Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH 2
Đề tài: “ Thiết kế và chế tạo hệ thống điều khiển tín hiệu giao
thông cho ngã tư lập trình bằng vi điều khiển”
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Trung Thành
Sinh viên thực hiện : Trần Đông
Nguyễn Văn Hoàng
Nguyễn Huy Toàn
Lớp : Đ-ĐTK5.1
Hưng yên ngày .....tháng …..năm 2010

1
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

V.GIAO TIP VI IU KHIN VI LED 7 ON..............................................................................................20
VI.KHI GII M ..........................................................................................................................................21
1. IC gii mó 7447........................................................................................................................................21
VII.GII THIU CHUNG CU TRC B VI IU KHIN.................................................................................23
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 số nhà sản xuất khác nhau và các sản
phẩm của họ có trên thị trờng.................................................................................................................23
1.Túm tt v lch s ca AT89C51...........................................................................................................23
RAM..................................................................................................................................................................24
2.S chõn tớn hiu ca 80C51/AT89C51.............................................................................................25
3
Ging viờn hng dn: Nguyn Trung Thnh
SVTH: Trn ụng- Nguyn Vn Hong - Nguyn Huy Ton
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
3.Các thanh ghi chức năng đặc biệt.........................................................................................................27
Phần II: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN....................................................................36
I.Sơ đồ nguyên lý theo từng khối.................................................................................................................36
1.Khối hiển thị..........................................................................................................................................36
2.Khối tín hiệu điều khiển........................................................................................................................37
3.Khối điều khiển đèn..............................................................................................................................38
II.Sơ đồ mạch nguyên lý chung................................................................................................................39
Nguyên lý hoạt động:...................................................................................................................................40
III.Chương trình điều khiển..........................................................................................................................41
Phần III: PHẦN TỔNG KẾT................................................................................................................................47
4
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö

thông được an toàn và thông suốt thì việc sử dụng các hệ thống tín hiệu để điều
khiển và phân luồng tại các nút giao thông là rất cần thiết. Với tầm quan trọng như
vậy hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông cần đảm bảo những yêu cầu sau:
- 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.
2. Một số hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông.
2.1. Hệ thống điều khiển tín hiệu giao thông ưu tiên cho người đi bộ.
Hệ thống hoạt động như sau:
- Ở trạng thái bình thường đèn báo trên tuyến đường ô tô luôn ở trạng thái
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: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
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: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Hệ thống có hoạt động như sau:
8
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn

đỏ và ngược lại thì đèn vàng sáng một khoảng thời gian. Ở chế độ ban đêm chỉ có
đèn vàng nhấp nháy. Ta có thời gian mô tả hoạt động của hệ thống như sau.
II. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG 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. Mạch dùng IC số
Với mạch dùng IC số có những ưu điểm sau:
• Giá thành rẻ
• Mạch đơn giản dễ thực hiện
• Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy
11
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
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.
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

Hiện nay bộ vi điều khiển AT89C51 đang được sử dụng rộng rãi vì vậy
chúng em lựa chọn bộ điều khiển này để điều khiển hệ thống.
III. CÁC TIÊU CHUẨN LỰA CHỌN BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
Có 4 bộ vi điều khiển 8 bit chính. Đó là 6811 của Motorola, 8051 của Intel
Z8 của Xilog và Pic 16 × của Microchip Technology. Mỗi một kiểu loại trên đây
đều có một tập lệnh và thanh ghi riêng duy nhất, nếu chúng đều không tương thích
lẫn nhau. Cũng có những bộ vi điều khiển 16 bit và 32 bit được sản xuất bởi các
13
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
hãng sản xuất chíp khác nhau. Với tất cả những bộ vi điều khiển khác nhau như thế
này thì lấy gì làm tiêu chuẩn lựa chọn mà các nhà thiết kế phải cân nhắc?
1. Tiêu chuẩn đầu tiên và trước hết trong lựa chọn một bộ vi điều khiển là nó
phải 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.
 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

đồng hồ treo tường bằng điện tử, hiển thị số lượng sản phẩm được kiểm tra sau một
công đoạn nào đó...
Led 7 đoạn có cấu tạo bao gồm 7 led đơn có dạng thanh xếp theo hình và có
thêm một led đơn hình tròn nhỏ thể hiện dấu chấm tròn ở góc dưới, bên phải của
led 7 đoạn. 8 led đơn trên led 7 đoạn có Anode(cực +) hoặc Cathode(cực -) được
nối chung với nhau vào một điểm, được đưa chân ra ngoài để kết nối với mạch
15
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
điện. 8 cực còn lại trên mỗi led đơn được đưa thành 8 chân riêng, cũng được đưa ra
ngoài để kết nối với mạch điện.
Led 7 đoạn có 2 loại:
 Anode (cực +) chung: đầu (+) chung này được nối với +Vcc, 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 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.
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.
16

SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn
Trêng §HSPKT Hng Yªn §å An chuyªn ngµnh 2
Khoa §iÖn - §iÖn Tö
Chân nhận tín hiệu a điều khiển led a sáng tắt, ngõ vào b để điều khiển led b.
Tương tự với các chân và các led còn lại.
2. Kết nối với vi điều khiển
Ngõ nhận tín hiệu điều khiển của led 7 đoạn có 8 đường, vì vậy có thể dùng
1 Port nào đó của Vi điều khiển để điều khiển led 7 đoạn. Như vậy led 7 đoạn nhận
một dữ liệu 8 bit từ Vi điều khiển để điều khiển hoạt động sáng tắt của từng led led
đơn trong nó, dữ liệu được xuất ra điều khiển led 7 đoạn thường được gọi là "mã
hiển thị led 7 đoạn". Có hai kiểu mã hiển thị led 7 đoạn: mã dành cho led 7 đoạn có
Anode(cực +) chung và mã dành cho led 7 đoạn có Cathode(cực -) chung. Chẳng
hạn, để hiện thị số 1 cần làm cho các led ở vị trí b và c sáng, nếu sử dụng led 7
đoạn có Anode chung thì phải đặt vào hai chân b và c điện áp là 0V(mức 0) các
chân còn lại được đặt điện áp là 5V(mức 1), nếu sử dụng led 7 đoạn có Cathode
chung thì điện áp(hay mức logic) hoàn toàn ngược lại, tức là phải đặt vào chân b
và c điện áp là 5V(mức 1).
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

3 01001111 4F
4 01100110 66
5 01101101 6D
6 01111101 7D
7 00000111 07
8 01111111 7F
19
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành
SVTH: Trần Đông- Nguyễn Văn Hoàng - Nguyễn Huy Toàn