỗ trợ nhà cung cấp thứ ba (nghĩa là nhà cung
cấp khác không phải là hãng sản xuất chíp) cho chíp cũng tốt như, nếu không được
tốt hơn, sự hỗ trợ từ nhà sản xuất chíp.

lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led chỉ sáng khi tín
hiệu đặt vào các chân này ở mức 0.
 Cathode (cực -) chung: đầu( -) chung được nối xuống Ground (hay Mass),
các chân còn lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt của các led đơn, led
chỉ sáng khi tín hiệu đặt vào các chân này ở mức 1.
15
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Hiển thị LED 7 thanh là phần tử hiển thị thông dụng, để hiển thị các phần tử
số từ 0 đến 9 trong một số hệ thập phân. Nó gồm 7 thanh xếp thành hình số 8, mỗi
thanh là một diode ( LED ) phát quang hoặc hiển thị tinh thể lỏng. Điode thưòng
được cấu tạo từ các chất Ga, As, P …nó cũng có tính chất chỉnh lưu như diode
thường. Nhưng khi điện áp thuận đạt nên diode vượt quá mức ngưỡng U
ng
nào đó
thì diode sáng. Điện áp ngưỡng thay đổi từ 1,5 đến 5 v tuỳ theo từng loại có màu
sắc khác nhau.
• LED màu đỏ có điện áp ngưỡng U
ng
= 1,6 đến 2 v
• LED màu cam có điện áp ngưỡng U
ng
= 2,2 đến 3 v
• LED màu xanh lá cây có điện áp ngưỡng U
ng
= 2,8 đến 3,2 v
• LED màu vàng có điện áp ngưỡng U
ng

và c điện áp là 5V(mức 1).
17
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Bảng mã hiển thị led 7 đoạn( led 7 đoạn anot chung: led đơn sáng ở mức 0)
Số hiển thị trên
led 7 đoạn
Mã hiển thị led 7
đoạn dạng nhị phân
Mã hiển thị led 7
đoạn dạng thập lục
phân
hgfedcba
0 11000000 C0
1 11111001 F9
2 10100100 A4
3 10110000 B0
4 10011001 99
5 10010010 92
6 11000010 82
7 11111000 F8
8 10000000 80
9 10010000 90
A 10001000 88
B 10000011 83
C 11000110 C6
D 10100001 A1
E 10000110 86

E 01111001 79
F 01110001 71

Phần cứng được kết nối với 1 Port bất kì của Vi điều khiển, để thuận tiện cho việc
xử lí về sau phần cứng nên được kết nối như sau: Px.0 nối với chân a, Px.1 nối với
chân b, lần lượt theo thứ tự cho đến Px.7 nối với chân h.
Dữ liệu xuất có dạng nhị phân như sau : hgfedcba
Từ bảng chức năng lập bảng karnaught cho 7 hàm rat a có kết quả:
/…
B
C
D
†
A
B

D
B…
A
B

D
†
A
Z
D
'…
A
Z
D

B
C
D
†
A
Z
C
D
†Z
C
D
†Z
D
3…
A
B
C
D
†Z
D
†
B
C
D
19
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
V. GIAO TIẾP VI ĐIỀU KHIỂN VỚI LED 7 ĐOẠN

Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An M«n Häc
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
• Mã nhị phân BCD được chuyển sang thập phân và hiển thị các số thập
phân bằng 7 đoạn tương ứng với mỗi tổ hợp xác định .Các thanh sáng hiển
thị cho ta một chữ số ở hệ 10.
• Các đoạn a , b , c , d , e , f , g có thể là :Đèn LED mắc anôt chung hoặc
katôt chung được nối qua các điện trở giới hạn dòng tới đầu ra phù hợp
của bộ giải mã.
• Trong thực tế người ta đã chế tạo sẵncác vi mạch để giảI mã nhị phân ra
mã 7 đọan như :
Các vi mạch 7448 , 74LS48 , 7449 , 74LS49 là các IC giảI mã 7 đoạn có lối ra
tác động ở mức cao , ta có thể ding chung để giải mã từ mã BCD ra thập phân Quy
luật hiển thị các chữ số thập phân của các vi mạch này về cơ bản là giống nhau như
bảng chân lý sau, chỉ khác đôi chút là số 6 không dùng thanh a và số 9 không dùng
thanh d .
Số thập
phân
Mã BCD đầu vào Đầu ra mã 7 thanh
D C B A a b c d e f g
21
Giảng viên hướng dẫn: Đỗ Công Thắng
SVTH: Nguyễn Thị Lan- Vũ Thị Lan - Nguyễn Thị Thanh Lâm
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ An Môn Học
Khoa Điện - Điện Tử
0
1
2
3
4
5

1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0

1
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
Cỏc vi mch gii mó 7 on 7447A, 74L47, 74S47 l cỏc vi mch 16 chõn, s
6 v s 9 ch cú 5 thanh sỏng ging nh 7448, 7449. Vi mch cú li ra tỏc ng
thp ( mc 0 ) nờn ốn ch th 7 on cú ant chung.
VII.GII THIU CHUNG CU TRC B VI IU KHIN
Trong mục này chúng ta xem xét một số thành viên khác nhau của họ bộ vi
điều khiển 8051 và các đặc điểm bên trong của chúng. Đồng thời ta điểm qua một

Các chân vào - ra
Cổng nối tiếp
Nguồn ngắt
4K byte
128 byte
2
32
1
6
Bộ vi điều khiển 8051: Bộ vi điều khiển 8051 là thành viên đầu tiên của họ
AT89C51. Hãng Intel ký hiệu nó nh là MCS51. Bảng 3.2 trình bày các đặc tính của
AT89C51.
23
Ging viờn hng dn: Cụng Thng
SVTH: Nguyn Th Lan- V Th Lan - Nguyn Th Thanh Lõm
C
O
U
N
T
E
R

I
N
P
U
T
S
OSC

- /INT1: Ngắt ngoài 1.
- T0: Chân vào 0 của bộ Timer/Counter 0.
24
Ging viờn hng dn: Cụng Thng
SVTH: Nguyn Th Lan- V Th Lan - Nguyn Th Thanh Lõm
40
1
Vcc
P1.0
P0.1 (AD1)
38
39
3
2
P0.0 (AD0)
P1.2
P1.1
P0.3 (AD3)
P0.2 (AD2)
37
36
4
5
P1.4
#E
P0.5 (AD5)
P0.4 (AD4)
34
35
7

(T0) P3.4
P2.6 (A14)
P2.5 (A13)
26
27
15
14
(RD) P3.7
(WR) P3.6
P2.4(A12)
P2.3 (A11)
25
24
16
17
XTAL1
XTAL2
P2.2 (A10)
P2.1 (A9)
22
23
19
18
GND
P2.0 (AB)
2120
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ An Môn Học
Khoa Điện - Điện Tử
- T1: Chân vào 1 của bộ Timer/Counter 1.
- /Wr: Ghi dữ liệu vào bộ nhớ ngoài.