Đồ Án Thiết kế hệ thống điều khiển đèn giao thông một chiều

Mục lục

I. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN . 3

1. Mô tả hệ thống 3

2. Phương án thiết kế 5

3. Mô tả các thành phần hệ thống . 5

II. THIẾT KẾ LOGIC . 7

1. Phần tạo dao động: 7

2. Phần xác định lượng xe trên đường 9

3. Phần xác định chênh lệch lượng xe theo mỗi hướng .10

4. Phần tính toán thời gian đèn xanh: 11

5. Phần điều khiển: 13

III. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ . 17



LỜI NÓI ĐẦU

Trong hệ thống giao thông của nước ta hiện nay, vấn đề an toàn giao thông

và tránh ùn tắc giao thông là vấn đề hết sức cấp bách và được xã hội quan tâm. Vì

vậy các phương tiện hướng dẫn giao thông đóng vai trò hết sức quan trong, nó góp

phần hạn chế những xung đột giao thông khi tham gia giao thông. Và trong các

phương tiện hướng dẫn giao thông thì hệ thống đèn điều khiển giao thông đóng vai

trò chủ đạo góp phần làm giảm xung đột giao thông, tránh ùn tắc Ở nhiều nơi,

giao thông 2 chiều buộc phải thay thế bằng giao thông 1 chiều như những cầu nhỏ

ở nông thôn, đường đang sửa, những đoạn đường hẹp hoặc cầu phụ thay thế cầu

đang sửa Để các phương tiện lưu thông được trên các đoạn đường đó thì yêu

cầu phải có 1 hệ thống đèn giao thông đặc biệt.

Vì lý do trên, chúng em lựa chọn đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển giao

thông một chiều” làm đồ án môn học “Điện tử số”.


I. PHÂN TÍCH BÀI TOÁN

Hệ thống đèn tín hiệu giao thông này cho phép xe cộ đi theo một hướng

trong một khoảng thời gian và sau đó dừng lại để xe theo chiều ngược lại đi. Với

mỗi lần đổi chiều, tín hiệu điều khiển giao thông phải dừng xe một chiều và đợi

cho trên đường hết xe mới tiếp tục cho xe theo chiều ngược lại đi. Và để tiết kiệm

thời gian chờ cho người tham gia giao thông, khoảng thời gian dành cho mỗi

hướng phải được điều chỉnh dựa vào lượng xe lưu thông qua hướng đó, ví dụ với

hướng mà nhiều xe hơn thì khoảng thời gian lưu thông được tính toán dành cho

hướng đó sẽ nhiều hơn hướng ngược lại.

trong đồ án này chúng em sẽ thiết kế một hệ thống điều khiển đèn tín hiệu

giao thông phù hợp nhằm điều khiển đèn tín hiệu ở hai đầu đường một chiều cho

phép xe đi theo 2 hướng. mỗi cảm biến được đặt ở vị trí thích hợp ở mỗi đầu

đường nhằm phát hiện xe đang vào và xe đang ra khỏi đường. thời gian dành cho

mỗi hướng được tính toán dựa vào lưu lượng xe cộ đã dược xác định nhờ các cảm

biến sau mỗi khoảng thời gian là 5 phút.


1. Mô tả hệ thống


Hình 1: Nút giao thông giao giữa đường 2 chiều và đường 1 chiều


Hệ thống điều khiển đèn giao thông sẽ điều khiển đèn đỏ, vàng và xanh của

hai cột đèn tín hiệu (tương ứng là R1,Y1,G1 của cột 1 và R2,Y2,G2 của cột 2 ) ở

hai đầu đường. Giả sử rằng mỗi đèn trong 6 đèn được bật/tắt một cách riêng rẽ và

bộ điều khiển nhận tín hiệu từ 2 sensor nhiệt S1 và S2. Trong bài toán này chúng

em chỉ sử dụng sensor nhiệt nên phải giả thiết rằng tham gia giao thông chỉ có ôtô

và xe gắn máy. Mỗi sensor sẽ cung cấp một xung khi có một phương tiện đi qua.

Hoạt động của bộ điều khiển được tính khi đèn chuyển từ một màu sang màu

iếp theo. Để cho xe đi theo hướng 1, G1 sẽ sáng trong thời gian T1,(thời gian này

sẽ được tính toán lại sau mỗi 5 phút dựa vào lưu lượng xe trên đường). Sau khoảng

hời gian T1, đèn vàng Y1 sẽ sáng trong khoảng thời gian TY (trong thiết kế này,

chọn thời gian cơ bản là) sau đó đèn đỏ R1 sẽ sáng trong khoảng thời cho đến khi

đèn xanh G1 sáng lần tiếp theo. Biểu đồ thời gian được thể hiện ở hình 2.


Hình 2: Lưu đồ thời gian của bài toán


Với xe đi theo hướng 2, đèn G2 sẽ không được bật cho đến khi hết xe đi

theo hướng 1 ở trên đường. Số xe còn ở trên đường được xác định nhờ so sánh số

xe đi vào đường ( xác định bằng 1 sensor) và số xe ra khỏi đường (xác định bằng 1

sensor khác) . Khi hiệu số xe giữa 2 sensor bằng không, thì sẽ coi như không còn

xe trên đường. thời gian đèn xanh G2 sáng được tính bằng: T2= Ttot-T1, với Ttot là

tổng thời gian đèn xanh sáng. Tổng thời gian đèn xanh sáng Ttot sẽ được chia cho

G1 và G2 dựa vào sự chênh lệch lưu lượng giao thông của mỗi hướng.


2. Phương án thiết kế

Kỹ thuật số, vi xử lý, vi điều khiển là lĩnh vực đang phát triển mạnh mẽ và

có ứng dụng trong rất nhiều ngành sản xuất. việc thực hiện bài toán này cả 3

phương án: sử dụng mạch số, sử dụng bộ vi điều khiển và sử dụng bộ vi xử lý đều

hoàn toàn có thể đáp ứng được.


So sánh:


Sử dụng vi điều khiển

* Ưu điểm:

- Thành phần đơn giản,

gọn nhẹ, không quá phức

tạp

- Giá thành thấp

- Dễ lập trình, dễ chỉnh

sửa

* Nhược điểm:

- Tốc độ chậm (không ảnh

hưởng nhiều đến yêu cầu

bài toán), độ ồn định thấp



Sử dụng bộ vi xử lý

* Ưu điểm:

- Có thể giải quyết bài

toán với những yêu cầu

phức tạp hơn

* Nhược điểm:

- Giá thành cao, hệ thống

phức tạp cồng kềnh, khó

khăn trong tổ chức hệ

thống



Sử dụng mạch số

- Thiết kế tương đối đơn

giản, giá thành phù hợp

- Tốc độ cao, hoạt động

ổn định,



--> Từ những nhận xét trên, chúng em quyết định sử dụng mạch số để giải quyết

bài toán.


(tải tài liệu tại http://www.bogiaoduc.edu.vn/showthread.php?t=267154&referrerid=375688 để xem chi tiết)