Sistem Inteligent de Administrare a Traficului

Cuprins

Capitolul 1 Introducere…………………………………………………………………….4

Capitolul 2 Obiective și specificația proiectului………………………………….6

2.1. Obiectivul principal…………………………………………………….6

2.2. Obiective specifice……………………………………………………..6

Capitolul 3 Studiu Bibliografic……………………………………………………..7

3.1. Microcontrollerul…………………………………………………………7

3.1.1. Introducere………………………………………………………….7

3.1.2. Caracteristici……………………………………………………….8

3.1.3. Descriere………………………………………………………….8

3.1.4. Descrierea pin-ului……………………………………………10

3.1.5 Caracteristicile Oscilatorului………………………………..13

3.2. Alimentarea Electrică………………………………………………. …13

3.2.1. Transformatorul……………………………………………………14

3.2.2. Redresorul……………………………………………………………15

3.2.2.1. Tipuri de redresoare……………………………………………15

3.2.2.2. Compararea circuitelor redresoare……………………….15

3.2.3. Filtrul……………………………………………………………………16

3.2.3.1. Filtrul condensator………………………………………………16

3.2.4. Regulatorul…………………………………………………………….16

3.2.4.1. Regulatorul 78XX…………………………………………………17

3.2.4.2. Caracteristici……………………………………………………..17

3.3. Diodele electroluminiscente……………………………………………..17

3.3.1. Descriere………………………………………………………………..17

3.3.2. Culori ale LED-urilor……………………………………………..19

3.3.2.1. LED-urile tri-colore…………………………………………………20

3.3.2.2. LED-urile bi-colore………………………………………………….20

3.3.3. Dimensiunile, formele si vizionarea unghiului LED-urilor…….21

3.3.4. LED-urile IR………………………………………………………………….21

3.3.4.1. Caracteristici……………………………………………………………22

3.4. Fotodioda………………………………………………………………………………..22

3.4.1.Principiul de funcționare…………………………………………………….23

3.4.2. Modul fotovoltanic……………………………………………………………….23

3.4.3. Modul fotoconductiv……………………………………………………………..24

3.4.4. Alte moduri de funcționare…………………………………………………….24

3.4.5. Materialele…………………………………………………………………………..25

3.4.6. Caracteristici………………………………………………………………………..26

3.4.6.1. Responsivitate…………………………………………………………………26

3.4.6.2. Curentul întunecat (Dark current)………………………………………26

3.4.6.3. Noise-equivalent power (NEP):…………………………………………27

3.4.7. Aplicații………………………………………………………………………………..27

3.5. Software-ul……………………………………………………………………………..29

3.5.1. KEIL µVision3………………………………………………………………………29

3.5.1.1. Ce este µVision3 ?……………………………………………………………..29

3.5.2. Express PCB……………………………………………………………………….29

3.5.3. Express SCH……………………………………………………………………….30

3.5.3. EMBEDDED C……………………………………………………………………30

Capitolul 4 ANALIZĂ, PROIECTARE ȘI IMPLEMENTARE…………………………………32

4.1. Analiză și proiectare………………………………………………………………………32

4.2. Implementare…………………………………………………………………………………33

4.2.1. Diagrama Block………………………………………………………………………33

4.2.1.1. Descrierea Diagramei Block………………………………………………………34

4.2.1.2. Schematica Diagramei………………………………………………………………34

4.2.1.3. Deschrierea schematicii…………………………………………………………….35

4.2.2. Descrierea circuitului…………………………………………………………………….36

4.2.3. Alimentarea electrică necesară…………………………………………………………37

4.2.3.1. Redresarea Full-wave……………………………………………………………..37

4.2.3.2. Puntea redresoare…………………………………………………………………..37

4.2.3.3. Operația……………………………………………………………………………….37

4.2.4. Filtrarea………………………………………………………………………………………38

4.2.5. Transformatorul folosit………………………………………………………………………39

4.2.6. Regulatorul de tensiune al circuitului integrat………………………………………….40

4.2.7. Implementarea LED-urilor…………………………………………………………………..41

4.2.7.1. Conectarea și lipirea lor…………………………………………………………….41

4.2.7.2. Conectarea LED-urilor în serie……………………………………………………..41

4.2.7.4. Testarea LED-urilor…………………………………………………………………..42

4.2.7.5. Calculul valorii rezistorului unui LED………………………………………………43

4.2.7.6. Lucrand la formula rezistorului LED-ului folosind legea lui Ohm…………….43

4.2.8. Software-ul utilizat……………………………………………………………………………….44

Capitolul 5 TESTARE ȘI VALIDARE………………………………………………………………45

5.1. Construirea unei aplicații în µVision2………………………………………………………..45

5.2. Crearea aplicației proprii în µVision2………………………………………………………..45

5.3. Depanarea unei Aplicații în µVision2………………………………………………………..45

5.4. Pornirea μVision2-ului și crearea unui proiect…………………………………………….46

5.5. Simularea CPU-ului……………………………………………………………………………….47

5.6. Selecție de bază de date………………………………………………………………………….47

5.7. Începutul Depanării……………………………………………………………………………….47

5.8. Ferastra de dezasamblare (Disassembly Window)…………………………………………48

5.9. Descrierea procedurii……………………………………………………………………………….49

5.10. Codul sursă…………………………………………………………………………………………..57

Concluzii…………………………………………………………………………………….66

Bibliografie………………………………………………………………………………….67

Acronime……………………………………………………………………………………..68

Capitolul 1 INTRODUCERE

Traficul este organizat în mod oficial în multe jurisdicții, cu benzi marcate, intersecții, succesiuni, semnale de trafic, sau semne. Traficul este adesea clasificat în funcție de tip: autovehicule grele (de exemplu, mașină, camion); alte vehicule (de exemplu, motorete, biciclete); și pietonal. Clase diferite pot împărtăși limite de viteză și de servitute, sau pot fi separate. Unele jurisdicții pot avea reguli foarte detaliate și complexe ale drumului.

Principala retragere al controlorului automat normal al semaforului este ca emite semnale verzi pentru direcții diferite, cu o anumită întârziere constanta de timp. Dacă luăm în considerare o joncțiune, traficul din diferite direcțiile nu poate fi același iar densitatea se va schimba in timp. Dacă operatorul nu ia în considerare această densitate a traficului, atunci ceea ce se va întâmplat îi că traficul va creste pe de-o parte și pe de altă parte, chiar dacă nu există nici un controler de vehicule, lumina verde va rămane aprinsă. Prin proiectul nostru, putem evita această problemă.

In acest proiect vom folosi comunicarea IR pentru a analiza densitatea traficului. Semnalele IR de la receptorul IR sunt date microcontrolerului iar microcontrolerul va prezenta rezultatul în funcție de trafic. Pentru rezultate mai bune, vom utiliza o gramada de transmițătoare și receptoare IR pe toate direcțiile. Atunci când există trafic excesiv într-o parte, o parte din receptoarele IR nu vor receptiona semnalele și rezultatul, ci le va compara cu toate celalalte direcții iar microcontrolerul va da semnale verzi în cazul în care într-o parte se află mai multe receptoare IR care nu vor receptiona semnalele.

Pentru comunicare vom folosi un emițător și un receptor IR . Aici Ledul IR va acționa ca un emițător. După cum știm microcontrolerul are încorporate porturi I/O iar noi vom face legatura între receptoarele IR și porturile I/O. Pentru controlul traficului vom folosi LED-uri roșii, verzi și galbene. Aceste LED-uri sunt conectate la diferite porturi I/O de microcontroler. Atunci când există mai mult traffic, microcontrolerul va da un semnal LED-ului verde iar acesta va lumina. Deci, prin utilizarea acestui proiect putem controla automat traficul ca și cum l-am controla noi personal.

Capitolul 2 OBIECTIVE ȘI SPECIFICAȚIA PROIECTULUI

2.1. Obiectivul principal

Una dintre principalele probleme în orașul nostru este traficul, acest proiect a propus o nouă soluție pentru controlul traficului. Obiectivul principal al acestui proiect este de a controla automat traficul și de a adăuga ineleganță umană controlorului automat. Intersecția "Four-way" este cea mai comuna configurație a drumurilor care se intersecteaza, și cea mai de bază. Dacă semnalele nu controlează o intersecție "Four-way", semne sau alte caracteristici sunt de obicei folosite pentru a controla mișcările și să clarifice prioritățile.

Proiectul "Sistemul inteligent de administrare a traficului", se bazează pe microcontroleru care va asigura controlul traficului în funcție de densitate.

   Continuitatea dintre transmițătorul IR și receptorul IR este sincronizată cu luminiile verzi, roșii și portocalii care se vor aprinde intr-un anumit moment în funcție de densitate.

Micro-controlerul va monitoriza toate funcționalitățile de control. În conformitate cu controlerul de semnalizare densitatea va fi monitorizată de lumini.

2.2. Obiective specifice

Pentru îndeplinirea obiectivului principal s-au realizat urmatoarele obiective specifice:

• Studiul bibliografic – microcontrolerele și diodele electroluminiscente.

● Proiectarea și implementarea circuitelor electronice: microcontroler (AT89S51), alimentare electrică, transmițător/receptor IR, circuite integrate.

● Testarea sistemului în diferite condiții și analiza rezultatelor.

Capitolul 3 STUDIU BIBLIOGRAFIC

3.1. Microcontroller-ul (AT89S51)

3.1.1. Introducere

Un Micro controlor reprezinta un procesor puternic, strâns cuplat cu memorie, diverse interfate I/O cum ar fi porturi in serie, porturi in paralel de timp sau contra, controler de întreruperi, interfețe pentru achiziții de date cu convertor de la analog la digital și invers, integrat pe un singur chip de siliciu.

  Dacă un sistem este dezvoltat cu un microprocesor, proiectantul trebuie să folosească memoria externă, cum ar fi RAM, ROM, EPROM și cele periferice. Dar controlerul ne oferă toate aceste facilități pe un singur cip. Dezvoltarea unui Microcontroler reduce dimensiunea PCB și costul de proiectare.

Una dintre diferențele majore între un microprocesor și un Micro controler este că un controlor de multe ori are de aface cu biți nu cu bytes ca în aplicațiile reale.

  Intel a introdus o familie de Micro controlere numite MCS-51.

Fig.3.1.2. Microcontroller

3.1.2. Caracteristici:

• Compatibil cu produsele MCS-51®

• 4K Bytes de Memorie Flash In-System Programmable (ISP)

– Rezistență: 1000 cicluri Scris/Șters

• 4.0V la 5.5V gama de operare

• Funcționare complet static: 0 Hz la 33 MHz

• Trei nivele de program de blocare a memoriei

• 128 x 8 biți RAMi interni

• 32 de linii I/O programabile

• Două timp/contoare de 16-biți

• Șase Surse de întrerupere

• Complet cu canale Duplex UART în serie

• Idle de mică putere si moduri Power-down

3.1.3. Descriere

AT89S51 este un micro controler CMOS pe 8 biți de putere mica, de înaltă performanță si cu 4K bytes de memorie Flash programabilă în sistem. Dispozitivul este fabricat folosind tehnologia cu memorie nevolatilă de înaltă densitate a lui Atmel și este compatibilă cu standardul setului 80C51 de instrucțiuni din industrie. Flashul on-chip permite memoria programului de a fi reprogramată în sistem sau de către un programator convențional de memorie nevolatilă. Prin combinarea unui procesor versatil de 8-bit cu un Flash programabil in-system pe un cip monolit, Atmel AT89S51 este un micro controler puternic, care oferă o soluție extrem de flexibilă și rentabilă pentru multe aplicații de control încorporate.

Diagrama Block:

Fig. 3.1.5. Diagrama Block

Fig. 3.1.6. Diagram pin al micro controlerului

3.1.4. Descrierea Pin-ului

VCC – Tensiune de alimentare.

GND – Sol.

Port 0:

Port 0 este un port I/O bidirecțional de 8-bit cu scurgere deschisa. Ca un port de ieșire, fiecare PIN poate scufunda opt intrări TTL. Când 1s sunt scrise în pinii port-ului 0, pinii pot fi utilizati ca intrări de mare impedanță. Port-ul 0 poate fi configurat sa devină “multiplexed low-order address/data bus” în timpul acceselor de program extern și memorie de date. În acest mod, P0 are pull-up-uri interne. Port 0 primește de asemenea octeții de cod în timpul programării Flash și îi elimină în timpul verificării programului. Pull-up-uri externe sunt necesare în timpul verificării programului.

Port 1:

Port 1 este un port I/O bidirecțional de 8-biți cu pull-up-uri interne. Tampoanele de ieșire al Port-ului 1 pot scufunda/sursa patru intrari TTL. Când 1s sunt scrise la pinii Port-ului 1, sunt trasi in sus de pull-up-urile interne și pot fi utilizate ca intrări. Pinii Port-ului 1 sunt trași în jos pe exterior cu sursa de curent scăzuta (IIL), din cauza pull-up-urilor interne. Port-ul 1 primește, de asemenea, adresa de ordin inferior în bytes, în timpul programării și verificării a Flash-ului.

Port 2:

Port-ul 2 este un port I/O bidirecțional de 8-biți cu pull-up-uri interne. Tampoanele de iesire al portul-ului 2 pot scufunda/sursa patru intrari TTL. Când 1s sunt scrise la pinii Port-ului 2, sunt trași în sus de pull-up-urile interne și pot fi utilizate ca intrări. Ca intrări, pinii Port-ului 2 sunt trași în jos pe exterior cu sursa de curent scăzută (IIL), din cauza pull-up-urilor interne. Port-ul 2 primește, de asemenea, adresa de ordin înalt în biți și unele semnale de control în timpul programarii și verificarii a Flash-ului.

Port 3:

Port 3 este un port I/O bidirecțional de 8-biți cu pull-up-uri interne. Tampoanele de ieșire al Port-ului pot scufunda/sursa patru intrari TTL. Când 1s sunt scrise la pinii Port-ului 3, ei sunt trași în sus de pull-up-urile interne și pot fi utilizate ca intrări. Ca intrări, pinii Port-ului 3, care sunt trași în jos pe exterior cu sursa de curent scăzută (IIL), din cauza pull-up-uri. Port-ul 3 primește unele semnale de control pentru programarea și verificarea Flash-ului. Port-ul 3 servește, de asemenea, funcțiile diferitelor caracteristici speciale ale AT89S51, așa cum apare în tabelul de mai jos.

RST:

Reset input. O înaltă pe acest PIN pentru două cicluri de mașini în timp ce oscilatorul execută resetarea dispozitivului. Acest PIN conduce ridicat pentru 98 din perioadele de oscilare după ce “Watchdog” face o pauză. Bit DISRTO din SFR AUXR (adresa 8EH) poate fi folosit pentru a dezactiva această caracteristică. În starea implicită al bit DISRTO-ului, funcția RESET HIGH out este activată.

ALE/PROG:

Address Latch Enable (ALE) este un impuls de ieșire de blocare a byte-ului scăzut al adresei în timpul accesului la memoria externă. Acest pin este, de asemenea pulsul de intrare al programului (PROG) în timpul programării Flash. În timpul funcționării normale, ALE este emis cu o viteză constantă de 1/6 frecvenței oscilatorului și poate fi utilizat cu scopul sincronizarii externe sau pontaj. Rețineți, totuși, că pulsul unul ALE este omis în timpul fiecărei acces la memoria externă de date. Dacă se dorește, funcționarea ALE poate fi dezactivată prin setarea bit 0 de locație SFR 8EH. Cu setul de biți, ALE este activ doar în timpul unei instrucțiuni MOVX sau MOVC. În caz contrar, pinul este slab tras în sus. Setarea bitului-ALE disable nu are nici un efect dacă microcontrolerul este în modul de execuție externă.

PSEN:

Program Store Enable (PSEN) este strobul de citire în memoria programului extern. Atunci când AT89S51 execută un cod din memoria programului extern, PSEN este activat de două ori în fiecare ciclu al mașinii, cu excepția faptului că două activări PSEN sunt ignorate în timpul fiecărei acces la memorie externă de date.

EA/VPP:

External Access Enable. EA trebuie legat la GND pentru a permite dispozitivului să aducă codul din locațiile memorie programului extern începand de la 0000h până la FFFFH. Rețineți, totuși, că în cazul în care bitul de blocare 1 este programat, EA va fi fixat intern pe reset. EA ar trebui să fie legat de VCC pentru execuții de program intern. Acest pin primește, de asemenea, “programming enable voltage” (VPP) de 12 volți în timpul programării Flash.

XTAL1:

Intrare la amplificatorul inversor oscilator și intrarea în circuitul de operare al ceasului intern.

XTAL2:

Ieșire de la amplificatorul inversor oscilator.

3.1.5. Caracteristicile Oscilatorului:

XTAL1 și XTAL2 sunt intrariile și ieșiriile unui amplificator inversor care pot fi configurate pentru a fi utilizate ca un oscilator on-chip, așa cum apare în Fig 3.1.9. Poate fi utilizat fie un cristal de cuarț sau rezonator ceramic. Pentru a conduce aparatul de la o sursă de ceas externa, XTAL2 trebuie lăsat neconectat in timp ce XTAL1 este condus așa cum apare în figura 3.1.10. Acolo nu există cerințe cu privire la ciclul de funcționare a semnalului de ceas extern, deoarece contribuția la circuitele de pontaj intern este printr-o divide-by-two flip-flop, dar voltajul minim și maxim cat și specificațiile de timp înalte și joase trebuie urmărite.

Fig 3.1.9. Oscillator Connections Fig 3.1.10. External Clock Drive Configuration

3.2. Alimentarea Electrică

Sursele de alimentare sunt proiectate pentru a converti tensiunile înalte de curent alternativ din alimentarea principală într-o aprovizionare adecvată de joasă tensiune pentru circuitele electronice și alte dispozitive. O sursă de alimentare poate fi ‘dezasamblata’ într-o serie de blocuri, fiecare dintre ele îndeplinând o anumită funcție. O sursă de alimentare de current continuu care menține tensiunea de ieșire constantă, indiferent de fluctuațiile sau variațiile de sarcină a curentului alternativ este cunoscut ca "Regulated DC Power Supply".

Un exemplu al unui sistem de sursa de alimentare reglementata de 5 V ne este prezentat în Fig.3.2.1.:

Fig. 3.2.1. Sistem de sursa de alimentare de 5 V

3.2.1. Transformatorul:

Un transformator este un dispozitiv electric care este folosit pentru a converti energia electrică de la un circuit electric la altu fără schimbare de frecvența.

Transformatorul convertește curentul alternativ de la o tensiune la alta cu pierderi mici de putere. Transformatoarele lucra numai cu curent alternativ și acesta este unul dintre motivele pentru care sursa de alimentare de energie electrică este de curent alternativ. Transformatoarele ‘step-up’ crește tensiunea de ieșire iar transformatoarele ‘step-down’ coboară tensiunea de ieșire. Cele mai multe surse de alimentare folosesc un transformator ‘step-down’ pentru a reduce tensiunile de alimentare periculos de mari la o tensiune joasă și sigură.

3.2.2. Redresorul:

Un circuit care este utilizat pentru a converti curentul alternativ în curent continuu este cunoscut sub numele de REDRESOR. Procesul de convertie al curentului alternativ în curent continuu se numeste “REDRESARE”.

3.2.2.1. Tipuri de redresoare:

Redresarea Half wave

Redresarea Full wave

1. Redresarea centre tap full wave.

2. Redresarea bridge type full bridge.

3.2.2.2. Compararea circuitelor redresoare:

3.2.3. Filtrul:

Un filtru este un dispozitiv care elimină componenta curentului alternativ al redresorului de ieșire dar permite componentei curentului continu să ajungă la încărcătura.

3.2.3.1. Filtrul condensator:

Am văzut că, unda redresorului de ieșire din redresarea half-wave este de 121% iar celui al full-wave sau punte redresoare este de 48%. Aceste procente ridicate nu sunt acceptate de majoritatea aplicațiilor. Undele pot fi eliminate prin una din următoarele metode de filtrare.

(a) Un condensator, în paralel cu sarcina, oferă o trecere mai ușoară pentru tensiunea undei în ciuda impedenței reduse. La frecvența ondulație lăsați curentul continu să umple sarcina.

(b) Un inductor, în serie cu sarcina, împiedică trecerea curentului undei (din cauza impedenței mare la frecvența ondulație) permițând în același timp curentului continu (datorită rezistenței scăzute la curentul continu).

(c) Diferite combinații de condensatoare și inductoare, cum ar fi filtre cu secțiuni L, filtre cu secțiuni , filtre cu secțiuni multiple etc. care utilizează atât proprietățile menționate la (a) și (b) de mai sus. Două cazuri al filtrului condensator, un caz aplicat la redresarea half-wave iar altu la redresarea full-wave.

3.2.4. Regulatorul:

Regulatorul de tensiune al circuitului integrat este disponibil cu fixuri (de obicei 5, 12 și 15V) sau variații la tensiunea de ieșire. Curentul maxim prin care pot trece le clasifică. Regulatoarele de tensiune negative sunt disponibile, în special pentru a fi utilizate în aprovizionarea dubla. Cele mai multe de regulatoare sunt incluse cu protecție automată la curent ("protecție la suprasarcină") excesiv și supraîncălzire ("protecție termică").

3.2.4.1. Regulatorul 78XX:

Bay LinearUL LM78XX este un regulator pozitiv liniar integrat cu trei terminale. LM78XX oferă mai multe tensiuni de ieșire fixe ceea ce le face utile pentru o gamă largă de aplicații. Când este utilizat ca un înlocuitor combinația de dioda/rezistență Zener, LM78XX de obicei rezultă la o îmbunătățire eficace a impedanței de ieșire de două ordine de mărime, curent pasiv inferior. LM78XX este disponibil în pachetele TO-252, TO-220 & TO-263.

3.2.4.2. Caracteristici:

• Curent de ieșire de 1.5A

• Toleranța de ieșire de tensiune de 5%

• Protecție Internă termică

• Scurt-circuit intern limitat

• nici o componentă externă

• Tensiuni de ieșire 5.0V, 6V, 8V, 9V, 10V,12V, 15V, 18V, 24V

• Oferta de plastic TO-252, TO-220 & TO-263

• Înlocuirea directă pentru LM78XX

3.3. Diodele electroluminiscente

3.3.1. Descriere

Este o Dioda semiconductoare având recombinare radioactivă. Este nevoie de o cantitate definită de energie pentru a genera o pereche de electroni-gaură.

Aceeași energie este eliberată atunci când un electron este recombinat cu o gaură. Această energie lansată poate conduce la emisia de fotoni și o astfel de recombinare. Poți auzii cantitatea de energie eliberată atunci când un electro revine de la banda de conducție la banda de valență care va aparea sub formă de radiații. Alternativ, energia lansată poate duce la o serie de acustici produse de vibrațiile zăbrele. În cele din urmă energia eliberată se poate transfera către un alt electron. Radiațiile recombinate pot stagna între spectrul de lumină infra-roșu și lumina vizibilă. Mai încolo este atins punctul culminant al benzii gap de energy iar fenomenul se numește luminescență prin injecție. Într-o joncțiune părtinitoare aflată într-o regiune de descompunere avalanșă, rezultă un spectru de fotoni care transportă energii mult mai mari. Aproape alb luminos apoi devine emise de regiune de descompunere a micro-plasmei în joncțiune de siliciu. Diodele cu recombinare radioactivă sunt denumite ca “Light Emitting Diode”, abreviat ca LED-uri.

Din dioda arsenide de galiu, recombinarea este predominanta de o recombinare radioactiva și probabilitatea recombinarii radioactive depășește cu mult aceea a germaniului sau a siliciului. Prin urmare, LED-ul are eficiență mult mai mare în termeni de fotoni emiși pe transportator. Eficiența internă la LED poate fi aproape de 100%, dar datorită indicelui ridicat de refracție, doar o mică parte a radiației interne poate ieși la suprafața dispozitivului. În ciuda acestei eficiențe scăzute de lumină radiată, aceste LED-uri sunt cu eficiență folosite ca emițători de lumină în unitățile de afișare vizuală și în circuitelor optice cuplate. Eficiența de generare a luminii crește odată cu creșterea injectării de curent și cu scăderea temperaturii. Astfel de lumină generată este concentrată lângă intersecție deoarece majoritatea purtătorilor sunt obținuți în cadrul lungimii de difuzie a joncțiunii diodei.

Avantajele LED-urilo față de incandescentele convenționale și a altor tipuri de lămpi sunt următoarele:

Tensiuni și curenți reduși

Consumul de energie mai mic

Acțiune foarte rapidă

Emisii de lumină monocromatică

Dimensiune și greutate mică

Nici un efect de vibrații mecanice

Durata de viață extrem de lungă

LED-ul tipic foloseste o tensiune inaintată de aproximativ 2V și un current de 5 panș la 10mA.

  LED-ul GaAs produce lumină infraroșu, în timp ce, lumini de culoare roșie, verde și portocaliu sunt produse de fosfura de arsenide de galiu (GaAs) și fosfura de galiu (Gap).

Light Emitting Diodes (LEDs)

Exemplu:    

Simbolul circuitului:   

Funcția

LED-urile emit lumină cand sunt patrunse de un curent electric.

3.3.2. Culori ale LED-urilor

LED-urile sunt disponibile în culorile roșu, portocaliu, chihlimbar, galben, verde, albastru și alb. LED-uri alb și albastru sunt mult mai scumpe decât celelalte culori.

Culoarea un LED este determinată de materialul semiconductor, nu de colorarea "pachetului" (corpul din plastic). LED-uri de toate culorile sunt disponibile în pachete incolore, care poate fi difuzate (lăptos) sau curățate (adesea descris ca "apa"). Pachetele colorate sunt de asemenea disponibile ca difuzate (tipul standard sau transparente).

3.3.2.1. LED-urile tri-colore

Cele mai populare LED-uri tri-colore au un LED roșu și unu galben combinat într-un pachet cu trei conducte. Acestea sunt numite tri-color deoarece amestecul dintre culoarea de lumină roșie și lumină verde pare a fi galben, iar acest lucru este produs atunci când ambele LED-uri, roșu și verde sunt pornite.

Diagrama Arată construirea un LED tri-color. Rețineți diferențele de lungimi ale celor trei conducte. Conducta centrală (k) este catod comun pentru ambele LED-uri, conductele exterioare (a1 și a2) sunt anozi pentru LED-uri și le permite să fie aprinse separat sau ambele împreună pentru a emite a treia culoare.

3.3.2.2. LED-urile bi-colore

Un LED bi-color are două LED-uri legate "invers paralel" (unul înainte, unul înapoi) combinate într-un singur pachet cu două cabluri. Numai unul dintre LED-uri pot fi aprinse la un moment dat și sunt mai puțin utile decât LED-urile tri-color descrise mai sus.

3.3.3. Dimensiunile, formele si vizionarea unghiului LED-urilor

LED-urile sunt disponibile într-o mare varietate de mărimi și forme. LED-ul "standard" are o secțiune rotundă cu diametrul de 5mm și probabil este cel mai bun tip pentru uz general, dar și LED-urile rotunde de 3 mm sunt de asemenea populare.

LED-urile cu secțiune transversal rotundă sunt frecvent utilizate și sunt foarte ușor de instalat pe cutii, forajand o gaură de diametrul LED-uluiș adăugând un pic de lipici va ajuta să țină LED-ul, dacă este necesar. Clemele pentru LED-uri sunt de asemenea disponibile pentru a asigura LED-uri în găuri. Secțiunile transversale mai pot avea forme pătrate, dreptunghiulare și triunghiulare.

Pe langă o varietate de culori, dimensiuni și forme, LED-urile, de asemenea, variază și în funcție de unghiul de vizualizare. Acest lucru vă spune cât de mult se răspândește fasciculul de lumină. LED-urile standard au un unghi de 60°, dar altele au un fascicul îngust de 30° sau mai puțin. Rapid Electronics au stocat o selecție largă de LED-uri și catalogul lor este un ghid bun pentru gamele disponibile.

3.3.4. LED-urile IR

Descriere:

QED233 / QED234 âi un LED GaAs/AlGaAs de 940 nm încapsulat într-un plastic transparent, pachetul T-1 3/4 plastic.

Fig. 3.3.4.1. LED-ul

3.3.4.1. Caracteristici:

• Lambda= 940 nm

• Materialul chipului =GaAs cu fereastra AlGaAs

• Tipul pachetului: T-1 3/4 (diametru lentilei de 5mm)

• potrivirea senzorului foto: QSD122/123/124

• Unghi de emisie medie, 40°

• Putere de ieșire mare

• Materialul și culoarea pachetului: Clar, incolor, din plastic

• Ideal pentru aplicații de control de la distanță

3.4. Fotodioda

O fotodiodă este un tip de celulă fotoelectrică capabilă de a converti lumina în curent sau tensiune, în funcție de modul de operare.

Fotodiodele sunt similare cu diodele semiconductoare regulate, cu excepția faptului că acestea pot fi fie expuse (pentru a detecta vidul UV sau razele x) sau ambalate cu o fereastră sau o conexiune de fibră optică pentru a permite lumina de a ajunge la partea sensibilă a dispozitivului. Multe diode care sunt proiectate pentru a fi utilizate în mod specific ca fotodiode vor folosi, mai degrabă un nod de PIN, decât o joncțiune PN tipică.

3.4.1. Principiul de funcționare

O fotodiodă este o joncțiune PN sau structură de PIN. Atunci când un foton cu suficientă energie lovește dioda, va excita un electron, creând un electron mobil și o gaură de electroni încărcata pozitiv. Dacă absorbția se produce în apropierea regiunii de epuizare a joncțiunii, sau la o lungime de difuzie departe de ea, acești transportatori sunt măturați din joncțiunea câmpului build-in al regiunii de epuizare. Astfel găurile se îndreapta spre anod, și electronii spre catod, iar un fotocurent este produs.

3.4.2. Modul Fotovoltaic

Atunci când este utilizat în prejudecată zero sau modul fotovoltaic, fluxul de fotocurent în afara dispozitivului este restricționat și se acumulează o tensiune. Dioda devine polarizată direct și "curentul întunecat" începe să curgă peste jonctiune în direcția opusă a fotocurentului. Acest mod este responsabil pentru efectul fotovoltaic, care este baza pentru celulele solare, de fapt, o celulă solară este doar o serie de fotodiode mari.

3.4.3. Modul Fotoconductiv

În acest mod dioda este adesea (dar nu întotdeauna) inversă părtinitoare. Prin acest fapt crește lățimea de epuizare a stratului, și scade capacitatea joncțiunii care rezultă un timp de răspuns mai rapid. Prejudecata inversă induce numai o cantitate mică de curent (cunoscut ca saturație sau spate-curent) de-a lungul direcției sale în timp ce fotocurentul rămâne practic același.

Deși acest mod este mai rapid, modul fotovoltaic tinde să prezinte mai puțin zgomot electronic. (Curentul de scurgere a unei diode PIN bune este atât de scăzut – < 1nA – incat zgomotul Johnson–Nyquist a unei rezistențe de sarcină într-un circuit tipic, adesea domină.)

3.4.4. Alte moduri de funcționare

Fotodiodele avalanșa au o structură similară cu a fotodiodelor regulate, dar ele sunt acționate cu polarizare inversă mult mai mare. Acest lucru permite fiecarei transportator foto-generat de a se înmulții odată cu defalcarea avalanșei, care rezultă în câștig intern în fotodiodă, care crește responsivitate efectivă a dispozitivului.

Fototranzistorii de asemenea constă intr-o fotodiodă cu câștig intern. Un Fototranzistor este în esență nimic mai mult decât un tranzistor bipolar, care este învelit într-o carcasă transparentă, astfel încât lumina poate ajunge la joncțiunea de bază-colector. Electronii care sunt generați de fotoni în joncțiunea bază-colector sunt injectati în bază, iar acest curent este amplificat de operațiunea tranzistorului. Rețineți că, deși fototranzistorii au o mai mare responsivitate pentru lumina, ei nu sunt în măsură mai bună pentru a detecta nivelurile scazute de lumina decât fotodiodele. Fototranzistorii au, de asemenea, timpul de răspuns mai lent.

3.4.5. Materialele

Materialul folosit pentru a face o fotodiodă este esențial pentru definirea proprietăților sale, pentru că numai fotonii cu energie suficientă pentru a excita electronii din bandgapul materialului va produce fotocurenți semnificativi.

Materiale utilizate pentru a produce fotodiodele include:

Din cauza bandgapul lor mai mare, fotodiodele pe bază de siliciu generează mai puțin zgomot decât fotodiodele pe bază de germaniu, dar fotodiodele pe bază de germaniu trebuie să fie utilizate pentru lungimi de undă mai mari de 1 pm.

Deoarece tranzistorii și circuitele integrate sunt realizate din semiconductori, și conțin intersecții PN, aproape fiecare componentă activă este o fotodiodă. Multe componente, în special a celor sensibile la curenți mici, nu vor funcționa corect dacă sunt iluminate, datorită fotocurențiilor induși. În majoritatea componentelor acest lucru nu este de dorit, astfel încât acestea sunt plasate într-o carcasă densă. Deoarece carcasele nu sunt destul de dense pentru razele X sau alte radiații de mare energie, acestea pot provoca defectarea a multor circuite integrate din cauza foto-curențiilor induși.

3.4.6. Caracteristici

Parametrii de performanță critică ale unei fotodiode includ:

3.4.6.1. Responsivitate:

Raportul dintre fotocurentul generat la puterea luminii incidente, de obicei, este exprimat în A/W atunci când este utilizat în modul fotoconductiv. Responsivitate poate fi de asemenea exprimată ca o eficiență cuantică, sau raportul dintre numărul de purtători fotogenerați la fotonii incidenti și, astfel, o cantitate fără unități.

3.4.6.2. Curentul întunecat (Dark current):

Reprezinta curentul din fotodiodă în absența luminii, când este operat în modul fotoconductiv. Curentul întunecat include fotocurentul generat de radiația de fond și curentul de saturație a joncțiunii semiconductoare. Curent întunecat trebuie să fie reprezentat prin calibrare, în cazul în care o fotodiodă este folosită pentru a face o măsurare de putere optică exactă, și este, de asemenea, o sursă de zgomot, atunci când o fotodiodă este utilizată într-un sistem de comunicare optic.

3.4.6.3. Noise-equivalent power (NEP):

Puterea optică minimă de intrare a generarii fotocurentului, egală cu curentul RMS de zgomot într-o lățime de bandă de 1 hertz. Caracteristicile asociate detectivit-ului (D) este inversul NEP, 1/NEP; și detectivity-ul specific () este detectivity-ul normalizat la zona (A) a celulei fotoelectrice,. NEP este aproximativ puterea minimă de intrare detectabilă de o fotodiodă.

Când o fotodiodă este utilizată într-un sistem de comunicație optic, acești parametrii contribuie la sensibilitatea receptorului optic, care este puterea minimă de intrare necesară receptorului pentru a obține un anumit raport de eroare de bit (bit error ratio).

3.4.7. Aplicații

Simbolul schematic al foto diodei. Foto diodele PN sunt folosite în aplicații similare la alți foto detectori, cum ar fi foto conductorii, dispozitive cuplate la sarcină, și tuburi foto multiplicatoare.

Fig. 3.4.7.1.: Foto Dioda

Foto diodele sunt folosite în dispozitive electronice de consum, cum ar fi CD-player-ele, detectoarele de fum, precum și în receptoarele din telecomenzile pentru VCR și televizoare.

În alte dispozitive de consum, cum ar fi pentru metraju de lumină în aparatul de fotografiat, aparate de radio cu ceas și luminile de stradă. Fotoconductorii sunt mai des folosiți decât fotodiodele, deși, în principiu, oricare dintre ele ar putea fi utilizate.

Fotodiodele sunt adesea folosite pentru măsurarea precisă a intensității luminii în știință și industrie. Ele au, în general, un răspuns mai bun și mai liniar decat fotoconductorii.

Ele sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă în diverse aplicații medicale, cum ar fi detectoarele de tomografie computerizate (cuplate cu scintilatori) sau instrumentele pentru analizele de probe (teste imunologice). Ele sunt, de asemenea, utilizate în monitoarele de gaze sanguine.

Diodele PIN sunt mult mai rapide și mai sensibile decât diodele de joncțiune pn obișnuite, și, prin urmare, sunt adesea folosite pentru comunicații optice și în Regulamentul de iluminat.

Fotodiodele PN nu sunt utilizate pentru a măsura intensitățile luminoase extrem de scăzute. În schimb, în cazul în care este nevoie de o sensibilitate ridicată, fotodiodele avalanșă, dispozitivele cuplate la surse intensificate sau tuburile cuplate la surse fotomultiplicatoare sunt utilizate pentru aplicații cum ar fi astronomia, spectroscopia și echipamentele “night vision”.

3.5. Software-ul

3.5.1. KEIL µVision3

Ce este nou în µVision3 ?

μVision3 adaugă multe caracteristici noi la Șabloanele text editabile, funcție de navigare rapidă, și sintaxa de colorat cu configurație detailată pentru pornire și configurare “debugger” pe bază de dialog. μVision3 este pe deplin compatibil cu μVision2 și pot fi utilizate în paralel.

3.5.1.1. Ce este µVision3 ?

μVision3 este un IDE (Integrated Development Environment), care vă ajută să scrieti, compila, și depana programe încorporate. Acesta încapsulează următoarele componente:

Un manager de proiect.

O instalație de developare.

Instrumente de configurare.

Editor.

Un puternic program de depanare.

3.5.2. Express PCB

Express PCB este un Software de design a circuitelor și producție PCB. Se poate afla aproape tot ce trebuie sa stiti despre Express PCB din subiectele de ajutor incluse în program.

Detalii:

Express PCB, Versiunea 5.6.0

3.5.3. Express SCH

Programul de proiectare schematică Express SCH este foarte usor de utilizat. Acest software permite utilizatorului să deseneze schema cu opțiunea “drag and drop”. Un Ghid de inițiere rapidă este asigurat, ca utilizatorul să poată învăța cum să-l folosească.

Detalii:

Express SCH, Versiunea 5.6.0

3.5.4. EMBEDDED C:

Limbajul de programare folosit aici în acest proiect este un limbaj Embedded C. Acest limbaj Embedded C este diferit de limbajul C generic prin câteva lucruri, cum ar fi

Tipurile de date

Accesul la adresele de arhitectura.

Limbajul de programare Embedded C face ca limba ușor de utilizat, sa aiba acces peste adresele de port, adresele inregistrate în SFR, etc.

Tipuri de date Embedded C:

Semnaturile:

Le folosim pentru reprezentarea valorilor – sau +.

Ca rezultat, avem doar 7 biți pentru amploarea numărului semnat, oferindu-ne valori de la -128 pana la +127.

Capitolul 4 ANALIZĂ, PROIECTARE ȘI IMPLEMENTARE

4.1. Analiză și proiectare

Prima etapă în conceperea proiectului a presupus realizarea unei analize asupra posibilităților de proiectare și implementare a unui sistem de monitorizare și administrare a densitații traficului care constă în urmatoarele componente electronice:

● Microcontrolerul (AT89S51)

● Transformatorul

● Redresorul

● Filtrul

● Regulatorul

● Emițătoare/Receptoare IR

Alegea componentelor și elaborarea standului au presupus:

● Documentare asupra temei proiectului și a elementelor ce aparțin de aceasta.

● Conceperea unui design al schemei electrice.

● Implementarea circuitului integrat, conectarea Receptoarelor/Emițătoarelor IR și al microcontrolerului.

● Verificarea conexiunile dintre componente și circuite.

● Scrierea programului și încărcarea acestuia pe PIC pentru a recepționa informațiile și de a controla traficul.

4.2. Implementare

4.2.1. Diagrama Block

Fig. 4.2.1.1. Diagrama Block:

4.2.1.1. Descrierea Diagramei Block:

Obiectivul principal al acestui proiect este de a controla traficul în funcție de densitate. Cum ca, foarte mult timp pierdem stând la semafoare, vom proiecta un nou sistem care va controla traficul în funcție de densitate.

     Vom instala emițător și receptoare IR la ambele capete ale drumurilor. Ori de câte ori vehiculele trec printre ele, continuitatea va fi pierdută. Prin urmare, microcontrolerul va simți cum densitatea a crescut.

Atunci lumina microcontrolerului (verde) va rămâne aprinsă atâta timp cât traficul este ridicat.

Aceeași procedură va fi urmată și de varianta cu patru laturi ale drumului. Semnalizarea celor patru părți vor fi luate în considerare și în funcție de densitate, controlerul va lua decizia.

4.2.1.2. Schematica diagramei:

4.2.1.3. Descrierea schematicii:

Sursa de energie:

Schema oferă hardware-ul de bază și conexiuni utilizate în cadrul proiectului. Începând de la sursa de energie, secundarul transformatorului firelor treaptă descendente sunt stabilite pentru cele două capete (2,4) de punte redresoare care au cele patru diode în formatu punții. Cele două capete (1,3) sunt conectate la intrare (PIN 1) iar la ieșire pinul 3 al regulatorului 7805 și PIN-ul numarul 2 este conectat la masă așa cum apare și în diagrama schematică. Condensatorul 1000 micro farad este conectat între puntea redresoare și cea de reglementare pentru a elimina valurile de curent alternativ prezentate la ieșire. Condensatorul 100 micro farad este utilizat pentru a elimina zgomotul de la ieșirea regulatorului. Acum 5V este disponibilă la pinul 3 al regulatorului și conectat la pinul numaru 40 din micro controler.

AT89C51 Micro controler :

Micro controlerul 8051 constă în 40 de pini iar fiecare pin are propria funcționalitate așa cum apare în schematică.

               Portul 0 are rezistor ce se trage care are opt rezistențe de 10K în paralel, fiecare conectate la propriul său pin.

LED IR:

LED-ul IR este aranjat cu un rezistor, în așa fel încât Vcc este aplicat la borna pozitivă a LED-ului IR. Acestea sunt conectate la portul 1 al microcontrolerului.

Receptor IR:

Receptoarele IR sunt aranjate după logica tranzistoare așa cum apare în diagramă.

Cele două tranzistoare sunt conectate în așa fel încât terminalul colector este conectat la terminalul de bază al celuilalt. Foto dioda este conectata la baza tranzistorului împreună cu combinația de rezistență.

  Receptoarele IR sunt conectate la portul 3,2, P3.3 P3.4, P3.5, PIN-ilor ale micro controlerului.

4.2.2. Descrierea circuitului:

În acest proiect tensiunea de funcționare pentru microcontrolerul 89C51 este de 5V. Prin urmare, circuitul integrat are nevoie de sursa de alimentare cu current continu de 5V. Acest 5V regulat este generat prin reducerea tensiunii de la 230V la 18V, iar reducerea tensiunii curentului alternativ este rectificată de puntea redresoare folosind diodele 1N4007. Tensiunea curentului alternativ rectificat este acum filtrată folosind un filtru "C". Acum tensiunea curentului continu filtrate și rectificat este alimentat la regulatorul de tensiune. Acest regulator de tensiune furnizează/ne permite să avem o tensiune constantă reglementată de + 5V. Tensiunea reglementată, filtrată; rectificată este din nou filtrată de unde folosind un condensator electrolytic 100μF. Acum ieșirea de la această secțiune este alimentată la al 40-lea PIN al microcontrolerului 89C51 pentru a furniza tensiunea de operare. Microcontrolerul 89C51 cu rezistența de tragere în sus la Port0 și un oscilator de cristal de 11.0592 MHz, unde cristalul împreuna cu vreo doua condensatoare de 30-33pf sunt plasate la 18-lea si al 19-lea PIN al microcontrolerului 89C51 pentru o funcționare (executare) corespunzătoare.

Una dintre principalele probleme în orașul nostru este traficul, iar acest proiect propune o nouă soluție de control al traficului. Principalul design al acestui proiect este de a controla în mod automat traficul și de a adăuga ineleganța umană la controlerul automat. Intersecția “Four-way” este cea mai frecventă configurație folosită pentru drumuri intersectate, și cea mai de bază. Dacă semnalele nu vor controla intersecția “Four-way”, semne sau alte caracteristici sunt, de obicei folosite pentru a controla mișcările și să clarifice prioritățiile.

Pentru comunicare IR vom folosi un emițător și un receptor IR. Aici LED-ul IR va acționa ca un emițător. După cum știm, microcontrolerul are porturi I/O incorporate și vom conecta receptoarele IR la aceste porturi I/O. Pentru controlul traficului vom folosi LED-uri de culoarea roșu, verde și galben. Aceste LED-uri sunt conectate la diferite porturi I/O al microcontrolerului. Atunci când traficul este intens, microcontrolerul dă semnal LED-ului verde și va lumina. Deci, prin utilizarea acestui proiect putem controla traficul automat ca și cum l-am controla noi personal.

4.2.3. Alimentarea electrică necesară

4.2.3.1. Redresarea Full-wave:

Din comparația de mai sus am ajuns să ne dam seama că redresorul Full-wave are mai multe avantaje decât celelalte două redresoare. Deci, în cadrul proiectului nostru vom folosi circuitul de redresare full-wave bridge.

4.2.3.2. Punte redresoare: O punte redresoare se foloseste de patru diode într-un aranjament punte pentru a realiza rectificare full-wave. Aceasta este o configurație utilizată pe scară largă, atât cu diode individuale, firul așa cum apare și punți cu o singură componentă în care puntea de diode este conectată intern.

     O punte redresoare face uz de patru diode într-un aranjament pod așa cum apare în Fig. 4.2.3.3. pentru a realiza rectificarea full-wave. Aceasta este o configurație utilizată pe scară largă, atât cu diode individuale, firul așa cum apare și punți cu o singură componentă în care puntea de diode este conectată intern.

Fig. 4.2.3.3. Punte redresoare intr-un aranjament pod

4.2.3.3. Operația:

În timpul ciclului jumătate pozitiv secundar, diodele D2 și D3 sunt polarizate în timp ce D1 și D4 sunt invers polarizate așa cum apare în fig. 4.2.3.5. Direcția de curgere de curent este prezentată în fig. 4.2.3.5. cu săgeți punctate.

Fig.4.2.3.4.

În timpul ciclului jumătate negativ secundar de tensiune, diodele D1 și D4 sunt polarizate în timp ce D2 și D3 sunt invers polarizate așa cum apare în Fig. 4.2.3.6. Direcția de curgere de curent este prezentată în Fig. 4.2.3.6. cu săgeți punctate.

Fig. 4.2.3.5.

4.2.4. Filtrarea

Filtrarea se face printr-un condensator electrolitic de mare valoare conectat între sursa de curent continuu pentru a acționa ca un rezervor, care furnizează curent la ieșire atunci când fluctuatia tensiunii al curentului continu din redresor este în scădere. Condensatorul se încarcă rapid aproape de marginea curentului continu, iar apoi se descarcă furnizand curent la ieșire. Filtrarea crește semnificativ tensiunea medie al curentului continuu la aproape al valorii de vârf (1,4 × valoarea RMS).

Pentru a calcula valoarea condensatorului (C),

                                     C = ¼ * √3 * f * r * Rl

               unde,

                               f = frecvența de alimentare,

                               r = factorul de undă,

                              Rl = rezistența de sarcină

Notă: În circuitul nostru folosim 1000μF. Prin urmare un condensator de mare valoare este plasat pentru a reduce undele și de a îmbunătăți componenta curentului continu.

4.2.5. Transformatorul folosit

Cele mai multe surse de alimentare folosesc un transformator ‘step-down’ pentru a reduce tensiunile de alimentare periculos de mari la o tensiune joasă și sigură. Bobina de intrare se numește primar și bobina de ieșire se numește secundar. Nu există nici o conexiune electrică între cele două bobine; în schimb, acestea sunt legate printr-un câmp magnetic alternativ creat în miezul din fier moale al transformatorului. Cele două linii din mijlocul simbolului electric reprezintă miezul.

Transformatoarele pierd foarte puțină energie, astfel încât puterea care iese este (aproape) egală cu puterea care intră. Rețineți că, odată ce voltajul coboară, curentul se intensifică. Raportul dintre numărul de rotații pe fiecare bobină, numit rația de rotatii, determină raportul tensiunilor. Un transformator ‘step-down’ are un număr mare de rotații pe (input) prima bobină care este conectată la o tensiune de alimentare înaltă al rețelei, precum și un număr mic de spire pe (output) bobina secundară pentru a da o tensiune scăzută la ieșire.

Fig.4.2.5.1. Un Transformator Electric

Turns ratio = Vp/ VS = Np/NS

Power Out= Power In

VS X IS=VP X IP

Vp = primary (input) voltage
Np = number of turns on primary coil
Ip  = primary (input) current    

4.2.6. Regulatorul de tensiune al circuitului integrat

Multe dintre regulatoarele de tensiune fixe ale circuitului integrat arată ca tranzistorii de putere, cum ar fi regulatorul 1A 7805 + 5V afișat în Fig. 4.2.6.1. LM 7805 este simplu de utilizat. Pur și simplu conectați cablul pozitiv neregulat al sursei de alimentare de curent continu. (ceva de la 9VDC la 24VDC) la PIN-ul de intrare, conectați cablul negativ la pinul comun iar atunci când porniți alimentarea, veți obține o sursă de energie de 5 volți de la pin-ul de ieșire.

Fig 4.2.6.1. Regulatorul de tensiune (LM 7805) cu trei terminale

4.2.7. Implementarea LED-urilor

4.2.7.1. Conectarea și lipirea lor

LED-uri trebuie să fie conectate roata în mod corect; diagrama poate fi etichetată cu un a sau + pentru anod și K sau – pentru catod (da, într-adevăr este k, nu c, pentru catod!). Catodul este firul scur și poate să existe o zonă ușor plată pe corpul LED-urilor rotunde. Dacă puteți vedea în interiorul LED-ului, catodul reprezintă electrodul mai mare (dar acest lucru nu este o metodă oficială de identificare).

LED-uri pot fi deteriorate prin căldură la lipire, dar riscul este mic, dacă nu ne grăbim. Nu sunt necesare precauții speciale cand âi vorba de lipirea ai marii majoritați ai LED-urilor.

4.2.7.2. Conectarea LED-urilor în serie

Dacă doriți să aveți mai multe LED-uri în același timp este posibil să le conectați în serie. Acest lucru prelungește durata de viață a bateriei, aprizand mai multe LED-uri cu același curent ca pentru un singur LED.Prin toate LED-uri conectate în serie trece același curent și este cel mai bine dacă sunt toate același tip.

Sursa de alimentare trebuie să aibă tensiune suficientă pentru a oferi 2V pentru fiecare LED (4V pentru albastru și alb) plus cel puțin un alt 2V pentru rezistor. Pentru a elabora o valoare pentru rezistor trebuie să adăugați toate tensiunile LED și folosite la VL.

Evitati conectarea LED-urilor în parallel.

Conectarea a mai multor LED-uri în paralel cu un singur rezistor în comun, în general nu este o idee bună.

Dacă LED-urile necesită diferite tensiuni, doar LED-ul cu cea mai mica tensiune se va aprinde iar acesta poate fi distrus de curentul mare care trece prin el. Deși LED-urile identice pot fi cu succes conectate în paralel cu un rezistor acest rar oferă vre-un beneficiu util deoarece rezistorii sunt foarte ieftini și curentul folosit este același ca și cum a-ți conecta LED-urile individual.

Fig. 4.2.7.3. LED-uri conectate in paralel

4.2.7.4. Testarea LED-urilor

Nu conectați un LED direct la o baterie sau la alte surse de alimentare ! Acestea vor fi distruse aproape instantaneu, deoarece va trece prea mult curent prin el și se va arde. LED-uri trebuie să aibă un rezistor în serie pentru limitarea curentului la o valoare sigură, pentru scopul unei testări rapide un resistor de 1k este potrivit pentru cele mai multe LED-uri în cazul în care tensiunea de alimentare este de 12V sau mai mică. Amintiți-vă să conectați LED-ul roată în mod corect !

4.2.7.5. Calculul valorii rezistorului unui LED

Un LED trebuie să aibă un rezistor conectat în serie pentru a limita curentul din LED, altfel se va arde, aproape instantaneu.

Valoarea rezistorului, R âi data de

VS = tensiune de alimentare.
VL = tensiunea LED-ului (de obicei, 2V, dar 4V pentru LED-urile albastre și albe).
I = curentul LED-ului (e.g. 20mA), acesta trebuie sa fie mai mic decat maximul permis.

În cazul în care valoarea calculată nu este disponibila, alege cea mai apropiată valoare standard al rezistorului, adica cea mai mare, astfel încât curentul va fi un pic mai puțin decat cel ales. De fapt, a-ți putea alege o valoare mai mare pentru a reduce curentul (pentru a crește viața bateriei, de exemplu), dar acest lucru va face LED-ul mai puțin strălucitor.

4.2.7.6. Lucrand la formula rezistorului LED-ului folosind legea lui Ohm

Legea lui Ohm spune că rezistența rezistorului, R = V/I,

unde:
  V = tensiunea pe rezistor (= VS – VL in cazul acesta)

  I = curentul prin rezisto

deci   R = (VS – VL) / I

4.2.8. Software-ul utilizat

Software-ul utilizat:

*Software-ul Keil pentru programarea C

*Express PCB pentru prezentări de proiecte

*Express SCH pentru design schematic

Capitolul 5 TESTARE ȘI VALIDARE

5.1. Construirea unei aplicații în µVision2

Pentru a construi (compila, asambla, și lega) o aplicație în μVision2, trebuie să:

Selectați Proiectul- (de exemplu, 166\EXAMPLES\HELLO\HELLO.UV2).

Selectați Proiectul – Rebuild all target files or Build target.

μVision2 compilează, asamblează, și leaga fișierele în proiectul dumneavoastră.

5.2. Crearea aplicației proprii în µVision2

Pentru a crea un nou proiect in μVision2, trebuie să:

Selectați Proiectul – New Project.

Selectați un director și introduceți numele fișierului de proiect.

Selectați Project – Selectați Dispozitiv și selectați unu dintre dispozitivele 8051, 251, sau C16x / ST10 de la Device Database™.

Creați fișiere sursă pentru a adăuga la proiect.

Selectați Proiectul – Tinte, grupuri, fișiere, Adăugare/fișiere, selectați Sursce Group1, și adăugați fișierele sursă la proiect.

Selectați Proiectul – Opțiuni și setați opțiunile instrumentelor. Notați, ca atunci când selectați dispozitivul țintă din Device Database™; toate opțiunile speciale sunt setate automat. În mod normal, trebe doar sa configurați harta de memorie al hardware-ului țintă. Setările implicite, folosite ca model al memoriei sunt optime pentru cele mai multe aplicații.

Selectați Proiectul – Reconstruiți toate fișierele țintă sau construiți ținta.

5.3. Depanarea unei Aplicații în µVision2

Pentru a depana o aplicație creată folosind μVision2, trebuie să:

Selectați Debug – Start/Stop Debug Session.

Utilizați butoanele barei de instrumente pas cu pas prin intermediul programului dumneavoastră. Puteți introduce G, main în “Output Window” pentru a executa funcția principală C.

Deschideți “Serial Window” folosind butonul Serial #1 din bara de instrumente.

Depanați programul folosind opțiunile standard cum ar fi Step, Go, Break, și așa mai departe.

5.4. Pornirea μVision2-ului și crearea unui proiect

μVision2 este o aplicație Windows standard și pentru început, faceți click pe pictograma de program. Pentru a crea un nou fișier de proiect selectați din meniul μVision2

Project – New Project …. Aceasta va deschide un dialog într-o fereastră standard care va cere noul nume al fișierului de proiect.

Vă sugerăm să folosiți un folder separat pentru fiecare proiect. Puteți utiliza pur și simplu pictograma Create New Folder în acest dialog pentru a obține un dosar nou și gol. Apoi selectați acest dosar și introduceți numele de fișier al noului proiect, și anume Project1.

μVision2 creează un nou fișier de proiect avand numele PROJECT1.UV2 care conține un nume de grup al fișierelor și o țintă implicită. Puteți vedea aceste nume în Window – Files.

Acum folosiți din “menu Project” – Selectați Dispozitiv pentru Tinta și un CPU pentru proiectul dumneavoastră. Caseta de dialog al dispozitivului selectat prezintă baza de date al dispozitivului μVision2. Doar selectați microcontrolerul utilizat. Noi folosim pentru exemplele noastre Philips 80C51RD + CPU. Această selecție setează opțiunile necesare ale instrumentelor pentru dispozitivul 80C51RD + și simplifică în acest fel “Building Projects” creând un fișier HEX. Setările instrumentelor (Tools) de sub Opțiuni (Options) – Target este tot ce ai nevoie pentru a începe o nouă cerere.

Ați putea traduce toate fișierele sursă și alinierea aplicației, cu un click pe pictograma bării de instrumente Build Target. Când construiești o aplicație cu erori de sintaxă, μVision2 va afișa erorile și mesajele de avertizare în Output

Window – Build page. Un dublu click pe linia de mesaj va deschide fișierul sursă în funcție de locația corectă, într-o fereastră a editorului μVision2.

După ce ați generat cu succes aplicația puteți începe depanarea.

După ce v-ați testat aplicația, este necesar pentru a crea un fișier Intel HEX pentru a descărca software-ul într-un programator sau simulator EPROM. μVision2 crează fișiere HEX cu fiecare proces de construcție, atunci când creați fișiere HEX sub Opțiuni pentru Target – Output este activat. Puteți începe programarea utilitara PROM după procesul de concepere atunci când specificați programul sub opțiunea Run User Program #1.

5.5. Simularea CPU-ului

μVision2 simulează până la 16 Mb de memorie, din care unele zonele pot fi mapate pentru citirea, scrierea, sau executarea codului de acces. Simulatorul μVision2 captează și rapoartează căile ilegale de access al memoriei.

În plus de maparea memoriei, simulatorul oferă de asemenea suport pentru perifericele integrate ale diferiților derivați 8051. Perifericele on-chip al CPU-ului care le-ați selectat sunt configurate din dispozitiv.

5.6. Selecție de bază de date

Ați făcut atunci când v-ați creat ținta proiectului. Puteți selecta și afișa componentele periferice on-chip folosind meniul Debug. Puteți schimba, de asemenea, aspecte legate de fiecare periferic utilizând controalele în casetele de dialog.

5.7. Începutul Depanării

Începi modul debug din μVision2 cu Debug – comanda Start/Stop Debug Session. În funcție de opțiunile de configurare Target – Debug, μVision2 va încărca programul din aplicație și va rula codul de pornire μVision2; salvează aspectul ecranului editor și restabilește structura ultimei sesiuni de depanare. În cazul în care execuția programului se oprește, μVision2 deschide o fereastră de editor cu textul sursă sau prezintă instrucțiuni CPU în fereastra de demontare. Următoarea declarație executabilă este marcată cu o săgeată galbenă. În timpul depanării, cele mai multe caracteristici editoriale sunt încă disponibile.

De exemplu, aveți posibilitatea să utilizați comanda “Find” sau de a corecta erorile de program. Textul sursă al programului de aplicare este prezentat în aceleași ferestră. Modul debug μVision2 diferă de modul de editare în următoarele aspecte:

"Debug Menu and Debug Commands" sunt disponibile. Ferestrele suplimentare debug sunt discutate în cele ce urmează.

_ Structura proiectului sau a parametriilor de scule nu poate fi modificată. Toate comenzile “Build” sunt dezactivate.

5.8. Ferastra de dezasamblare (Disassembly Window)

Fereastra de dezasamblare prezintă programul principal ca sursă amestecată și programul de asamblare sau doar un cod de asamblare. Niște instrucțiuni executate anterior pot fi afișate cu Debug – View Trace Records. Pentru a activa Trace History, setați Debug – Enable/Disable Trace Recording.

Dacă selectați fereastra de demontare ca fereastră activă toate etapele comenzilor programului vor lucra la nivel de instruire CPU, mai degrabă decât cu liniile sursă de program. Puteți selecta o linie de text și să stabiliți sau să modificați punctele de întrerupere folosind butoanele din bara de instrumente sau comenzile din meniul context.

                 Puteți folosi dialogul Debug – Inline Assembly… să modificați instrucțiunile de CPU. Care vă permite să corectati greșelile sau de a face modificări temporare la programul pe care îl depanați.

5.9. Descrierea procedurii

Faceți click pe pictograma Keil uVision de pe Desktop.

Va apărea următoarea Fig.

Faceți click pe meniul Project din bara de titlu.

Apoi, faceți click pe “New Project”.

Salvați proiectul prin tastarea potrivita de nume a Proiectului făra nici o extensie în propriul dosar fie că-i C:\ sau D:\

Apoi faceți click, mai sus pe butonul “SAVE”.

Selectează componenta pentru proiect, adică Atmel…

Faceți click + Symbol alături de Atmel.

Selectați AT89C51 așa cum apare mai jos.

Apoi dați click pe "OK".

Va apărea figura următoare.

Apoi, faceti click fie pe YES fie pe NO ………da, cea mai mare parte pe "NO".

Acum, proiectul este gata de utilizare.

Acum faceti dublu click pe “Target1”, v-ar da o altă opțiune " Source group 1" așa cum apare în pagina următoare.

Faceți click pe opțiunea de fișier din bara de meniu și selectați “new”.

Următorul ecran va fi așa cum apare în pagina următoare, și doar maximizat cu dublu click pe frontiera albastra.

Acum, începe scrierea programului, fie în "C" sau "ASM"

Pentru un program scris in Assembly, este salvat cu extensia “ .asm” iar pentru programele de bază “C” sunt salvate cu extensia “ .C”

Acum, faceți click dreapta pe grupul Sursa 1 și faceți click pe "Add files to Group Source"

Acum, veți obține o nouă fereastră, unde vor apărea fișierele "C".

Acum, selectați ca pe extensia de fișier dat în timp ce salvați fișierul.

Faceți click o singură dată pe optiunea "ADD"

Acum apăsați tasta funcțională F7 pentru a compila.

Dacă fișierul nu conține erori, apăsați simultan Control + F5.

La care apare o fereastră nouă.

Apoi, Faceți click pe "OK"

Acum, faceți click pe bara de meniu din Periferice, și verificați portul necesar la fel cum apare în fig de mai jos.

Trageți portul de-oparte și faceți click pe fișierul de program.

Acum, țineți încet apăsată tasta funcțională "F11".

Programul este executat cu success.

5.10. Codul sursă:

# include<reg51.h>

# define density_level P1

//void green_delay();

//Lights declaration

sbit ar = P0^0;

sbit ag = P0^1;

sbit br = P0^2;

sbit bg = P0^3;

sbit cr = P0^4;

sbit cg = P0^5;

sbit dr = P0^6;

sbit dg = P0^7;

//sensors declarartion

sbit IRaa=P1^0;

sbit IRab=P1^1;

sbit IRba=P1^2;

sbit IRbb=P1^3;

sbit IRca=P1^4;

sbit IRcb=P1^5;

sbit IRda=P1^6;

sbit IRdb=P1^7;

int a[]={

void main()

{

P1=0XFF;

P3=0X00;

P0=0X00;

P2=0X00;

ar=1;

br=1;

cr=1;

dr=1;

while(1)

{

int check_high;

bit a=0,b=0,c=0,d=0,high=0;

int lane_a,lane_b,lane_c,lane_d;

for (check_high=0;check_high<3;check_high++)

{

switch (density_level)

{

case 0XFC :

if(a==0)

{ ar = 0;

a=1;

for(lane_a=0;lane_a<9;lane_a++)

{

ag = 1;

}

ag = 0;

}

break;

case 0XF3 :

if(b==0)

{ br = 0;

b=1; for(lane_b=0;lane_b<9;lane_b++)

{

bg = 1;

}

}

bg = 0;

break;

case 0XCF :

if(c==0) {

cr = 0;

c=1;

for(lane_c=0;lane_c<9;lane_c++)

{

cg = 1;

}

}

cg = 0;

break;

case 0X3F :

if(d==0)

{

dr = 0;

d=1;

for(lane_d=0;lane_d<9;lane_d++) {

dg = 1;

} }

dg = 0;

break;

}

P0 = P0&0XFF;

}

} }

/*{

while(high==1)

{

int check2;

for (check2=0;check2<2;check2++)

{

{

if(IRaa==0) //check lane a

{

if(IRab==0)

{

ar = 0;

ag = 1;

green_delay();

ag = 0;

}

else

{

ag = 0;

//ay = 1;

//yellow_delay();

//ay = 0;

ar = 1;

}}}

{

if(IRba==0) //check lane b

{

if(IRbb==0)

{

br = 0;

bg = 1;

}

else

{

bg = 0;

//by = 1;

//yellow_delay();

//by = 0;

br = 1;

}}}

{

if(IRca==0)

//check lane c

{

if(IRcb==0)

{

cr = 0;

cg = 1;

}

else

{

cg = 0;

//cy = 1;

//yellow_delay();

//cy = 0;

cr = 1;

}}}

{

if(IRda==0)

//check lane d

{

if(IRdb==0)

{

dr = 0;

dg = 1;

}

else

{

dg = 0;

//dy = 1;

//yellow_delay();

//dy = 0;

dr = 1;

}}}}}}

}*/

/*void green_delay()

{

int y;

for (y=0; y<1000; y++);

} */

Capitolul 6 CONCLUZII

Proiectul "Sistem Inteligent de administrare al traficului." A fost proiectat și testat cu succes. Integrarea caracteristicilor tuturor componentelor hardware folosite au fost dezvoltate. Prezența fiecărui modul a fost motivată și plasata cu grijă, astfel contribuind la o mai buna funcționare a unității. În al doilea rând, folosind circuite integrate extrem de avansatate și cu ajutorul creșterii tehnologice, proiectului a fost implementat cu succes.

Bibliografie

Denumirea site-urilor

WWW.MITEL.DATABOOK.COM

WWW.ATMEL.DATABOOK.COM

WWW.FRANKLIN.COM

WWW.KEIL.COM

WWW.NATIONAL.COM

WWW.ATMEL.COM

WWW.MICROSOFTSEARCH.COM

WWW.GEOCITIES.COM

Referinte

Micro controlerul 8051 și sistemul încorporat.

Mohd. Mazidi.

2. Arhitectura, programarea și aplicațiile Micro controlerului 8051

-Kenneth J.Ayala

3. Bazele Micro procesoare și Micro calculatoare

-B.Ram

4. Arhitectura, programarea și aplicațiile Micro procesoarelor

-Ramesh S.Gaonkar

5. Componentele Electronice

-D.V.Prasad

6. Comunicațiile Wireless

– Theodore S. Rappaport

7. Telecomunicațiile mobile

– William C.Y. Lee

Acronime