Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Thái Nguyên, ngày....tháng 5 năm 2011.
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
Nhận xét của giáo viên chấm
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
......................................................................................................................
Thái Nguyên, ngày....tháng 5 năm 2011
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi rõ họ tên)
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 1

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
Mục lục

2.4.1. Chương trình chính.........................................................................19
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 2

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
2.4.2.Chương trình ngắt............................................................................21
2.4.3. Chương trình led7 ..........................................................................22
2.4.4 Chương trình hiển thị.......................................................................23
2.4.5 Chương trình set (hiển thị thời gian cài đặt cho hệ thống)...............23
2.5 Lựa chọn linh kiện..................................................................................24
2.5.1 Bộ điều khiển 8 bit Pic 16F877A.....................................................24
2.5.1.1.Tổng quan về pic.....................................................................24
2.5.1.2 Giới thiệu về PIC 16F877A....................................................25
2.5.1.2.1.Sơ đồ chân........................................................................25
2.5.1.2.2. Các thông số của PIC 16F877A......................................25
2.5.1.2.3. Cổng xuất nhập (I/O port)...............................................26
2.5.1.2.4. Timer...............................................................................28
2.5.2 LED 7 đoạn......................................................................................33
2.5.3 Diot phát quang (LED).....................................................................34
2.5.5 Điện trở...........................................................................................35
2.5.6 Tụ điện............................................................................................35
2.5.7 Thạch anh . .....................................................................................35
2.5.8 Nút bấm (Button): ..........................................................................35
2.5.9 IC ổn áp 7805...................................................................................36
Chương 3. Xây dựng hệ thống........................................................................36
3.1 Chương trình điều khiển.........................................................................36
3.2. Sơ đồ mạch in (layout)..........................................................................39
3.2.2. Mạch bàn phím................................................................................40
Chương 4 Mạch chạy mô phỏng.....................................................................40
Kết luận...........................................................................................................41
Tài liệu tham khảo:..........................................................................................42

Chương 1 . Phân tích hệ thống.
1.1 Tổng quan về hệ thống đèn giao thông.
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, xã hội ngày
càng văn minh và hiện đại, sự phát triển ở đô thị ngày một đi lên. Nhu cầu về
giao thông ngày càng trở nên cấp thiết, nhất là trong các khu vực thành thị.
Do nhu cầu của đời sống con người, đặc biệt là nhu cầu đi lại, các loại
phương tiện giao thông đã tăng một cách chóng mặt. Riêng tại Việt Nam số
lượng xe máy trong những năm qua tăng một cách đột biến, mật độ xe lưu
thông trên đường ngày một nhiều, trong khi đó hệ thống đường xá tại Việt
Nam còn quá nhiều hạn chế nên thường gây ra các hiện tượng như kẹt xe, ách
tắc giao thông, đặc biệt là tai nạn giao thông ngày càng phổ biến trở thành
mối hiểm họa cho nhiều người.
Vì lý do đó các luật giao thông lần lượt ra đời và được đưa vào sử dụng
một cách lặng lẽ rồi dần trở nên phổ biến như hiện nay. Trong đó hệ thống
đèn giao thông là công cụ điều khiển giao thông công cộng thực tế và hiệu
quả có vai trò rất lớn trong việc đảm bảo an toàn và giảm thiểu tai nạn giao
thông.
1.1.1. Mạch dùng IC số.
Với mạch dùng IC số có các ưu điểm sau:
- Tổn hao công suất bé, mạch có thể dùng pin hoặc acquy.
- Giá thành rẻ .
- Mạch đơn giản dễ thực hiện. Song với việc sử dụng kỹ thuật số rất
khó khăn trong việc thay đổi chương trình. Muốn thay đổi một yêu cầu nào đó
của chương trình thì buộc lòng 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.
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 5

- Chức năng điều khiển thay đổi dễ dàng bằng thiết bị lập trình (máy
tính, màn hình) mà không cần thay đổi phần cứng nếu không có yêu cầu
thêm bớt các thiết bị xuất nhập.
- Có thể làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau.
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 6

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
- Hướng dẫn người sử dụng đơn giản.
- Thời gian hoàn thành một chu trình điều khiển rất nhanh (vài ms). Tuy
phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn vi xử lý nhưng việc áp dụng trong
các hệ thống nhỏ là không thích hợp bởi giá thành rất cao.
Ví dụ hệ thống đèn giao thông hiện nay ở Thái Nguyên.
(đèn đỏ tại ngã tư đường Minh Cầu giao nhau với đường Hoàng Văn Thụ).
Hình 1.1. Khảo sát sơ bộ tại ngã tư đường Minh Cầu.
Hệ thống đèn giao thông tại ngã tư này gồm :
- Có 4 cột đèn.
- Thời gian sáng của các đèn T
đỏ
= 28 giây,T
vàng
= 3 giây, T
xanh
= 25 giây.
- Hiển thị thời gian đếm ngược bằng led ma trận.
- Gồm 3 đèn tín hiệu Xanh, Đỏ ,Vàng .
- Chỉ hoạt động ở một chế độ.
- Không có chế độ phân làn xe ở các thời điểm.
Với các phương pháp đã nêu ở trên ở đây chúng em lựa chọn giải pháp
điều khiển bằng vi điều khiển bởi đây là phương pháp phù hợp và tối ưu nhất
với đề tài.

+ T
Xanh
+ T
Vàng
- Trong đó :
+ T
Đỏ
: Là thời gian đèn đỏ sáng.
+ T
Xanh
: Là thời gian đèn xanh sáng.
+ T
Vàng
: Là thời gian đèn vàng sáng.
+ T
Đỏ
= T
Xanh
+ T
Vàng.
 Xét tại thời điểm xét bài toán thì:
- TH 1: Đèn 1 xanh sáng, đèn 2 đỏ sáng.
Khi đó hệ thống sẽ cho phép các hướng sau đi:
* B1 A1 D2 A2
D1 B2
C2 C2
- Nếu như không có phân làn, ưu tiên hướng đi thì dễ gây ra tai nạn, ùn
tắc tại các điểm giao cắt (E, F) như trên hình vẽ.
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 9


+ Có sự sai lệch trong thời gian so với thời gian thực.
+ Khó liên kết với các hệ thống giám sát chung của hệ thống giao
thông.
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 11

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
Chương 2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1 Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống
Hình 2.1: Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống
Trong đó:
- Khối nguồn:
+ Nguồn 1 chiều điện áp 5V cấp cho vi điều khiển, led hiển thị.
- Khối điều khiển trung tâm:
+ Vi điều khiển trung tâm.
+ Phần mềm điều khiển.
- Khối hiển thị:
+ Led 7 đoạn dùng nguồn 1 chiều hiện thị thời gian đếm ngược của
các đèn.
+ Đèn phân làn, chỉ dẫn, đèn xanh, đèn vàng, đèn đỏ: led đơn sử
dụng nguồn 1 chiều.
- Bàn phím: bàn phím đặt thời gian sáng của các đèn, reset và bắt đầu
cho hệ thống hoạt động.
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 12

Khối
Nguồn.
Khối hiện thị.
Khối điều khiển
trung tâm.
Bàn phím

2
b7
a
b
c
d
e
f
g
a
b
c
d
e
f
g
RE0
RE2
RE1
re
a
b
c
d
e
f
g
1
2
a

d2
v2
x2
x2
v2
d2
rn2
re
RE0
RE1
RE2
b0
c0 c1
1
2
Vcc
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9

RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A

2.3.1 Giải thích các khối.
2.3.1.1. Bàn phím
S W 1
R 1
1 0 K
R 2
1 0 K
R 3
1 0 K
C 1
1 0 u F
C 2
1 0 u F
C 3
1 0 u F
S W 2 S W 3
R E 0
G N D G N D
R E 1 R E 2
G N D
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý khối bàn phím
- Khối nút có tác dụng để đặt thời gian (chu kỳ của đèn xanh) cho hệ
thống hoạt động và bắt đầu chạy hệ thống.
- Khối nút bấm được chống rung bằng phần mềm và phần cứng
+ Chống rung bằng phần mềm: tạo khoảng thời gian trễ giữa các
lân bấm phím
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 14

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
+ Chống rung bằng phần cứng nối thêm tụ 10µF mắc song song

- Đèn xanh sáng ứng với cổng RB0 (của nhánh 1) và RB4 (của nhánh 2)
được xuất mức logic 1 mở tranzitor Q1 và Q5 khuếch đại dòng điện và
đưa vào đèn tín hiệu (đèn led).
- Đèn xanh đi thẳng sáng ứng với cổng RB1 (của nhánh 1) và RB5 (của
nhánh 2) được xuất mức logic 1 mở tranzitor Q2 và Q6 khuếch đại dòng
điện và đưa vào đèn tín hiệu (đèn led).
GVHD Th.S. Nguyễn Văn Huy Trang 15

Bộ môn kỹ thuật máy tính Đồ án môn học Hệ thống nhúng
- Đèn vàng sáng ứng với cổng RB2 (của nhánh 1) và RB6 (của nhánh 2)
được xuất mức logic 1 mở tranzitor Q3 và Q7 khuếch đại dòng điện và
đưa vào đèn tín hiệu (đèn led).
- Đèn đỏ sáng ứng với cổng RB3 (của nhánh 1) và RB7 (của nhánh 2)
được xuất mức logic 1 mở tranzitor Q4 và Q8 khuếch đại dòng điện và
đưa vào đèn tín hiệu (đèn led).
- Các đèn tín hiệu được nối chung âm.
- Led 7 thanh là loại được nối chung anot. Mỗi cột đèn sẽ có 2 led 7
thanh hiện thị thời gian đếm ngược. Chân anot chung của các led được
điều khiển thông qua cổng RC0 và RC1 (mức logic 1) các thanh a,b,c ,d
,e ,f,g của led được điều khiển bằng cổng RD (mức logic 0) của PIC (thanh
a-RD0, thanh b-RD1, thanh c-RD2, thanh d-RD3, thanh e-RD4, thanh f-
RD5, thanh g-RD6).
- Khi có tín hiệu điều khiển mức logic 1 ở chân RC0 thì led hàng chục sẽ
được mở và thanh nào được nối với mức 0 sẽ sáng (tín hiệu điều khiển
logic 0 ở cổng RD). Khi có tín hiệu điều khiển mức logic 1 ở chân RC1 thì
led hàng đơn vị sẽ được mở và thanh nào được nối với mức 0 sẽ sáng (tín
hiệu điều khiển logic 0 ở cổng RD).
2.3.1.3 Khối điều khiển trung tâm
- Điều khiển các khối khác thông qua phầm mềm điều khiển: xuất mức
logic 0 hay 1 ra các cổng RB, RC, RD và nhận tín hiệu logic từ cổng RE