Mô hình đèn giao thông có nút nhấn cho người đi bộ (Arduino Nano)
Mô hình ngã tư cho học sinh: đèn xanh – vàng – đỏ cho xe và đèn đỏ/xanh cho người đi bộ chạy đúng chu kỳ. Người đi bộ bấm nút thì đèn xe rút ngắn thời gian xanh để cho sang đường. Code dạng máy trạng thái, không dùng delay chặn — bài học chuẩn về lập trình nhúng.
✅ Đã kiểm thử
Xem chi tiết 21 phép đo
Tất cả 5 LED cùng sáng (kiểm tra đèn lúc khởi động) + đang bấm nút
- D1: dòng 12.8mA (cho phép 20.0mA).
- D2: dòng 12.1mA (cho phép 20.0mA).
- D3: dòng 11.7mA (cho phép 20.0mA).
- D4: dòng 12.8mA (cho phép 20.0mA).
- D5: dòng 11.7mA (cho phép 20.0mA).
- Chân D2 cấp 12.8mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Chân D3 cấp 12.1mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Chân D4 cấp 11.7mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Chân D5 cấp 12.8mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Chân D6 cấp 11.7mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Tổng dòng đỉnh từ USB 91.1mA (đủ với cục sạc 5V 1A).
- Dòng LED đỏ: 12.8mA ✓
- Dòng LED xanh: 11.7mA ✓
- Dòng chân D4 phải cấp: 11.7mA ✓
- Áp chân D7 khi bấm nút (mức thấp): 0.00V ✓
Nút thả ra
- D1: dòng 12.8mA (cho phép 20.0mA).
- D5: dòng 11.7mA (cho phép 20.0mA).
- Chân D2 cấp 12.8mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Chân D6 cấp 11.7mA (an toàn ≤ 20.0mA).
- Tổng dòng đỉnh từ USB 54.5mA (đủ với cục sạc 5V 1A).
- Áp chân D7 khi thả nút (mức cao nhờ trở kéo trong): 4.98V ✓
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.
| # | Dây | Nối các điểm |
|---|---|---|
| 1 | đen GND | U1 GND ⟷ D1 K · chân ngắn (−) ⟷ D2 K · chân ngắn (−) ⟷ D3 K · chân ngắn (−) ⟷ D4 K · chân ngắn (−) ⟷ D5 K · chân ngắn (−) ⟷ SW1 2 |
| 2 | vàng CAR_R_DRV | U1 D2 ⟷ R1 1 |
| 3 | xanh lá CAR_R | R1 2 ⟷ D1 A · chân dài (+) |
| 4 | xanh dương CAR_Y_DRV | U1 D3 ⟷ R2 1 |
| 5 | tím CAR_Y | R2 2 ⟷ D2 A · chân dài (+) |
| 6 | xanh ngọc CAR_G_DRV | U1 D4 ⟷ R3 1 |
| 7 | nâu CAR_G | R3 2 ⟷ D3 A · chân dài (+) |
| 8 | hồng PED_R_DRV | U1 D5 ⟷ R4 1 |
| 9 | xám PED_R | R4 2 ⟷ D4 A · chân dài (+) |
| 10 | xanh rêu PED_G_DRV | U1 D6 ⟷ R5 1 |
| 11 | tím nhạt PED_G | R5 2 ⟷ D5 A · chân dài (+) |
| 12 | vàng BTN | U1 D7 ⟷ SW1 1 |
Danh sách linh kiện
| Ký hiệu | Linh kiện | Giá tham khảo | |
|---|---|---|---|
| U1 | Arduino Nano V3 (ATmega328P, chip nạp CH340) kèm cáp USB | 85.000đ | Tìm mua |
| D1 | LED đỏ 5mm (red) | 300đ | Tìm mua |
| D2 | LED vàng 5mm (yellow) | 300đ | Tìm mua |
| D3 | LED xanh lá 5mm (green) | 300đ | Tìm mua |
| D4 | LED đỏ 5mm (người đi bộ) (red) | 300đ | Tìm mua |
| D5 | LED xanh lá 5mm (người đi bộ) (green) | 300đ | Tìm mua |
| R1 | Điện trở 220Ω 1/4W (đỏ-đỏ-nâu) | 100đ | Tìm mua |
| R2 | Điện trở 220Ω 1/4W (đỏ-đỏ-nâu) | 100đ | Tìm mua |
| R3 | Điện trở 220Ω 1/4W (đỏ-đỏ-nâu) | 100đ | Tìm mua |
| R4 | Điện trở 220Ω 1/4W (đỏ-đỏ-nâu) | 100đ | Tìm mua |
| R5 | Điện trở 220Ω 1/4W (đỏ-đỏ-nâu) | 100đ | Tìm mua |
| SW1 | Nút nhấn 4 chân 6×6mm (nút bấm nhả) | 1.000đ | Tìm mua |
| Tổng (chưa gồm board hàn, dây, thiếc) | 88.000đ |
Các bước làm
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
| Hai đầu trở 220Ω của LED đỏ khi đèn sáng | khoảng 2,7 – 3,0V (≈12mA) |
| Chân D7 với GND, không bấm nút | khoảng 5V |
| Chân D7 với GND, đang bấm nút | 0V |
Sửa lỗi thường gặp
Một LED không sáng
LED cắm ngược chiều hoặc trở chưa cắm chặt. Lúc khởi động cả 5 LED sáng 1 giây — LED nào không sáng thì kiểm tra LED đó.
Bấm nút không có tác dụng
Nút chỉ có tác dụng khi đèn xe đang XANH. Kiểm tra 2 chân nút đang dùng là 2 chân chéo nhau; xem Serial Monitor có dòng "Nguoi di bo bam nut" không.
Nạp code báo lỗi avrdude: not in sync
Đổi Processor sang ATmega328P (Old Bootloader), chọn lại cổng COM, thử cáp USB khác.
⚠️ An toàn
- Chỉ dùng điện 5V qua cổng USB, an toàn cho học sinh.