Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công quang báo

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:206

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài có mục tiêu nhằm tìm hiểu phương pháp xử lý dữ liệu trên board LEDP5. Hiển thị các thông báo từ internet, tin nhắn và ứng dụng trên điện thoại lên bảng LED. Xây dụng một website có tác dụng hiển thị và cập nhật các thông số cài đặt cho bảng LED. Hiển thị và cập nhật thời gian, nhiệt độ, độ ẩm một cách nhanh chóng thông qua mạng internet... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công quang báo

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 13 tháng 7 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Đào Văn Đông MSSV: 14141067 Trương Hữu Thắng MSSV: 14141295 Chuyên ngành: Điện Tử Công Nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT2B I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG QUANG BÁO II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  Tiến hành tìm kiếm tài liệu, thông số kỹ thuật liên quan tới hệ thống quang báo  Tham khảo các mô hình trong thực tế, từ các đề tài nghiên cứu trước  Tìm hiểu và chọn ra các module, ngoại vi thích hợp cho hệ thống 2. Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Nghiên cứu các mô hình thực tế, tìm giải pháp phù hợp với yêu cầy đặt ra và tính toán các thông số cho hệ thống quang báo.  Nội dung 2: Nghiên cứu các phương pháp điều khiển Led ma trận, tính toán, chọn lựa các linh kiện phù hợp với yêu cầu đặt ra.  Nội dung 3: Thiết kế sơ đồ hệ thống, sơ đồ nguyên lý, thiết kế mô hình.  Nội dung 4: Viết chương trình điều khiển hệ thống để đạt được các yêu cầu đặt ra.  Nội dung 5: Lắp ráp mô hình, chạy thử nghiệm sản phẩm.  Nội dung 6: Viết báo cáo các nội dung đã thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/03/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/07/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Đình Phú CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 13 tháng 3 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Đào VănĐông Lớp: 14141DT2B MSSV:14141067 Họ tên sinh viên 2: Trương Hữu Thắng Lớp: 14141DT2B MSSV: 14141295 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG QUANG BÁO Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD - Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện chọn đề tài, thống nhất 1 tên đề tài, thời gian làm việc. (19/3 – 25/3) - Duyệt đề tài. - Viết đề cương chi tiết. - Tìm hiểu các kiến thức liên quan tới thực hiện đề tài. - Tìm hiểu các hệ thống quang báo trong thực tế. 2 - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của (26/3 – 1/4) các module LED - Tìm hiểu cách lập trình ứng dụng trên điện thoại, máy tính, cách thiết kế web server. - Thiết kế sơ đồ khối cho sản phầm, giải thích vai trò và chức năng của 3 các khối. (2/4 – 8/3) - Tính toán, lựa chọn linh kiện cho từng khối. - Thiết kế sơ đồ nguyên lý, cách bố 4 trí linh kiện và giải thích hoạt động (9/4 – 15/4) của mạch.
- Thiết kế, bố trí các module LED, lắp đặt màn hình LED vào khung 5 đỡ. (16/4 – 22/4) - Thi công mạch, xây dụng mô hình sản phẩm. - Thi công mạch, xây dụng mô hình sản phẩm. - Viết chương trình điều khiển. 6 (23/4 – 29/4) - Lập trình ứng dụng trên windows, điện thoại. - Lập trình và thiết kế web server - Thi công mạch, xây dụng mô hình sản phẩm. - Viết chương trình diều khiển. 7 - Viết chương trình, thiết kế web (30/4 – 6/5) server. - Lập trình ứng dụng trên windows, điện thoại. - Thi công mạch, xây dụng mô hình sản phẩm. 8 - Viết chương trình điều khiển. (7/5 – 13/5) - Viết chương trình, thiết kế web server. - Lắp ghép mô hình. 9 - Tiến hành chạy thử nghiệm, sửa lỗi (14/4 – 20/5) chương trình điều khiển. - Hoàn thiện, kiểm tra và theo dõi 10 hoạt động mô hình sản phẩm. (21/5 – 27/5) - sửa lỗi chương trình điều khiển. - Hoàn thiện, kiểm tra và theo dõi 11 hoạt động mô hình sản phẩm. (28/5 – 3/6) - Viết báo cáo.
- Hoàn thiện sản phẩm. 12 (4/6 – 10/6) - Viết báo cáo. - Chỉnh sửa báo cáo lần cuối trước 13 (11/6 – 17/6) khi gửi cho GVHD. - Hoàn thiện báo cáo, gửi GVHD 14 xem xét, góp ý. (18/6 – 24/6) - In báo cáo. 15 - Nộp báo cáo hoàn thiện. (25/6 – 1/7 ) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là công trình do bản thân nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và dưới sự hướng dẫn của ThS.Nguyễn Đình Phú. Các số liệu trong đề tài được nhóm thu thập và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác. Người thực hiện đề tài: Trương Hữu Thắng Đào Văn Đông
LỜI CẢM ƠN Sau hơn một thời gian thực hiện, nhóm đã may mắn hoàn thành được đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG QUANG BÁO”, để có thể đạt được thành quả trên ngoài sự cố gắng của từng thành viên trong nhóm còn có sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè, các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử. Nhóm thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy Nguyễn Đình Phú là người trực tiếp hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện. Cảm ơn Thầy đã giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ các thiết bị và góp ý đưa ra hướng giải quyết mỗi khi nhóm gặp khó khăn. Bên cạnh đó, nhóm cũng cảm ơn những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt những năm học tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM để từ đó nhóm có cơ sở để vận dụng hoàn thiện nên đồ án tốt nghiệp này. Cảm ơn gia đình, người thân đã luôn động viên và luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn nhất. Xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đã cùng đồng hành trong quá trình học tập, đã cùng cố gắng, cùng nhau tạo động lực để nhóm để có thể hoàn thành tốt đề tài này. Xin trân trọng cảm ơn! Những người thực hiện: Trương Hữu Thắng Đào Văn Đông
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................ i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................... ii LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................v LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... vi MỤC LỤC ............................................................................................................... vii LIỆT KÊ HÌNH VẼ ................................................................................................ xi LIỆT KÊ BẢNG .................................................................................................... xvi TÓM TẮT ............................................................................................................. xvii CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .....................................................................................1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................1 1.2 MỤC TIÊU .................................................................................................1 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................2 1.4 GIỚI HẠN ..................................................................................................2 1.5 BỐ CỤC .....................................................................................................2 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................6 2.1 PANEL LED RGB .....................................................................................6 2.1.1 Giới Thiệu...................................................................................................6 2.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động ...............................................................................7 2.1.3 LED RGB ...................................................................................................8 2.1.4 Cổng Kết Nối ..............................................................................................8 2.1.5 Kết Nối Giữa Các Ic Trong Module Led RGB ........................................11 2.2 IC 74HC245..............................................................................................13 2.3 IC 74HC138..............................................................................................14 2.3.1 Hoạt Động Của IC 74HC138 ...................................................................15 2.4 IC TLC5926..............................................................................................16 2.5 IC SSF4953 ..............................................................................................17 2.5.1 Giới Thiệu IC SSF4953 ............................................................................17 2.5.2 Nguyên Lý Hoạt Động .............................................................................18 2.6 TÌM HIỂU KIT RASPBERRY PI 3.........................................................18
2.6.1 Giới Thiệu.................................................................................................18 2.6.2 Phần Cứng Raspberry Pi3 ........................................................................19 2.7 ARDUINO MEGA 2560 ..........................................................................22 2.7.1 Giới Thiệu Arduino ..................................................................................22 2.7.2 Arduino Mega 2560 ..................................................................................23 2.8 MODULE ESP-12E NODEMCU ............................................................23 2.8.1 Giới Thiệu Module Esp-12E Nodemcu ....................................................23 2.8.2 Cấu Tạo Module Esp-12E Nodemcu........................................................24 2.9 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM............................................................24 2.10 THIẾT BỊ THỜI GIAN THỰC ................................................................26 2.10.1 Giới Thiệu Các Loại IC Thời Gian Thực .................................................26 2.10.2 Module Thời Gian Thực DS1307 .............................................................29 2.11 MODULE SIM 900A ...............................................................................30 2.11.1 Giới Thiệu.................................................................................................30 2.12 MODULE BLUETOOTH ........................................................................31 2.12.1 Giới Thiệu.................................................................................................31 2.13 CHUẨN GIAO TIẾP UART ...................................................................33 2.13.1 Giới Thiệu Uart ........................................................................................33 2.13.2 Các Thông Số Uart ...................................................................................34 2.14 CHUẨN TRUYỀN I2C............................................................................35 2.14.1 Giới Thiệu I2C..........................................................................................35 2.15 CHUẨN GIAO TIẾP MỘT DÂY ............................................................36 2.15.1 Giới Thiệu.................................................................................................36 2.15.2 Nguyên Lý Hoạt Động .............................................................................36 2.16 LÝ THUYẾT VỀ ẢNH ............................................................................38 2.16.1 Điểm Ảnh .................................................................................................38 2.16.2 PIXEL FORMAT .....................................................................................39 2.16.3 FRAMEBUFFER .....................................................................................40 2.16.4 Mặt Phẳng Bit (Bit Plane) ........................................................................42 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .........................................................43 3.1 GIỚI THIỆU .............................................................................................43 3.2 CÁC HỆ THỐNG MÀN HÌNH TRONG THỰC TẾ ..............................43
3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .............................................49 3.3.1 Thiết Kế Sơ Đồ Khối Hệ Thống...............................................................49 3.3.2 Tính Toán Và Thiết Kế Mạch ..................................................................50 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................71 4.1 GIỚI THIỆU .............................................................................................71 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ..........................................................................71 4.2.1 Thi Công Bo Mạch ...................................................................................71 4.2.2 Lắp Ráp Và Kiểm Tra ..............................................................................75 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH .................................................77 4.3.1 Đóng Gói Sản Phẩm .................................................................................77 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ........................................................................79 4.4.1 Lưu Đồ Giải Thuật ...................................................................................79 4.4.2 Phần Mềm Lập Trình Vi Điều Khiển .......................................................91 4.4.3 Cài Đặt Hệ Điều Hành Cho Raspberry Pi3 ..............................................98 4.5 LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG .....................................................................111 4.5.1 Một Số Hàm Trong Thư Viện Led Matrix .............................................111 4.5.2 Chương Trình Hiển Thị Hình Ảnh .........................................................116 4.5.3 Chương Trình Con Đọc Ảnh ..................................................................119 4.5.4 Chương Trình Con Nạp Ảnh Vào Canvas .............................................120 4.4.5 Chương Trình Con Khởi Tạo Canvas ....................................................121 4.5.6 Chương Trình Con Hiển Thị Ảnh Ra Màn Hình Led ............................122 4.5.7 Chương Trình Hiển Thị Video ...............................................................122 4.6 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC .............................124 4.6.1 Tài Liệu Hướng Dẫn Sử Dụng ...............................................................124 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ..........................................128 5.1 KẾT QUẢ ...............................................................................................128 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .........................................................................128 5.2.1 Giao Diện Web .......................................................................................128 5.2.2 Giao Diện App Windows .......................................................................136 5.2.3 Giao Diện App Android .........................................................................138 5.2.4 Kết Quả Mạch Thực Tế ..........................................................................141 5.3 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................................145
5.3.1 Nhận Xét Kết Quả Đạt Được .................................................................145 5.3.2 Đánh Giá Kết Quả ..................................................................................146 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................147 6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................147 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .........................................................................148 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................149 PHỤ LỤC ...............................................................................................................150
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2. 1: LED panel P5. ............................................................................................7 Hình 2. 2: LED RGB loại dán. ....................................................................................8 Hình 2. 3: Hình ảnh thực tế HuB LED panel P5.........................................................9 Hình 2. 4: Sơ đồ chân Hub LED Panel P5. .................................................................9 Hình 2. 5: Sơ đồ bố trí các IC trên panel LED P5. ...................................................11 Hình 2. 6: Sơ đồ nguyên lý module LED RGB P5. ..................................................12 Hình 2. 7: IC 74HC245. ............................................................................................13 Hình 2. 8: IC giải mã 74HC138. ...............................................................................14 Hình 2. 9: IC TLC5926. ............................................................................................16 Hình 2. 10: Giản đồ xung của IC TLC5926. .............................................................17 Hình 2. 11: IC SSF4953. ...........................................................................................18 Hình 2. 12: Mosfet kênh P. .......................................................................................18 Hình 2. 13: Cấu tạo bên trong IC SSF4953. .............................................................18 Hình 2. 14: Kit Raspberry Pi 3 model. ......................................................................19 Hình 2. 15: Raspberry Pi 3 model B. ........................................................................20 Hình 2. 16: Chip BMC43438 Broadcom (Wireless radio). ......................................20 Hình 2. 17: Chíp hệ thống Broadcom BCM2837 (SoC). ..........................................21 Hình 2. 18: Chíp USB SMSC LAN9514. .................................................................21 Hình 2. 19: Cấu tạo GPIO Raspberry pi 3. ...............................................................22 Hình 2. 20: Arduino Mega 2560. ..............................................................................23 Hình 2. 21: Sơ đồ chân ESP8266 NODEMCU.........................................................24 Hình 2. 22: Sơ đồ chân của cảm biến DHT11. .........................................................25 Hình 2. 23: Hình ảnh module DHT11 thực tế...........................................................25 Hình 2. 24: Sơ ĐỒ chân IC DS1307. ........................................................................27 Hình 2. 25: Cấu trúc bên trong DS13B07. ................................................................28 Hình 2. 26: Tổ chức thanh ghi thời gian và bộ nhớ DS13B07. ................................28 Hình 2. 27: RTC DS13B07 tích hợp chuẩn I2C. ......................................................30 Hình 2. 28: Sơ đồ chân module RTC DS13B07. ......................................................30 Hình 2. 29: Module SIM900A. .................................................................................31 Hình 2. 30: Kết nối giữa module Sim900A và vi điều khiển. ..................................31
Hình 2. 31: Sơ đồ chân module Bluetooth HC-05/HC-06. .......................................32 Hình 2. 32: Kết nối module Bluetooth với vi điều khiển. .........................................33 Hình 2. 33: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ. ....................................................33 Hình 2. 34: Khung truyền dữ liệu của chuẩn giao tiếp UART. ................................34 Hình 2. 35: Hệ thống các thiết bị giao tiếp theo chuẩn I2C. .....................................35 Hình 2. 36: Giản đồ truyền nhận I2C. .......................................................................36 Hình 2. 37: Sơ đồ kết nối dây theo chuẩn truyền một dây. .......................................37 Hình 2. 38: Tạo xung reset và kiểm tra sự hiện diện của cảm biến. .........................37 Hình 2. 39: Đọc giá trị bit 0. .....................................................................................38 Hình 2. 40: Đọc giá trị bit 1. .....................................................................................38 Hình 2. 41: Số lượng điểm ảnh trong một diện tích..................................................39 Hình 2. 42: Frame Buffer 8 bit. .................................................................................40 Hình 2. 43: Frame Buffer 24 bit màu. .......................................................................41 Hình 2. 44: Mô hình của mặt phẳng bit. ...................................................................42 Hình 3. 1: Hệ thống màn hình LED trong nhà. .........................................................45 Hình 3. 2: Hệ thống màn hình LED ngoài trời. ........................................................45 Hình 3. 3: Hệ thống màn hình LED lvp909. .............................................................46 Hình 3. 4: Sơ đồ khối hệ thống màn hình LED trong thực tế. ..................................46 Hình 3. 5: Hệ thống màn hình LED tối thiểu. ...........................................................47 Hình 3. 6: Card điều khiển Mrv330. .........................................................................48 Hình 3. 7: Giao diện phần mềm LEDSHOW............................................................49 Hình 3. 8: Sơ đồ khối hệ thống. ................................................................................50 Hình 3. 9: Cách bố trí màn hình chữ nhật. ................................................................52 Hình 3. 10: Cách bố trí màn hình vuông. ..................................................................52 Hình 3. 11: Sơ đồ chân kết nối ngõ vào/ra của module LED P5. .............................53 Hình 3. 12: Sơ đồ dịch chuyển dữ liệu trên màn hình. .............................................53 Hình 3. 13: Sơ đồ kết nối Raspberry Pi3. .................................................................54 Hình 3. 14: Mạch đệm ngõ ra cho Raspberry Pi3. ....................................................56 Hình 3. 15: Arduino mega 2560. ...............................................................................57 Hình 3. 16: ESP8266 NODEMCU. ..........................................................................58 Hình 3. 17: Module thời gian thực RTC DS1307. ....................................................59
Hình 3. 18: Sơ đồ nguyên lý module RTC DS1307. ................................................60 Hình 3. 19: Sơ đồ kết nối vi điều khiển ESP8266 và DS1307. ................................60 Hình 3. 20: Sơ đồ chân cảm biến DHT11. ................................................................61 Hình 3. 21: Giao tiếp giữa cảm biến DHT11 và vi điều khiển. ................................61 Hình 3. 22: Sơ đồ kết nối arduino mega và module bluetooth HC-06. ....................63 Hình 3. 23: Sơ đồ chân module SIM900A. ...............................................................64 Hình 3. 24: Kết nối arduino mega và module SIM900A. .........................................64 Hình 3. 25: Giao tiếp giữa Arduino Mega và ESP8266............................................66 Hình 3. 26: Sơ đồ nguyên lý khối thu thập và xử lý dữ liệu. ....................................67 Hình 3. 27: Sơ đồ chân AMS1117. ...........................................................................68 Hình 3. 28: Sơ đồ kết nối IC AMS1117....................................................................69 Hình 3. 29: Nguồn tổ ong 5VDC - 40A. ...................................................................69 Hình 3. 30: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. ...................................................................70 Hình 4. 1: Sơ đồ đi dây đã phủ đồng khối thu thập và xử lý dữ liệu. .......................72 Hình 4. 2: Hình dạng 3D khối thu thập và xử lý dữ liệu. .........................................72 Hình 4. 3: Sơ đồ đi dây mạch đệm ngõ ra. ................................................................73 Hình 4. 4: Sơ đồ 3D mạch đệm ngõ ra. .....................................................................73 Hình 4. 5: Kích thước khung đỡ................................................................................74 Hình 4. 6: Bố trí các khối ở mặt sau khung. .............................................................75 Hình 4. 7: Lắp ráp các module lên bo mạch khối thu thập và xử lý dữ liệu. ...........76 Hình 4. 8: Lắp ráp mạch đệm. ...................................................................................76 Hình 4. 9: Các khối được cố định trên tấm mica. .....................................................77 Hình 4. 10: Mặt trước của sản phẩm. ........................................................................78 Hình 4. 11: Mặt sau của sản phẩm. ...........................................................................78 Hình 4. 12: Lưu đồ truyền nhận dữ liệu trong esp8266. ...........................................81 Hình 4. 13: Lưu đồ nhận dữ liệu từ esp trên server. .................................................82 Hình 4. 14: Lưu đồ truyền, nhận dữ liệu từ arduino mega 2560. .............................84 Hình 4. 15: Lưu đồ các chức năng quản lý tin nhắn. ................................................85 Hình 4. 16: Lưu đồ chương trình con thêm tin nhắn. ...............................................86 Hình 4. 17: Lưu đồ chức năng xóa tin nhắn. .............................................................87 Hình 4. 18: Lưu đồ chức năng sửa tin nhắn. .............................................................88 Hình 4. 19: Lưu đồ chức năng hiển thị nội dung từ web lên màn hình. ...................89
Hình 4. 20: Lưu đồ chức năng cài đặt. ......................................................................90 Hình 4. 21: Quy trình làm việc của aruduino. ...........................................................91 Hình 4. 22: Giao diện phần mềm arduino IDE. ........................................................92 Hình 4. 23: Các vùng làm việc của arduino IDE. .....................................................92 Hình 4. 24: Cách chọn board arduino mega 2560 từ menu Tools. ...........................93 Hình 4. 25: Giao diện hệ điều hành Raspbian...........................................................99 Hình 4. 26: Giao diện hệ điều hành ubunt mate......................................................100 Hình 4. 27: Giao diện hệ điều hành ubuntu snappy. ...............................................100 Hình 4. 28: Các phần cứng cần thiết để cài hệ điều hành cho Raspberry. ..............101 Hình 4. 29: Gói phần mềm NOOBS trước và sau khi giải nén. ..............................101 Hình 4. 30: Giao diện phần mềm SD Formater. .....................................................102 Hình 4. 31: Giao diện cài đặt hệ điều hành Raspbian. ............................................102 Hình 4. 32: Quá trình cài đặt Raspbian. ..................................................................103 Hình 4. 33: Giao diện đầu tiên khi cài đặt thành công Raspbian. ...........................103 Hình 4. 34: Tải thư viện LED-Matrix từ cửa sổ terminal. ......................................104 Hình 4. 35: Cài đặt Apache Web Server thông qua cửa sổ terminal. .....................105 Hình 4. 36: Cài đặt thành công Apache Web Server. .............................................105 Hình 4. 37: Cài đặt php qua cửa sổ terminal. ..........................................................106 Hình 4. 38: Kiểm tra hoạt động của php. ................................................................106 Hình 4. 39: Cài đặt mysql qua cửa sổ terminal. ......................................................107 Hình 4. 40: Đăng ký tài khoản 000webhost. ...........................................................109 Hình 4. 41: Giao diện đăng ký tài khoản 000webhost. ...........................................109 Hình 4. 42: Xác nhận đăng ký tài khoản trên 000webhost. ....................................110 Hình 4. 43: Đăng nhập vào trang quản lý file 000webhost. ...................................110 Hình 4. 44: Giao diện quản lý file trên 000webhost. ..............................................111 Hình 4. 45: Mô tả sơ đồ khối của hàm SetPixel......................................................115 Hình 4. 46: Trình tự đọc giá trị trong ô nhớ............................................................116 Hình 4. 47: Phương pháp dùng canvas. ..................................................................118 Hình 4. 48: Chương trình hiển thị hình ảnh. ...........................................................118 Hình 4. 49: Lưu đồ chương trình con đọc ảnh. .......................................................119 Hình 4. 50: Lưu đồ chương trình con nạp ảnh vào canvas. ....................................121 Hình 4. 51: Lưu đồ chương trình con khởi tạo canvas. ..........................................122
Hình 4. 52: Lưu đồ xử lý video. ..............................................................................123 Hình 4. 53: Giao diện trang web điều khiển. ..........................................................125 Hình 4. 54: Giao diện chính ứng dụng Android. ....................................................126 Hình 4. 55: Giao diện nhập tin nhắn ứng dụng android. .........................................126 Hình 4. 56: Giao diện ứng dụng trên windows. ......................................................127 Hình 5. 1: Giao diện đầu tiên sau khi truy cập. .......................................................129 Hình 5. 2: Giao diện quản ký tin nhắn. ...................................................................130 Hình 5. 3: Tin nhẵn mới được lưu vào cơ sở dữ liệu. .............................................131 Hình 5. 4: Xóa một tin nhắn. ...................................................................................132 Hình 5. 5: Hiển thị một bản tin lên màn hình. ........................................................132 Hình 5. 6: Giao diện chỉnh sửa tin nhắn. ................................................................133 Hình 5. 7: Màn hình tab cài đặt. ..............................................................................134 Hình 5. 8: Tab quản lý hình ảnh..............................................................................135 Hình 5. 9: Giao diện tab quản lý video. ..................................................................136 Hình 5. 10: Giao diện đăng nhập trên window. ......................................................136 Hình 5. 11: Giao diện chính sau khi đăng nhập. .....................................................137 Hình 5. 12: Các thiết lập cho ứng dụng trên windows. ...........................................137 Hình 5. 13: Ứng dụng windows sau khi thiết lập....................................................138 Hình 5. 14: Trang đăng nhập ứng dụng android. ....................................................138 Hình 5. 15: Giao diện điều khiển chính. .................................................................139 Hình 5. 16: Cho phép kết nối bluetooth. .................................................................139 Hình 5. 17: Tắt Bluetooth trên điện thoại. ..............................................................139 Hình 5. 18: Kết nối Bluetooth với mô hình ............................................................140 Hình 5. 19: Giao diện kết nối thành công. ..............................................................140 Hình 5. 20: Gửi tin nhắn tới màn hình bằng điện thoại. .........................................141 Hình 5. 21: Mặt sau sản phẩm.................................................................................141 Hình 5. 22: Mặt trước sản phẩm. ............................................................................142 Hình 5. 23: Màn hình hiển thị chế độ text, đồng hồ kim. .......................................143 Hình 5. 24: Màn hình chế độ text, đồng hồ số. .......................................................143 Hình 5. 25: Chế độ hiển thị hình ảnh. .....................................................................144 Hình 5. 26: Màn hình chế độ chiếu video. ..............................................................144 Hình 5. 27: Màn hình chế độ chiếu video. ..............................................................145
LIỆT KÊ BẢNG Bảng ................................................................................................................... Trang Bảng 2. 1: Chức năng các chân của Hub75. ...............................................................9 Bảng 2. 2: Bảng trạng thái IC 74HC245. ..................................................................14 Bảng 2. 3: Bảng trạng thái IC 74HC138. ..................................................................15 Bảng 2. 4: Bảng trạng thái của IC TLC5926 khi ở chế độ Normal mode. ...............16 Bảng 2. 5: Thông số kỹ thuật của DHT11 và DHT22. .............................................25 Bảng 2. 6: Thông số kỹ thuật của DS12C887. ..........................................................26 Bảng 2. 7: Thông số kỹ thuật của DS13B02. ............................................................27 Bảng 2. 8: Một số Fram Buffer RAM size ................................................................41 Bảng 3. 1: Sơ đồ kết nối chân Raspberry Pi3. ..........................................................54 Bảng 3. 2: Kết nối IC 74HC245. ...............................................................................55 Bảng 3. 3: Kết nối vi điều khiển ESP8266 và module thời gian thực DS1307. .......60 Bảng 3. 4: Kết nối vi điều khiển ESP8266 NODEMCU và cảm biến DHT11. .......61 Bảng 3. 5: Kết nối arduino mega và module bluetooth. ...........................................62 Bảng 3. 6: Kết nối arduino mega và module SIM900A. ..........................................64 Bảng 3. 7: Kết nối arduino mega và module chuyển đổi RS232 to TTL. ................65 Bảng 3. 8: Kết nối giữa Arduino Mega và ESP8266. ...............................................66 Bảng 4. 1: Danh sách linh kiện trong khối thu thập và xử lý dữ liệu. ......................72 Bảng 4. 2: Các linh kiện sử dụng trong mạch đệm. ..................................................74 Bảng 4. 3: Các công cụ trên giao diện phần mêm arduino IDE................................93
TÓM TẮT Hiện nay, nhu cầu sử dụng màn hình LED để hiển thị thông tin, thông báo hay quảng cáo là rất lớn, đặc biệt là ở những nơi công cộng như bệnh viện, trường học, ủy ban hay các sân vận động… Nắm bắt được nhu cầu đó, rất nhiều loại màn hình LED từ đơn giản tới phức tạp, đa dạng về kích thước, chủng loại đã ra đời nhằm phục vụ nhu cầu thông tin tốt hơn. So với các loại màn hình khác thì màn hình LED có các ưu thế như: giá trị thẩm mỹ cao, độ bền, giá thành thấp, phục vụ được nhiều nhu cầu hơn, đơn giản trong khâu lắp đặt và vận hành. Màn hình LED hiện nay rất đa dạng, được phân biệt dựa vào các yếu tố như: mật độ điểm ảnh, kích thước, độ phân giải, chất liệu, độ sáng… Module matrix RGB P5 là sự liên kết của các LED RGB theo một tổ chức thống nhất và kết hợp với 1 số IC chuyên dùng để điều khiển xuất dữ liệu dễ dàng cho người sử dụng, khoảng cách của các LED với nhau là 5mm, vì vậy P5 thường được sử dụng trong việc hiển thị hình ảnh trang trí nội thất, làm màn hình trình chiếu video phục vụ cho các sự kiện lớn hoặc cho các đơn vị cá nhân, tổ chức dùng để quảng cáo hình ảnh cho đơn vị của mình. Một bảng quang báo sử dụng LED P5 với kích thước lớn, hiển thị được nhiều nội dung hơn hứa hẹn sẽ là sản phẩm thực tế có tính ứng dụng cao, có thể lắp đặt ở nhiều nơi, đáp ứng tốt nhu cầu thông tin, giải trí của con người. Với mục đích muốn tiếp cận với các công nghệ đang phát triển trên, nhóm thực hiện đồ án với mong muốn chế tạo ra mô hình sản phầm quang báo được điều khiển bằng máy tính nhúng. Sản phẩm bao gồm màn hình hiển thị, hệ thống điều khiển mở rộng trên website, trên điện thoại và trên máy tính xách tay. Trong đó:  Màn hình hiển thị có kích thước 64cm x 64cm, có độ phân giải 128 x 128 điểm ảnh, được ghép từ 8 tấm module LED P5. Màn hình có thể hiển thị được chế độ Text, chế độ hình ảnh, chế độ chiếu video.  Ở chế độ text, màn hình hiển thị đồng hồ số hoặc đồng hồ kim, thông số nhiệt độ và độ ẩm được cảm biến đo tại nơi đặt sản phẩm. Người dùng có thể gửi tin nhắn thông báo, tùy chọn màu sắc và cỡ chữ trên màn hình hiển thị.  Ở chế độ chiếu hình ảnh, màn hình hiển thị hình ảnh do người dùng chọn thông qua giao diện điều khiển trên website.
 Ở chế độ chiếu video, màn hình chạy video do người dùng chọn thông qua giao diện web.  Hệ thống điều khiển trên website có chức năng nhận cài đặt để chuyển tiếp qua lại giữa các chế độ text, hình ảnh, video. Thông qua giao diện web, người dùng có thể gửi thông báo lên màn hình khi, chỉnh sửa cơ sở dũ liệu tin nhắn, điều chỉnh độ sáng cho màn hình.  Các ứng dụng trên điện thoại Android và máy tính có chức năng gửi thông nhận nội dung thông báo từ người dùng và gửi lên màn hình LED. Sản phẩm sử dụng máy tính nhúng Raspberry làm vi điều khiển trung tâm, các module ngoại vi như HC-06, Sim900A, ESP8266 NODEMCU, Arduino mega 2560, cảm biến DHT11.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, nhu cầu sử dụng màn hình LED để hiển thị thông tin, thông báo hay quảng cáo là rất lớn, đặc biệt là ở những nơi công cộng như bệnh viện, trường học, ủy ban hay các sân vận động… Nắm bắt được nhu cầu đó, rất nhiều loại màn hình LED từ đơn giản tới phức tạp, đa dạng về kích thước, chủng loại đã ra đời nhằm phục vụ nhu cầu thông tin tốt hơn. So với các loại màn hình khác thì màn hình LED có các ưu thế như: giá trị thẩm mỹ cao, độ bền, giá thành thấp, phục vụ được nhiều nhu cầu hơn, đơn giản trong khâu lắp đặt và vận hành. Màn hình LED hiện nay rất đa dạng, được phân biệt dựa vào các yếu tố như: mật độ điểm ảnh, kích thước, độ phân giải, chất liệu, độ sáng… Module matrix RGB P5 là sự liên kết của các LED RGB theo một tổ chức thống nhất và kết hợp với 1 số IC chuyên dùng để điều khiển xuất dữ liệu dễ dàng cho người sử dụng, khoảng cách của các LED với nhau là 5mm, vì vậy P5 thường được sử dụng trong việc hiển thị hình ảnh trang trí nội thất, làm màn hình trình chiếu video phục vụ cho các sự kiện lớn hoặc cho các đơn vị cá nhân, tổ chức dùng để quảng cáo hình ảnh cho đơn vị của mình. Một bảng quang báo sử dụng LED P5 với kích thước lớn, hiển thị được nhiều nội dung hơn hứa hẹn sẽ là sản phẩm thực tế có tính ứng dụng cao, có thể lắp đặt ở nhiều nơi, đáp ứng tốt nhu cầu thông tin, giải trí của con người. 1.2 MỤC TIÊU  Tìm hiểu phương pháp xử lý dữ liệu trên board LED P5.  Hiển thị các thông báo từ internet, tin nhắn và ứng dụng trên điện thoại lên bảng LED.  Xây dụng một website có tác dụng hiển thị và cập nhật các thông số cài đặt cho bảng LED.  Hiển thị và cập nhật thời gian, nhiệt độ, độ ẩm một cách nhanh chóng thông qua mạng internet. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  Kiểm soát được các yếu tố môi trường trong quá trình vận hành. Hạn chế các vấn đề phát sinh, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm.  Giao diện điều khiển đơn giản, thẩm mỹ, dễ sử dụng. 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp với đề tài Thiế Kế và Thi Công Quang Báo sử dụng LED P5 RGB, nhóm chúng em đã tập trung giải quyết và hoàn thành được những nội dung sau:  NỘI DUNG 2: kết nối Raspberry Pi3 với modul LED.  NỘI DUNG 1: Kết nối ESP8266 với Internet để cập nhật dữ liệu dùng cho việc hiển thị.  NỘI DUNG 3: Thiết kế mô hình.  NỘI DUNG 4: Nghiên cứu lập trình để hiển thị dữ liệu ra LED ma trận.  NỘI DUNG 5: Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình web PHP, lập trình ứng dụng Android.  NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm mô hình, cân chỉnh hệ thống.  NỘI DUNG 7: Đánh giá kết quả thực hiện. 1.4 GIỚI HẠN Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:  Kích thước của đồng hồ: 32cm x 10 cm x 32cm. Sử dụng 8 module P5 RGB ghép lại  Nội dung hiển thị trên màn hình có thể là: văn bản, hình ảnh.  Cập nhật dữ liệu thông qua ứng dụng điện thoại hoặc website.  Hệ thống có thể sử dụng treo tường hoặc dựng đứng. 1.5 BỐ CỤC Đề tài “Thiết kế và thi công quang báo” được trình bày với bố cục như sau:  Chương 1: Tổng Quan Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2