THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG TẠI NGÃ TƯ THEO THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 18F4520

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
--------------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG TẠI NGÃ TƯ
THEO THỜI GIAN THỰC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC 18F4520

CBHD
Sinh viên

: TS.Nguy ễn Tiến Kiệm
: Nguyễn Thị Hương

Mã số sinh viên : 1141050019

Hà Nội -2020



MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH..................................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG BIỂU................................................................................................... 3
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT............................................................................................... 4
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ 5
MỞ ĐẦU................................................................................................................................. 6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG.........................1
1.1 Tình hình giao thông hiện nay ở nước ta......................................................1
1.1.1Thực trạng........................................................................................................... 1
1.1.2 Nút giao thông Trung Văn – Tố Hữu ( Quận Nam Từ Liêm ).........2

1.1.3 Nút giao thông Mai Dịch................................................................................ 3
1.2 Các phương án điều khiển đèn giao thông và ý nghĩa điều khiển
đèn giao thông.................................................................................................................. 4
1.2.1 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng IC số:......................4
1.2.2 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng kỹ thuật vi x ử
lý :....................................................................................................................................... 4
1.2.3 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng vi điều khi ển....5
1.2.4 Ý nghĩa của việc điều khiển đèn giao thông:......................................6
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG................7
2.1 Xác định bài toán cho mô hình...........................................................................7
2.1.1 Xác định bài toán :............................................................................................ 7
2.1.2 Yêu cầu của bài toán thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao
thông ................................................................................................................................ 7
2.1.3 Giải pháp công nghệ....................................................................................... 8
2.1.4 Giải pháp thiết kế............................................................................................ 8
2.2 Sơ đồ khối................................................................................................................ 10
2.2.1 Khối nguồi nuôi............................................................................................. 11
2.2.2 Khối thời gian thực....................................................................................... 11
2.2.3 Khối điều khiển trung tâm.......................................................................12
2.2.4 Khối hiển thị................................................................................................... 13


2.3 Một số linh kiện và tài nguyên sử dụng trong mạch.............................14
2.3.1 Vi điều khiển PIC 18F4520.......................................................................14
2.3.1.1 Giới thiệu về vi điều khiển [6]........................................................14
2.3.1.2 Giới thiệu về vi điều khiển PIC 18F4520...................................15
2.3.2 RTC DS1307..................................................................................................... 31
2.3.3 LED 7 thanh.................................................................................................... 32
2.3.4 74HC595N-DIP16......................................................................................... 33
2.3.5 Điốt (Diode).................................................................................................... 33

2.3.6 LED đơn............................................................................................................. 34
2.3.7 Tụ điện ( Capacitor).....................................................................................34
2.3.8 Thạch anh........................................................................................................ 36
2.3.9 Màn hình LCD 16x2...................................................................................... 36
2.3.10 Điện trở (Resistor).................................................................................... 37
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HOÀN THIỆN MÔ HÌNH ĐÈN GIAO THÔNG..........38
3.1 Mạch nguyên lý...................................................................................................... 38
3.2 Lưu đồ thuật toán................................................................................................ 39
3.3 Mô hình thực tế đèn giao thông......................................................................40
3.4 Nguyên tắc hoạt động........................................................................................ 40
KẾT LUẬN........................................................................................................................... 41
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................43
PHỤ LỤC.............................................................................................................................. 44


DANH MỤC HÌNH Ả
Hình 1. 1 Hình ảnh dòng xe đổ dồn về ngã tư Trung Văn – T ố H ữu ...........2
Hình 1. 2 Hình ảnh ùn tắc giao thông tại ngã t ư c ầu v ượt Mai Dịch ..........3
Hình 1. 3 Hình ảnh đèn giao thông tại ngã t ư.......................................................5
Hình 2. 1 Sơ đồ mô phỏng hoạt động của một hệ thống đèn giao thông
Hình 2. 2 Các phần cơ bản của một project..........................................................9
Hình 2. 3 Sơ đồ khối của mạch.................................................................................10
Hình 2. 4 Sơ đồ khối nguồn......................................................................................... 11
Hình 2. 5 Sơ đồ khối thời gian thực.........................................................................11
Hình 2. 6 Sơ đồ khối điều khiển............................................................................... 12
Hình 2. 7 khối hiển thị đèn báo dành cho người đi bộ....................................13
Hình 2. 8 Khối hiển thị led 7 thanh và đèn báo dành cho ph ương tiện ....13
Hình 2. 9 Hình ảnh vi điều khiển PIC 18F4520..................................................15
Hình 2. 10 Sơ đồ khối kiến trúc vi điều khiển PIC 18F4520 .......................16
Hình 2. 11 Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 18F4520...........................................17

Hình 2. 12 Tổ chức bộ nhớ chương trình và ngăn xếp....................................18
Hình 2. 13 Logic ngắt của PIC 18F4520.................................................................19
Hình 2. 14 Chế độ hoạt động 8bit của Timer0...................................................24
Hình 2. 15 Chế độ hoạt động 16 bit của Timer0................................................24
Hình 2. 16 Chế độ phát xung toàn hệ thống của Timer 1..............................27
Hình 2. 17 Chế độ ghi/ đọc 2 lần 8 bit của Timer 1.........................................27
Hình 2. 18 Chế độ ghi/đọc 1 lần 16 bit của Timer 1 ........................................27
Hình 2. 19 Sơ đồ chế độ hoạt động của Timer2................................................28
Hình 2. 20 Hoạt động của Timer3 ở chế độ ghi/đọc 2 lần 8bit ..................30
Hình 2. 21 Hoạt động của Timer3 chế độ ghi/đọc 1 lần 16bit ...................30
Hình 2. 22 Chip đồng hồ thời gian thực DS1307................................................31
Hình 2. 23 Cấu tạo của DS1307................................................................................. 31
Hình 2. 24 Hình ảnh thực tế và kí hiệu của LED 7 thanh...............................32
Hình 2. 25 Hình ảnh thực 74HC595N-DIP16.......................................................33
Hình 2. 26 Ký hiệu và hình ảnh của Diode............................................................33
Hình 2. 27 Hình ảnh thực tế và cấu tạo của led đơn.......................................34
Hình 2. 28 Hình ảnh một số loại tụ điện..............................................................34
Hình 2. 29 Cấu tạo tụ hóa............................................................................................ 35
Hình 2. 30 Cấu tạo và hình ảnh thật của tụ gốm..............................................35
Hình 2. 31 Cấu tạo và hình ảnh thực tế của Thạch Anh 20Mhz.................36
Hình 2. 32 Hình ảnh LCD 16x2................................................................................... 36
Hình 2. 33 Ký hiệu của điện trở................................................................................ 37


Hình 2. 34 Cách đọc giá trị điện trở qua vòng màu...........................................37
Hình 3. 1 Sơ đồ mạch nguyên lý trên Altium........................................................38
Hình 3. 2 Sơ đồ mạch nguyên lý trên Proteus.....................................................38
Hình 3. 3 Lưu đồ thuật toán của hệ thống...........................................................39
Hình 3. 4 Mô hình thực tế đèn giao thông.............................................................40

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1: Thanh ghi RCON.......................................................................................... 19
Bảng 2. 2:Thanh ghi điều khiển INTCON..............................................................19
Bảng 2. 3: Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON2................................................21
Bảng 2. 4 :Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON3................................................22
Bảng 2. 5 :Thanh ghi điều khiển T0CON...............................................................23
Bảng 2. 6: Thanh ghi liên quan đến Timer0.........................................................24
Bảng 2. 8 :Thanh ghi điều khiển T1CON...............................................................25
Bảng 2. 9 :Các thanh ghi liên quan đến Timer1..................................................26
Bảng 2. 10 : Thanh ghi điều khiển Timer 2..........................................................28
Bảng 2. 11: Thanh ghi điều khiển Timer3............................................................29
Bảng 2. 12 :Bảng mã LED 7 thanh mắc anode chung.......................................32


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết

Tên tiếng anh

tắt
CPU

C
Central Processing Unit

IC
IE

I

Intergrated Circuit
Interrupt
O
Open Inter-Intergrated

OpenI2C

Tên tiếng việt
Bộ xử lý trung tâm
Vi mạch tích hợp
Cho phép ngắt
Mở một chuẩn giao tiếp I2C

Circuit

PLC

P
Programmable Logic

Thiết bị điều khiển lập trình

PIC

Controller
Programmable

Một máy tính được tích hợp

RAM

Intelligent Computer
R
Random Access

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

ROM
RST

Read Memory
Only Memory
Reset

Bộ nhớ chỉ đọc
Reset

trên một chip


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô tr ường Đ ại h ọc
Công Nghiệp Hà Nội nói chung , cũng như các thầy cô trong khoa Đi ện
Tử nói riêng đã dạy dỗ và cho em rất nhiều kiến thức cơ s ở, chuyên
ngành trong suốt quá trình học tập vừa qua.
Đặc biệt, để thực hiện và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp là nh ờ s ự
chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Tiến Kiệm, ng ười
đã định hướng, góp ý và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình th ực
hiện. Em xin được gửi tới thầy lời cảm ơn sâu sắc nhất.
Trong thời gian thực hiện đề tài, vì còn nhiều hạn chế về kiến thức cũng

như những hiểu biết trong thực tiễn nên bài báo cáo không thể không có
những thiếu sót, cùng với đó là khả năng viết báo cáo, xây dựng báo cáo còn
chưa có nhiều kinh nghiệm , em rất mong nhận được những ý kiến, góp ý từ
quý thầy, cô giáo và các bạn để em có thể hoàn thiện và tích lũy được nhiều
kinh nghiệm cho bản thân hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Hương


MỞ ĐẦU
Trong nền kinh tế hội nhập và phát triển mạnh mẽ như hiện nay ở
Việt Nam, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng cao cả về vật
chất lẫn tinh thần, kèm theo đó là sự phát triển không ngừng của các c ơ
sở hạ tầng cũng như là các loại hình phương tiện tham gia giao thông.
Điều này đã dẫn đến một sự việc xảy ra rất thường xuyên và rất khó
giải quyết, đó chính là vấn đề ùn tắc giao thông đang di ễn ra hàng ngày,
hàng giờ , đặc biệt là ở các khu đô thị, thành phố lớn vào nh ững giờ cao
điểm. Cùng với đó là số vụ tai nạn giao thông cũng gia tăng c ả về s ố
lượng lẫn mức độ nguy hiểm. Hiện nay, ở nước ta các bộ, ban ngành có
liên quan cũng đã ban hành các bộ luật, các chỉ th ị, ch ế tài đ ể h ướng d ẫn
người tham gia giao thông ,cũng như để răn đe các tr ường h ợp, hành vi
cố tình vi phạm. Nhưng vì phạm vi, quy mô quá rộng so v ới l ượng l ực,
đội ngũ cảnh sát giao thông nên “ hệ thống đèn giao thông” chính là một
trong những phương tiện vô cùng hữu ích, có thể hỗ trợ và thay th ế
một phần lực lượng chức năng đó.
Xuất phát từ tình hình thực tế nói trên, dưới sự quan tâm và h ướng
dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Tiến Kiệm em đã lựa chọn đề tài đồ án
tốt nghiệp:
“ Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông tại ngữ tư theo th ời

gian thực sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520”.
Bài báo cáo bao gồm những nội dung chính sau đây :
Chương 1: Tổng quan về hệ thống điều khiển đèn giao thông .
Chương 2:Tìm hiểu và phân tích mạch đèn giao thông.
Chương 3: Thiết kế và hoàn thiện mô hình đèn giao thông.


1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐÈN GIAO THÔNG
1.1 Tình hình giao thông hiện nay ở nước ta
1.1.1Thực trạng
Tình trạng tai nạn giao thông ở nước ta xảy ra ngày càng phổ biến và
phức tạp. Trong năm 2019, trên địa bàn cả nước xảy ra 17.626 vụ tai nạn giao
thông, bao gồm 9.229 vụ tai nạn giao thông từ ít nghiêm trọng trở lên và
8.397 vụ va chạm giao thông, làm 7.624 người chết, 13.624 người bị thương
và 8.528 người bị thương nhẹ. Trong tổng số 9.229 vụ tai nạn giao thông,
có 9.021 vụ (chiếm 97,7%) xảy ra trên đường bộ, làm 7.458 ng ười ch ết
và 5.054 người bị thương. Bình quân 1 ngày trong năm 2019, trên đ ịa bàn
cả nước xảy ra 48 vụ tai nạn giao thông gồm 25 vụ tai n ạn giao thông t ừ
ít nghiêm trọng trở lên và 23 vụ va chạm giao thông, làm 21 người chết,
37 người bị thương và 23 người bị thương nhẹ [1]. Nguyên nhân chủ yếu
dẫn đến tai nạn giao thông là do người tham gia giao thông chưa chấp hành
đúng luật lệ giao thông, chưa nắm rõ được luật giao thông, Ngoài ra, một bộ
phận không nhỏ người tham gia giao thông còn thiếu ý thức, thiếu trách
nhiệm như: lạng lách, đánh võng, điều khiển phương tiện đi quá tốc độ, không
đúng làn đường quy định, khi tham gia giao thông vẫn còn sử dụng chất kích
thích( rượu,bia), từ những thực trạng đó đòi hỏi chúng ta phải có những
phương pháp và cách giải quyết như :
+ Thực hiện các chương trình tuyên truyền, giáo dục nâng cao ý thức của
người tham giao thông...

+ Đưa ra các chế tài xử lý phù hợp để răn đe, phòng ngừa các trường hợp
cố ý vi phạm.
+ Xây dựng , bảo dưỡng định kỳ cơ sở vật chất, hạ tầng, giúp người dân
có điều kiện tham gia giao thông tốt nhất.
+ Và một yếu tố không thể thiếu đó là xây dựng, lắp đặt các hệ thống đèn
giao thông ở những nút giao trọng điểm, ngã tư, ngã năm nơi có mật độ
người tham gia giao thông cao.


2
1.1.2 Nút giao thông Trung Văn – Tố Hữu ( Quận Nam Từ Liêm )
Khi đường Lê Văn Lương kéo dài ( nay là đường Tố Hữu ) được đưa vào
sử dụng, người dân thủ đô đã vô cùng kì vọng sẽ giải tỏa được lưu lượng
tham gia thông cho đường Nguyễn Trãi, Đại Lộ Thăng Long và họ sẽ có
tuyến đường thông thoáng để di chuyển . Tuy nhiên, tại khu vực ngã tư Trung
Văn – Tố Hữu lại thường xuyên xảy ra ùn tắc, kể cả vào cuối tuần.[2]

Hình 1. 1 : Hình ảnh dòng xe đổ dồn về ngã tư Trung Văn – Tố Hữu
(nguồn : />Do dòng phương tiện di chuyển qua lại trên đường Tố Hữu rất đông, phố
Trung Văn khá hẹp, mặt khác đây lại là nơi tập trung của rất nhiều chung cư
cao tầng, các văn phòng dịch vụ,... dẫn đến lưu lượng phương tiện giao thông
tăng cao, nhiều người dân khi tham gia giao thông còn tìm cách chạy xe lên vỉ
hè, bất chấp lấn vào làn của tuyến xe buýt nhanh, khiến ùn tắc kéo dài, tình
trạng giao thông luôn hỗn loạn.


3
1.1.3 Nút giao thông Mai Dịch
Nút giao thông Mai Dịch là một trong những nút giao thông quan trọng
của thủ đô, là nơi giao nhau giữa đường Xuân Thủy đi Hồ Tùng Mậu, Cầu

Diễn đi Phạm Văn Đồng, Phạm Hùng đi Thanh Xuân và cũng là nơi chuyển
làn của của các phương tiện di chuyển trên vành đai 3 xuống nên mật độ giao
thông rất cao. Đặc biệt , vào giờ cao điểm nút giao thông này thường xuyên bị
ùn tắc kéo dài. [3]

Hình 1. 2 : Hình ảnh ùn tắc giao thông tại ngã tư cầu vượt Mai Dịch
( Trích: Báo Tiền Phong)
Dù tại đây điểm cắt giao thông rất rộng , vòng xuyến rất lớn nhưng vào
những giờ đi làm hay tan tầm thì cảnh tượng tắc đường vẫn diễn ra thật kinh
hoàng.


4
1.2 Các phương án điều khiển đèn giao thông và ý nghĩa đi ều khi ển
đèn giao thông.
1.2.1 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng IC số:
Với mạch IC số có các ưu điểm sau :
+ Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy nên
thuận lợi khi thay thế, sửa chữa.
+ Giá thành không cao, dễ dàng tìm kiếm.
+ Mạch đơn giản, dễ dàng thực hiện.
Song với việc sử dụng phương pháp IC số sẽ rất khó khăn khi muốn
chỉnh sửa hay thiết lập lại chương trình, vì mạch chỉ thiết lập được m ột
chế độ. Vì vậy, khi muốn thực hiện lại chương trình của hệ th ống sẽ gặp
phải rất nhiều khó khăn cũng như phát sinh chi phí trong quá trình th ực
hiện, thậm chí còn không thực hiện được.[4]
Tuy nhiên, chúng ta đang sống trong thời kỳ công nghệ phát triển
rất mạnh mẽ, một trong số đó có thể kể đến đó là kĩ thuật vi x ử lý, vi
điều khiển, PLC,... sẽ giúp chúng ta giải quyết các vấn đề mà IC s ố ch ưa
làm được.

1.2.2 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng kỹ thuật vi xử lý
:
Ngoài những ưu điểm đã kể đến ở phần IC số, phương pháp này
còn có những ưu điểm sau :
+ Có thể thay đổi được chương trình đã cài đặt bằng việc thay đổi
phần mềm mà không cần thay đổi phần cứng ( vấn đề mà ở m ạch
IC số không thực hiện được).
+ Sử dụng ít linh kiện hơn.
+ Mạch thực hiện không quá phức tạp. Do đó, ph ương pháp này
được sử dụng nhiều hơn IC số.
Song do phần cứng của vi xử lý chỉ sử dụng CPU đơn chip, không có
bộ nhớ ROM, RAM , các bộ timer, hệ thống ngắt nên việc viết ch ương
trình cũng gặp nhiều khó khăn.


5

1.2.3 Phương pháp điều khiển đèn giao thông bằng vi điều khiển
Ưu điểm của việc sử dụng vi điều khiển:
+ Sử dụng các bộ đếm thời gian như những chiếc đồng hồ, có các bộ
timer, hệ thống ngắt , các câu lệnh dễ dàng thực hiện nên việc viết
chương trình điều khiển cũng thuận tiện hơn.
+ Giữa vi điều khiển với máy tính có thể kết nối trực tiếp với nhau
qua bộ chuyển đổi dữ liệu.
+ Mạch có thể sử dụng bộ nhớ trong nên với chương trình có quy
mô nhỏ rất tiện lợi mà vi xử lý không giải quyết được.
+ Phù hợp với kiến thức của sinh viên.
Ví dụ về một hệ thống đèn giao thông hiện nay tại Hà Nội :

Hình 1. 3: Hình ảnh đèn giao thông tại ngã tư.

(nguồn : Vietnammoi.vn )
Như vậy, với những cách thiết kế đèn giao thông nêu ở phần trên,
em chọn sử dụng phương pháp thiết kế điều khiển bằng vi điều
khiển ,vì đây là phương pháp mà em cảm thấy tối ưu nhất và mình có
thể thực hiện được tốt nhất với đề tài đồ án tốt nghiệp này.


6


7
1.2.4 Ý nghĩa của việc điều khiển đèn giao thông:
Như chúng ta đã biết, trở ngại giao thông không những ảnh h ưởng
đến chính những người tham gia giao thông, mà còn làm m ất th ời gian
thậm chí ảnh hưởng đến công việc của họ. Ngoài ra , còn làm phát sinh
thêm các chi phí, ảnh hưởng đến môi trường, xã hội.
Bằng việc lắp đặt hệ thống đèn giao thông sẽ giúp cho các ph ương
tiện lưu thông một cách thông suốt, điều khiển dễ dàng mà không c ần
đến sự xuất hiện của các lực lượng chức năng và có thể được triển khai
một cách dễ dàng và rộng rãi. Giúp nâng cao ý thức của người dân khi
tham gia giao thông ,tuân thủ đúng sự điều hướng của đèn giao thông,
giảm thiểu ùn tắc và giúp các phương tiện di chuyển đúng làn m ột cách
nhanh nhất, phù hợp nhất với cơ sở hạ tầng hiện có của đất n ước chúng
ta.
TIỂU KẾT
Như vậy, ở chương 1 em đã giới thiệu qua về th ực trạng giao thông
ở nước ta qua tình hình tại một số nút giao thông trọng điểm ở th ủ đô và
một số phương pháp điều khiển đèn giao thông cũng như ưu, nh ược
điểm của từng phương pháp.
Với tình hìnhvà nhu cầu thực tế như trên,để giải quyết phần nào

vấn đề ùn tắc giao thông cũng như để đảm nhiệm một ph ần công vi ệc
của lực lượng chức năng và giúp nâng cao ý thức của người tham gia giao
thông em đã chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao
thông tại ngã tư theo thời gian thực sử dụng vi điều khiển PIC
18F4520”.


8
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG
2.1 Xác định bài toán cho mô hình
2.1.1 Xác định bài toán :
Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông bao gồm :
+ Bốn cột đèn : gồm đèn báo dành cho phương tiện, đèn báo dành
cho người đi bộ.
+ Hiển thị thời gian đếm lùi trên led 7 thanh ở mỗi cột.
+ Màn hình LCD 16x2: hiển thị trạng thái hoạt động tổng quát c ủa
hệ thống đèn giao thông.
2.1.2 Yêu cầu của bài toán thiết kế hệ thống điều khi ển đèn giao
thông .
+ Hệ thống làm việc phải có độ chính xác cao, hoạt động liên t ục, ổn
định trong thời gian dài và chịu được mọi điều kiện th ời tiết.
+ Có khả năng tin cậy cao.
+ Người tham gia giao thông dễ dàng quan sát.
+ Chi phí hợp lí và tiêu tốn ít năng lượng.
Giả sử có một ngã tư như hình vẽ 2.1

Hình 2. 1 Sơ đồ mô phỏng một hệ thống đèn giao thông


9

Chu kì của đèn tín hiệu T = Txanh+Tđỏ +Tvàng
Trong đó : Txanh : Thời gian đèn xanh sáng.
Tđỏ : Thời gian đèn đỏ sáng.
Tvàng : Thời gian đèn vàng sáng.
Tđỏ = Txanh + Tvàng.
2.1.3 Giải pháp công nghệ
+ Mạch điều khiển dùng vi điều khiển.
+ Hiển thị thời gian dùng led 7 thanh.
+ Đèn báo chỉ hướng đi ưu tiên, đèn báo người đi bộ dùng led đơn.
2.1.4 Giải pháp thiết kế
+ Thiết kế mạch mô phỏng trên phần mềm Proteus 8.
+ Công cụ lập trình: phần mềm MikroC for PIC.
+ Thiết kế mạch in bằng phần mềm Altium.

 Giới thiệu phần mềm lập trình MikroC for PIC
Sự ra đời của một loại vi điều khiển đi kèm việc phát triển phần
mềm ứng dụng để lập trình con vi điều kiển đó. Ban đầu làm vi ệc v ới vi
điều khiển là làm việc với dãy các con số 0 và 1.Sau này kiến trúc vi đi ều
khiển ngày càng phức tạp, số lượng thanh ghi lệnh nhiều , việc l ập trình
với các con số 0 và 1 không còn phù hợp nữa, điều đó đòi h ỏi s ự ra đ ời
ngôn ngữ mới thay thế. Sau này khi ngôn ngữ C ra đ ời, nhu cầu s ử d ụng
ngôn ngữ C trong việc mô tả các tập lệnh lập trình cho vi điều khi ển
một cách ngắn gọn và dễ hiểu hơn đã dẫn đến sự ra đời nhi ều ch ương
trình soạn thảo và biên dịch C cho vi điều khiển: Keil C, CCS, MikroC,...
Với vi điều khiển PIC 18F4520 em lựa chọn sử dụng phần mềm
MikroC for PIC vì những lí do sau:
+ Trình biên dịch mikroC là một công cụ khá mạnh để hỗ trợ lập
trình cho các thiết bị sử dụng vi điều khiển họ PIC.
+ Ngày càng phát triển với số lượng phần cứng và thư viện tăng lên.
+ IDE trực quan , thân thiện với người dùng.

+ Tính năng , môi trường làm việc chuyên nghiệp là kết quả nghiên
cứu cải tiến hơn 15 năm của đội ngũ chuyên gia.


10
+ Đi kèm với các hàm hỗ trợ, hãng còn cung cấp code m ẫu và các s ơ
đồ mạch điện để cho người học dễ tiếp cận hơn.
Các phần cơ bản của một Project:

Hình 2. 2 Các phần cơ bản của một project
Khi bạn Build (Ctrl+F9) một chương trình thì tất cả các lỗi nếu có
sẽ hiển thị ở đây. Nếu biên dịch thành công sẽ hiển thị các thông tin nh ư:
Used RAM, Used ROM và báo Finished successfully[5].


11
2.2 Sơ đồ khối.
Hệ thống thiết kế gồm 4 khối chính :
+
+
+
+

Khối điều khiển trung tâm :sử dụng PIC 18F4520.
Khối hiển thị: dùng LED 7 thanh, LED đơn.
Khối nguồn nuôi: 5VDC.
Khối thời gian thực : RTC DS1307

Sơ đồ khối của mạch điều khiển

+
Khối
+ thời gian thực

Khối điều khiển trung
tâm

Khối hiển
thị

Khối nguồn nuôi 5VDC

Hình 2. 3 Sơ đồ khối của mạch


12
2.2.1 Khối nguồi nuôi

Hình 2. 4 Sơ đồ khối nguồn
Điện áp cấp vào sau khi qua adapter là nguồn điện một chiều 9V ,
qua IC ổn áp L7805C2T luôn cho điện áp ra là 5V, cung c ấp năng l ượng
điện cho toàn bộ mạch hoạt động.
2.2.2 Khối thời gian thực

Hình 2. 5 Sơ đồ khối thời gian thực


13
Sử dụng chip thời gian thực RTC DS1307 cung cấp th ời gian th ực
cho vi điều khiển qua chuẩn giao tiếp I2C. Sử dụng 2 chân SCL và SDA đ ể

kết nối với vi điều khiển. Ngoài ra ,sử dụng viên pin CMOS 3.3V đ ể c ấp
nguồn cho IC nếu như bị mất Vcc, đảm bảo duy trì đếm cho IC.Bộ tạo
dao động thạch anh 32,768 KHz tạo dao động cho IC được kết n ối v ới
chân X1,X2.
2.2.3 Khối điều khiển trung tâm

Hình 2. 6 Sơ đồ khối điều khiển
+ Sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520 như não bộ của bản mạch đưa
ra chỉ thị hoạt động cho toàn bộ hệ thống.
+ Sử dụng bộ tạo dao động thạch anh 20MHz cung cấp dao động cho
vi điều khiển.
+ Ngoài ra, còn có các nút nhấn để thay đổi các chế độ hoạt đ ộng
của hệ thống bằng tay.


14
2.2.4 Khối hiển thị
Sử dụng led 7 thanh để hiển thị thời gian đếm lùi trên m ỗi c ột đèn
và led đơn ( xanh,vàng,đỏ) chỉ hướng đi cho phương tiện và người đi bộ.

Hình 2. 7 khối hiển thị đèn báo dành cho người đi bộ

Hình 2. 8 Khối hiển thị led 7 thanh và đèn báo dành cho phương tiện


15

2.3 Một số linh kiện và tài nguyên sử dụng trong m ạch
2.3.1 Vi điều khiển PIC 18F4520
2.3.1.1 Giới thiệu về vi điều khiển [6]

PIC là viết tắt của cụm từ “ Programmable Intelligent Computer “, có
thể tạm dịch là “ máy tính thông minh khả trình “ do hãng Genenral
Intrusment đặt tên cho vi điều khiển của họ : PIC1650 đ ược thi ết k ế đ ể
dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600. Vi điều khi ển
này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó hình thành nên
dòng vi điều khiển PIC ngày nay.
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó đ ược
sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển th ực ch ất là
một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành
thấp( khác với bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết h ợp v ới các
khối ngoại vi như bộ nhớ, các module vào/ra, các module biến đổi s ố
sang tương tự và tương tự sang số. Ở máy tính thì các module th ường
được xây dựng bởi các chip và mạch ngoài.
Vi điều khiển thường được dùng trong việc xây dựng các hệ th ống
nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các vật dụng phải làm việc liên t ục
theo thời gian và ở mọi loại điều kiện môi trường như : thiết bị điện tử,
thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, thiết bị đa ph ương tiện và
các dây chuyền tự động... Theo các tập lệnh của người lập trình, b ộ vi
điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, đo thời gian và tiến hành
đóng mở một cơ cấu nào đó.
Ngày nay, PIC được sử dụng khá rộng rãi và phổ biến trong rất
nhiều hệ thống nên tạo ra nhiều điều kiện thuận lợi cho việc tìm hi ểu
và phát triển các ứng dụng , có đầy đủ tính năng của m ột vi điều khi ển
khi hoạt động độc lập. Ngoài ra ,việc tìm mua khá dễ dàng, giá thành
tương đối hợp lý và nó có thể làm việc mà không cần nhiều đến s ự h ỗ
trợ.
Trong đề tài này, em lựa chọn sử dụng vi điều khiển PIC 18F4520
(44 chân ) vì nó có nhiều ưu điểm hơn các loại vi điều khi ển khác nh ư:
ADC 10 bit, PWM 10 bit, EEPROM có thể ghi xóa lên t ới hàng triệu l ần...