Проект курсова робота Дейнеко

1. КУРСОВИЙ ПРОЄКТ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
КУРСОВИЙ ПРОЄКТ
з цифрової електроніки
«Цифровий світлофор із таймером»
Виконав:
студент 3-го курсу
денної форми навчання
спеціальності 172 - Телекомунікації та радіотехніка
ОПП «Інформаційна безпека телекомунікаційних систем і мереж»
Дейнеко Владислав Андрійович
Науковий керівник:
кандидат фізико-математичних наук, доцент
Кононов Михайло Володимирович

2. Мета:

Розробка прототипу
цифрового світлофора з
програмно
реалізованою логікою
відліку часу і зробити
його максимально
наближеним до
оригіналу за
функціоналом .

3. Огляд апаратних платформ

(компоненти які використовувалися)

4. Arduino UNO R3 (CH340)

У даному проекті плата виконує
функцію центрального керуючого
модуля, який забезпечує формування
часових інтервалів, керування
світлодіодами світлофора та
виведення цифрового відліку на
семисегментний індикатор.
Основу плати становить
мікроконтролер ATmega328P, що
містить усі необхідні апаратні модулі:
цифрові входи/виходи, таймери,
регістри, внутрішню памʼять та
тактовий генератор. Саме він виконує
користувацьку програму, написану
мовою С++ та завантажену через
середовище PlatformIO.

5. Семисегментний індикатор

Семисегментний індикатор
використовується для реалізації
зворотного цифрового відліку часу,
що відображає кількість секунд до
перемикання фази світлофора.
Індикатор складається із семи
світлодіодних сегментів (A–G), кожен
з яких може вмикатися окремо,
формуючи цифри від 0 до 9.
У проекті використовується індикатор
з загальним катодом, що означає, що
всі мінуси сегментів з’єднані між
собою і підключені до GND, а кожен
сегмент вмикається подачею логічної
«1» (високого рівня) на відповідний
цифровий пін Arduino. Це дозволяє
мікроконтролеру безпосередньо
керувати сегментами без додаткової
логіки.

6. Світлодіодні індикатори (LED)

Світлодіодні індикатори (LED) є
одними з найбільш поширених
елементів візуалізації в електронних
системах. Їхня функціональність
базується на принципі
електролюмінесценції, коли
напівпровідниковий матеріал
випромінює світло під дією прямого
електричного струму.
У контексті даної курсової роботи
LED-елементи виконують функцію
візуалізації фаз цифрового
світлофора: червоний (заборона),
жовтий (перехід) та зелений (дозвіл
руху). Керування кожним
світлодіодом здійснюється
індивідуально через відповідний
GPIO-вихід мікроконтролера Arduino.
Це забезпечує послідовну та чітку
індикацію поточного стану,
відповідно до розробленого
програмного алгоритму таймера.

7. Програмна частина проекту

8. С++

У даному проєкті для програмування
мікроконтролера Arduino UNO R3
(CH340) було обрано мову C++ та
середовище розробки PlatformIO, що є
оптимальним рішенням для створення
керуючої логіки світлофора та
семисегментного індикатора. Таке
поєднання має низку важливих переваг.
1. Висока продуктивність.
C++ генерує дуже компактний і
швидкий машинний код, що є критично
важливим для роботи з
мікроконтролерами з обмеженими
ресурсами.
2. Підтримка Arduino-бібліотек.
Усі стандартні бібліотеки Arduino (для
роботи з LED, дисплеями, датчиками)
написані на C++, що спрощує
інтеграцію.

9. PlatformIO

1. Інтеграція з Visual Studio Code.
Це забезпечує зручність роботи,
підсвічування синтаксису, швидку
навігацію по проєкту та підтримку
розширень.
2. Автоматична компіляція та
завантаження прошивки.
PlatformIO сам встановлює ядра
Arduino, драйвери та необхідні
компілятори, що значно спрощує
робочий процес.
3. Швидша компіляція порівняно з
Arduino IDE.
PlatformIO кешує залежності, тому
повторна компіляція займає менше часу.

10. Висновок

Завдяки цьому проекту ми можемо перевірити і на власні очі побачити , як саме працює
світлофор , який його функціонал . У ході курсової роботи курсової роботи було зроблено
проект світлофора з таймером на основі мікроконтролера Arduino UNO R3 (CH340).
Було створено програмне забезпечення на мові C++ у середовищі PlatformIO, яке реалізує
алгоритм перемикання сигналів світлофора і забезпечує зворотний відлік часу на
семисегментному індикаторі.
У процесі виконання роботи вдалося досягти повної імітації роботи реального світлофора з
таймером, включаючи зміну кольорів та відображення зворотного відліку.

11. Дякую за увагу