Bài 3: Lập trình Arduino làm hệ thống đèn giao thông

Tiếp tục trong chuỗi bài viết khóa học lập trình Arduino cơ bản thì trong bài hôm nay mình sẽ hướng dẫn các bạn cách sử dụng Arduino Uno R3 và Led để làm một ứng dụng đèn giao thông gồm đèn dành cho phương tiện xe và cho người đi bộ. Chương trình khởi động khi nút bấm được nhấn, sử dụng delay(s) để làm khoảng thời gian chờ, một bài học khá đơn giản phù hợp cho những bạn mới nhập môn Arduino để học tập.

Sơ đồ đấu nối

Code ví dụ 

/*
   Traffic Light
   This code copied from the book Beginning-Arduino.
*/
int carRed = 12; //assign the car lights
int carYellow = 11;
int carGreen = 10;
int button = 9; //button pin
int pedRed = 8; //assign the pedestrian lights
int pedGreen = 7;
int crossTime =5000; //time for pedestrian to cross
unsigned long changeTime;//time since button pressed

void setup() {
      pinMode(carRed, OUTPUT);
      pinMode(carYellow, OUTPUT);
      pinMode(carGreen, OUTPUT);
      pinMode(pedRed, OUTPUT);
    pinMode(pedGreen, OUTPUT);
    pinMode(button, INPUT); 
    digitalWrite(carGreen, HIGH); //turn on the green lights
    digitalWrite(pedRed, HIGH); 
}

void loop() {
    int state = digitalRead(button);
        //check if button is pressed and it is over 5 seconds since last button press
        if(state == HIGH && (millis() - changeTime)> 5000){
               //call the function to change the lights
               changeLights();
        }
}

void changeLights() {
    digitalWrite(carGreen, LOW); //green off
    digitalWrite(carYellow, HIGH); //yellow on
    delay(2000); //wait 2 seconds

    digitalWrite(carYellow, LOW); //yellow off
    digitalWrite(carRed, HIGH); //red on
        delay(1000); //wait 1 second till its safe

    digitalWrite(pedRed, LOW); //ped red off
    digitalWrite(pedGreen, HIGH); //ped green on

    delay(crossTime); //wait for preset time period

    //flash the ped green
        for (int x=0; x<10; x++) {
        digitalWrite(pedGreen, HIGH);
        delay(250);
        digitalWrite(pedGreen, LOW);
        delay(250);
         }
                
    digitalWrite(pedRed, HIGH);//turn ped red on
    delay(500);

    digitalWrite(carRed, LOW); //red off
    digitalWrite(carYellow, HIGH); //yellow on 
    delay(1000);
    digitalWrite(carYellow, LOW); //yellow off
    digitalWrite(carGreen, HIGH); 

    changeTime = millis(); //record the time since last change of lights
    //then return to the main program loop
}

Giải thích Code

int carRed = 12; //assign the car lights
int carYellow = 11;
int carGreen = 10;
int button = 9; //button pin
int pedRed = 8; //assign the pedestrian lights
int pedGreen = 7;
int crossTime =5000; //time for pedestrian to cross
unsigned long changeTime;//time since button pressed

Bước đầu tiên chúng ta khai báo chân cho các đối tượng (carRed, carYellow, carGreen) là đèn báo dành cho phương tiện xe, khai báo nút nhấn (button), (pedRed, pedGreen) phương tiện dành cho người đi bộ.

Chú ý: Nút nhấn là một thiết bị đầu vào nên khi khai báo pinMode(button, INPUT) nhớ khai báo là INPUT. 

int crossTime =5000; //thời gian cho người đi bộ qua đường là 5s
unsigned long changeTime;//thời gian kể từ khi nhấn nút

Kiểu unsigned long là kiểu số nguyên nằm trong khoảng từ 0 đến 4,294,967,295  (0 đến 2³² – 1). Mỗi biến mang kiểu dữ liệu này chiếm 4 byte bộ nhớ.

void loop() {
  int state = digitalRead(button);
        //check if button is pressed and it is over 5 seconds since last button press
        if(state == HIGH && (millis() - changeTime)> 5000){
               //call the function to change the lights
               changeLights();
        }
}

Tiếp theo, trong vòng lặp loop() kiểm tra xem nút bấm có được nhấn không, nếu điều kiện là đúng thì hàm changeLight() thực hiện.

Một số kiểu dữ liệu thường gặp

Toán tử Logic

• && (Logic và)
• || (Logic hoặc)
• ! (Logic phủ định)

Nguyên lý hoạt động của các linh kiện

Nút nhấn

Nguyên lý làm việc của nút nhấn rất đơn giản, nó có 2 trạng thái thường đóng (khi ta nhấn vào – LED SÁNG), thường hở (khi thả ra – LED TẮT).

Thông thường có 2 dạng mắc trở theo kiểu kéo xuống và kéo lên. Trong bài viết hôm nay mình giới thiệu với các bạn mắc theo kiểu kéo xuống. Vậy 2 cách này có gì khác nhau, thực sự rất đơn giản khi mắc trở theo kiểu kéo xuống thì trạng thái ban đầu của nút nhấn là “1 – HIGH” và khi nhấn vào “0 – LOW”.

Kết luận

Việc sử dụng Arduino làm hệ thống đèn giao thông là một ứng dụng rất thú vị trong việc hỗ trợ quá trình học tập. Với khóa học lập trình Arduino, học sinh, sinh viên có thể tự thiết kế và lập trình hệ thống đèn giao thông như một dự án thực tế, giúp rèn luyện kỹ năng lập trình và kỹ năng tư duy logic. Đồng thời, việc thực hiện các thí nghiệm với hệ thống đèn giao thông cũng giúp các bạn hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động và quy trình điều khiển của hệ thống đèn giao thông. Ngoài ra, sử dụng Arduino còn giúp giảm thiểu chi phí và đơn giản hóa quy trình thiết kế và lắp ráp.

Bài viết liên quan

• Bài 1: Chớp tắt LED trên Arduino Uno
• Bài 2: Chớp tắt LED trên Arduino Uno (Phần 2)