Mô hình đèn giao thông có nút nhấn cho người đi bộ (Arduino Nano)

Nguyên lý hoạt động

Mỗi LED nối một chân của Arduino qua trở 220Ω: chân xuất 5V, LED đỏ rơi ~1,9V nên dòng chỉ khoảng 12mA — đủ sáng mà an toàn cho chân (giới hạn 20mA). Nút nhấn nối chân D7 với GND; trong code bật trở kéo lên bên trong chip (INPUT_PULLUP) nên bình thường D7 đọc mức CAO, bấm nút thì đọc mức THẤP. Chương trình là một máy trạng thái: XANH → VÀNG → ĐỎ (người đi bộ được đi, cuối pha nháy cảnh báo) → XANH. Thời gian được đếm bằng millis() nên chip luôn sẵn sàng đọc nút, không bị "đứng" như khi dùng delay().

Sơ đồ đấu dây

Mỗi màu là một dây. Chấm tròn là điểm hàn. Chạm vào tên dây trong bảng để làm nổi bật.

Danh sách linh kiện

Các bước làm

1. Chuẩn bị
   Arduino Nano, board hàn lỗ hoặc breadboard (cắm không cần hàn — phù hợp lớp học), dây cắm. Nhận diện LED: chân dài là (+), chân ngắn và mép vỏ phẳng là (−).
2. Lắp Arduino
   Cắm Nano vắt ngang rãnh giữa breadboard (hoặc hàn header cái lên board lỗ). Nối chân GND của Nano ra đường GND (vạch xanh/đen) của breadboard.
3. Đèn cho xe
   LED đỏ: chân D2 → trở 220Ω (đỏ-đỏ-nâu) → chân dài LED, chân ngắn → GND. Tương tự LED vàng ở D3, LED xanh ở D4. Xếp 3 LED theo cột đỏ – vàng – xanh từ trên xuống cho giống cột đèn thật.
4. Đèn cho người đi bộ
   LED đỏ ở D5, LED xanh ở D6, mỗi LED có trở 220Ω riêng, chân ngắn về GND.
5. Nút nhấn sang đường
   Nút 4 chân: hai chân cùng một cạnh dài luôn thông nhau. Cắm nút vắt rãnh giữa breadboard, một chân nối D7, chân chéo đối diện nối GND. Không cần trở vì code bật trở kéo bên trong chip.
6. Kiểm tra
   Rút USB. Dùng đồng hồ kiểm thông mạch: chân 5V và GND của Nano không được thông nhau. Mỗi LED đúng chiều.
7. Nạp code
   Cài Arduino IDE 2, mở traffic_light.ino. Tools → Board → Arduino AVR Boards → Arduino Nano. Processor: chọn ATmega328P; nếu nạp báo lỗi "not in sync" thì đổi sang ATmega328P (Old Bootloader). Chọn đúng cổng COM rồi bấm Upload. Máy chưa nhận cổng thì cài driver CH340.
8. Chạy thử
   Lúc khởi động cả 5 đèn sáng 1 giây để kiểm tra. Sau đó đèn chạy chu kỳ. Bấm nút khi đèn xe đang xanh: đèn xe chuyển vàng sớm (sau tối thiểu 3 giây xanh) rồi đỏ, đèn người đi bộ chuyển xanh. Mở Serial Monitor 115200 để xem trạng thái.

Code nạp cho mạch

Chọn board Arduino Nano.

/*
  Mạch Gọn — Mô hình đèn giao thông có nút nhấn cho người đi bộ
  Board: Arduino Nano (ATmega328P)
  Chân : D2 đỏ xe, D3 vàng xe, D4 xanh xe, D5 đỏ người đi bộ, D6 xanh người đi bộ
         D7 nút nhấn (nối GND, dùng trở kéo lên bên trong)
  Code dạng máy trạng thái, không dùng delay() chặn.
*/

// ---- Cấu hình thời gian (mili giây) ----
const unsigned long T_GREEN      = 10000;  // xanh cho xe
const unsigned long T_GREEN_MIN  = 3000;   // xanh tối thiểu khi có người bấm nút
const unsigned long T_YELLOW     = 3000;   // vàng
const unsigned long T_RED        = 10000;  // đỏ cho xe = xanh cho người đi bộ
const unsigned long T_PED_BLINK  = 3000;   // 3 giây cuối pha đỏ: đèn người đi bộ nháy
const unsigned long BLINK_PERIOD = 500;
const unsigned long DEBOUNCE_MS  = 30;

const uint8_t PIN_CAR_R = 2, PIN_CAR_Y = 3, PIN_CAR_G = 4;
const uint8_t PIN_PED_R = 5, PIN_PED_G = 6;
const uint8_t PIN_BTN   = 7;

enum State { CAR_GREEN, CAR_YELLOW, CAR_RED };
State state = CAR_GREEN;
unsigned long stateStart = 0;
bool pedRequest = false;

// chống dội nút
bool btnStable = HIGH, btnLast = HIGH;
unsigned long btnChanged = 0;

void setLights(bool cr, bool cy, bool cg, bool pr, bool pg) {
  digitalWrite(PIN_CAR_R, cr); digitalWrite(PIN_CAR_Y, cy); digitalWrite(PIN_CAR_G, cg);
  digitalWrite(PIN_PED_R, pr); digitalWrite(PIN_PED_G, pg);
}

void enter(State s) {
  state = s;
  stateStart = millis();
  const char* names[] = {"XANH (xe di)", "VANG", "DO (nguoi di bo di)"};
  Serial.print(F("Trang thai: "));
  Serial.println(names[s]);
}

// trả về true đúng 1 lần mỗi khi nút vừa được bấm xuống
bool buttonPressed() {
  bool r = digitalRead(PIN_BTN);
  if (r != btnLast) { btnLast = r; btnChanged = millis(); }
  if (millis() - btnChanged > DEBOUNCE_MS && r != btnStable) {
    btnStable = r;
    if (btnStable == LOW) return true;
  }
  return false;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  const uint8_t outs[] = {PIN_CAR_R, PIN_CAR_Y, PIN_CAR_G, PIN_PED_R, PIN_PED_G};
  for (uint8_t p : outs) pinMode(p, OUTPUT);
  pinMode(PIN_BTN, INPUT_PULLUP);
  // kiểm tra đèn: bật cả 5 đèn 1 giây (lúc khởi động, delay ở đây không ảnh hưởng)
  setLights(HIGH, HIGH, HIGH, HIGH, HIGH);
  delay(1000);
  Serial.println(F("Den giao thong san sang"));
  enter(CAR_GREEN);
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();
  unsigned long elapsed = now - stateStart;

  if (buttonPressed() && state == CAR_GREEN && !pedRequest) {
    pedRequest = true;
    Serial.println(F("Nguoi di bo bam nut"));
  }

  switch (state) {
    case CAR_GREEN:
      setLights(LOW, LOW, HIGH, HIGH, LOW);
      if (elapsed >= T_GREEN || (pedRequest && elapsed >= T_GREEN_MIN)) enter(CAR_YELLOW);
      break;

    case CAR_YELLOW:
      setLights(LOW, HIGH, LOW, HIGH, LOW);
      if (elapsed >= T_YELLOW) { pedRequest = false; enter(CAR_RED); }
      break;

    case CAR_RED: {
      bool pedGreen = HIGH;
      if (elapsed >= T_RED - T_PED_BLINK) pedGreen = ((elapsed / BLINK_PERIOD) % 2) == 0;  // nháy cảnh báo
      setLights(HIGH, LOW, LOW, LOW, pedGreen);
      if (elapsed >= T_RED) enter(CAR_GREEN);
      break;
    }
  }
}

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Sửa lỗi thường gặp