Đang tải... (xem toàn văn)
(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại(Đồ án tốt nghiệp) Thiết kế và thi công hệ thống đồng hồ led ma trận điều khiển bằng điện thoại
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐỒNG HỒ LED MA TRẬN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI GVHD: ThS Phan Vân Hồn SVTH: Huỳnh Tấn Cơng MSSV: 16141119 SVTH: Trần Thanh Phú MSSV: 16141234 Tp Hồ Chí Minh - 09/2020 LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự thực dựa số tài liệu trước hướng dẫn ThS Phan Vân Hồn Các số liệu đề tài nhóm có q trình làm, khơng chép từ tài liệu Người thực đề tài Huỳnh Tấn Công Trần Thanh Phú v LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực hiện, nhóm may mắn hồn thành đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐỒNG HỒ LED MA TRẬN ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI”, để đạt thành ngồi cố gắng thành viên nhóm cịn có giúp đỡ gia đình, bạn bè, thầy khoa Điện – Điện Tử Nhóm thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Thầy ThS Phan Vân Hồn người trực tiếp hướng dẫn nhóm suốt trình thực Cảm ơn Thầy dành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ góp ý đưa hướng giải nhóm gặp khó khăn Bên cạnh đó, nhóm cảm ơn kiến thức mà thầy cô truyền đạt suốt năm học trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM để từ nhóm có sở để vận dụng hoàn thiện nên đồ án tốt nghiệp Nhóm em chân thành gửi lời cảm ơn đến người bạn sinh viên khoa Điện - Điện tử đồng hành hổ trợ trình học tập, cố gắng, tạo động lực để nhóm để hồn thành tốt đề tài Xin trân trọng cảm ơn! Người thực đề tài Huỳnh Tấn Công Trần Thanh Phú vi MỤC LỤC TRANG BÌA………………………………………………………… ………i NHIỆM VỤ……………………………………………………………………ii LỊCH TRÌNH…………………………………………………………………… ………iii LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii LIỆT KÊ HÌNH iix LIỆT KÊ BẢNG xii TÓM TẮT………………………………………………………………… xiii Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 2.1.1 Giới thiệu mạng không dây WIFI 2.1.2 Giới thiệu Bluetooth 2.1.3 Chuẩn giao tiếp UART 2.1.4 Giao thức truyền UDP 2.1.5 ADC (Mạch chuyển đổi tương tự sang số ) 2.2 PHẦN CỨNG 10 2.2.1 STM32H743 10 2.2.2 ESP8266 10 2.2.3 Module LED P5 12 Chương TÍNH TỐN THIẾT KẾ 20 3.1 GIỚI THIỆU 20 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI 20 3.3 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 21 3.3.1 Khối xử lý trung tâm 21 vii 3.3.2 Khối thu thập xử lý liệu 27 3.3.3 Khối hiển thị 30 3.3.4 Khối âm 34 3.3.5 Khối nguồn 36 3.3.6 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 38 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 39 4.1 GIỚI THIỆU 39 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 39 4.2.1 Thi công bo mạch 39 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra 41 4.3 THI CƠNG MƠ HÌNH 41 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 42 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 42 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 53 4.4.3 Phần mềm lập trình ESP8266( Arduino IDE) 58 4.4.4 Phần mềm lập trình cho điện thoại (Android studio) 60 4.5 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 63 4.5.1 Hướng dẫn sử dụng phần cứng 63 4.5.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm 63 Chương KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 69 5.1 KẾT QUẢ 69 5.1.1 Giao diện App Android hệ thống 69 5.1.2 Mơ hình thực tế 78 5.2 NHẬN XÉT 79 5.3 ĐÁNH GIÁ 80 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81 6.1 KẾT LUẬN 81 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………83 PHỤ LỤC…………………………………………………………………….84 viii LIỆT KÊ HÌNH Hình Trang Hình Sơ đồ mơ tả hoạt động wifi Hình 2 Hệ thống truyền liệu bất đồng Hình Khung truyền liệu chuẩn giao tiếp UART Hình Hình ảnh thực tế STM32H743XI 10 Hình Hình ảnh thực tế Node MCU ESP8266 11 Hình Giao tiếp ESP8266 với STM32H743 11 Hình Ứng dụng LED MATRIX Fullcolor 13 Hình Hình ảnh thực tế Module LED MAXTRIX fullcolor P5 14 Hình Sơ đồ chân Module LED Maxtrix Fullcolor P5 14 Hình 10 Sơ đồ chân DATA-IN Module LED P5 15 Hình 11 Sơ đồ chân DATA-OUT Module LED P5 15 Hình 12 Quá trình hiển thị hàng LED MATRIX RGB 18 Hình 13 Sơ đồ khối trình quét led 18 Hình 14 Sơ đồ khối trình xử lý liệu 19 Hình Sơ đồ khối hệ thống 20 Hình Hình ảnh thực tế STM32H743XIH6 22 Hình 3 Sơ đồ chân AMS1117 22 Hình Sơ đồ khối vi điều khiển STM32H743XI 25 Hình Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 26 Hình Ảnh thực tế NodeMCU ESP8266 27 Hình Sơ đồ chân NodeMCU ESP8266 28 Hình Sơ đồ khối giao tiếp vi điều khiển ESP8266 29 Hình Giao tiếp Uart STM32H743 với ESP8266 29 Hình 10 Ứng dụng led matrix đời sống ngày 30 Hình 11 Module led matrix p5 31 Hình 12 Sơ đồ kết nối STM32 với Led matrix P5 32 Hình 13 Sơ đồ bố trí module Led P5 32 Hình 14 Module Bluetooth BM3 34 Hình 15 Mạch khuếch đại âm PAM8403 35 Hình 16 Nguồn tổ ong 5V 40A 37 ix Hình 17 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 38 Hình Mạch in sau vẽ xong 40 Hình Kích thước khung sắt 41 Hình Lưu đồ hệ thống 42 Hình 4 Lưu đồ ESP8266 43 Hình Lưu đồ vi điều khiển STM32H743 44 Hình Lưu đồ hiển thị nôị dung 45 Hình Lưu đồ hiển thị ảnh 46 Hình Lưu đồ điều khiển đồng hồ 47 Hình Lưu đồ điều chỉnh độ sáng 48 Hình 10 Lưu đồ điều khiển hiệu ứng 49 Hình 11 Lưu đồ điều khiển hiệu ứng khung 49 Hình 12 Lưu đồ điều khiển paint 50 Hình 13 Lưu đồ game Tank 51 Hình 14 Lưu đồ hiển thị video 52 Hình 15 Lưu đồ nháy theo nhạc 53 Hình 16 Tạo project STM32CubeMx 54 Hình 17 Cấu hình chân I/O STM32CubeMx 55 Hình 18 Cấu hình xung nhịp STM32CubeMX 55 Hình 19 Tạo code STM32CubeMX 56 Hình 20 Giao diện phần mềm lập trình Keil C 56 Hình 21 Thiết lập cấu hình cho Keil C 57 Hình 22 Buid nạp code lên chip 57 Hình 23 Logo phần mềm Arduino 58 Hình 24 Giao diện phần mềm Arduino 58 Hình 25 Bước nhập thư viện cho Arduino 59 Hình 26 Bước nhập thư viện Arduino 59 Hình 27 Bước nhập thư viện Arduino 60 Hình 28 Logo hệ điều hành Android 61 Hình 29 Logo phần mềm Android Studio 61 Hình 30 Giao diện phần mềm Android Studio 62 Hình 31 Wifi hệ thống 63 x Hình 32 App đồ án 64 Hình 33 Giao diện hình 64 Hình 34 Giao diện Text 65 Hình 35 Giao diện Game Play 66 Hình 36 Giao diện điều khiển đồng hồ 67 Hình 37 Giao diện paint 67 Hình 38 Chế độ nháy theo nhạc 68 Hình Giao diện app điều khiển điện thoại 69 Hình Giao diện Paint điện thoại 70 Hình Kết thực tế bảng LED 70 Hình Giao diện điều khiển Game Play 71 Hình 5 Hình ảnh game TETRIS bảng LED 71 Hình Hình ảnh game TANK bảng LED 72 Hình Giao diện hiển thị đồng hồ 72 Hình Kết hiển thị đồng hồ bảng LED 73 Hình Giao diện điều chỉnh độ sáng 73 Hình 10 Giao diện điều khiển hiển thị hình ảnh 74 Hình 11 Hình ảnh hiển thị bảng LED 74 Hình 12 Giao diện chế độ nháy theo nhạc 75 Hình 13 Kết hiển thị nháy theo nhạc bảng LED 75 Hình 14 Giao diện chế độ Text 76 Hình 15 Kết hiển thị lên bảng LED 76 Hình 16 Giao diện điện thoại 77 Hình 17 Kết hiển thị lên bảng LED 78 Hình 18 Kết mặt trước hệ thống 78 Hình 19 Mặt sau hệ thống 79 xi LIỆT KÊ BẢNG Bảng Kết nối STM32H743 ESP8266 12 Bảng 2 Các thông số chân A, B, C, D quét hàng 16 Bảng Thông số ngoại vi vi điều khiển STM32H732XI 23 Bảng Thông số kỹ thuật module LED matrix P5 31 Bảng 3 Kết nối STM32 với LED P5 33 Bảng Danh sách linh kiện sử dụng mạch 40 Bảng Cấu tạo project Android 62 xii TÓM TẮT Trong sống đại ngày nhu cầu người ngày cao nên hệ thống thông minh đời để phục vụ nhu cầu người Những hệ thống thông minh ngày phổ biến dần trở nên thịnh hành Các hệ thống thông minh áp dụng vào hầu hết lĩnh vực sống công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ hay chí quản lý Chính phát triển thịnh hành hệ thống thơng minh nên nhóm em định tìm hiểu thực hệ thống thông minh đem lại tiện lợi cho người Trong trình tìm hiểu thực tế nhóm em nhận thấy hệ thống quảng cáo, thông báo chưa thực phổ biến Để đáp ứng thị hiếu khách hàng hệ thống quảng cáo, thông báo ngày địi hỏi phải có linh hoạt, thay đổi nội dung hiển thị cách dễ dàng đồng thời nội dung hiển thị phải sắc nét đầy đủ màu sắc Việc sử dụng hệ thống thông báo thông minh đáp ứng yêu cầu mà hệ thống thông báo thủ công đáp ứng Với mong muốn tiếp cận với công nghệ phát triển xây dựng mơ hình sản phẩm mà áp dụng vào thực tế, đáp ứng nhu cầu người sống đại ngày Nhóm thực đồ án với mong muốn tạo hệ thống hiển thị nội dung lên bảng Led matrix điều khiển điện thoại Mơ hình gồm có chức sau: Điều khiển hiển thị đồng hồ, hình ảnh, chữ có dấu, hiệu ứng, thời gian, video, trị chơi, nháy theo nhạc Các chế độ hiển thị điều khiển thay đổi thông qua App Android cài điện thoại Android xiii CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, thiết kế, thi cơng hồn thiện để tài: “Thiết kế thi công đồng hồ led ma trận điều khiển điện thoại” hồn thành Tuy cịn hạn chế đạt yêu cầu đặt Những yêu cầu đạt đề tài: • Đã giới thiệu tổng quan đề tài • Thi cơng hồn thiện phần cứng • Lập trình hồn thiện thiết kế ban đầu đặt chạy phần cứng • Hồn thiện app điều khiển điện thoại • Điều khiển hiển thị tính đồng hồ, hiệu ứng, hình ảnh, font chữ, kiểu chữ, nháy theo nhạc…lên bảng led ma trận điện thoại android cài app - Những hạn chế: • Phần cứng chưa thiết kế tốt, đẹp • Phần code lập trình chưa tối ưu • App điều khiển khơng đẹp, điều khiển chưa nhạy Do kiến thức chuyên môn cộng với kiến thức thực tế thực dự án nhiều thiếu sót nên thực đề tài xảy nhiều hạn chế Chúng cố gắng khắc phục giới hạn nên mong ủng hộ giúp đỡ của thầy giáo để đề tài hồn thiện cải tiến đáng kể, ứng dụng tốt vào thực tiễn 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong đề tài có số hướng cải tiến giúp đề tài hồn hảo là: • Thay led matrix p5 led có độ phân giải cao p2 để kết hiển thị sắc nét hơn, đẹp BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN • Cải tiến thêm số tính chụp hình từ điện thoại hiển thị bảng led, chơi game lúc người, cần phát triển ứng dụng chạy hệ điều hành IOS • Cần phát triển thêm tính hiển thị thông tin thời tiết theo hiển thị lịch tháng Đó ý kiến chúng tơi hướng phát triển, mong Thầy Cô bạn góp ý để phát triển đề tài cách hồn thiện BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thế Vinh, Trần Trung Thành, Điều khiển panel Led ma trận RGB sử dụng Kit Raspberry Pi, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2016 [2] Đào Văn Đông, Trương Hữu Thắng, Thiết kế thi công bảng quang báo, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [3] Phạm Võ Sơn Liêm, Hồ Quốc Trưởng, Thiết kế thi công hệ thống bảng báo giá, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [4] Nguyễn Minh Đức, Trần Châu Phong, Bảng led ma trận điều khiển ứng dụng android, đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019 [5] Datasheet linh kiện: Website alldatasheet.com [6] Trang cung cấp thông tin hỗ trợ ESP8266: http://esp8266.vn [7] Trang tham khảo thuật toán FFT: http://iot47.com [8] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2016 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 83 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Code STM32H743XIH6 #include "main.h" #include "usb_device.h" #include "thuvienLEDMT.h" #include "bganime.h" #include "anhlogospkt.h" #include "logokhoa.h" #include "logobk.h" #include "anh0.h" #include "anh1.h" #include "anh3.h" #include "anh4.h" #include "anh5.h" #include "anh6.h" #include "tinhae.h" #include "earth1.h" #include "tdhspkt.h" #include "hoahong64x84.h" #include #include #include #include #include #include RTC_HandleTypeDef hrtc; ADC_HandleTypeDef hadc1; TIM_HandleTypeDef htim1; TIM_HandleTypeDef htim2; TIM_HandleTypeDef htim3; TIM_HandleTypeDef htim4; UART_HandleTypeDef huart1; DMA_HandleTypeDef hdma_usart1_rx; DMA_HandleTypeDef hdma_memtomem_dma1_stream0; void SystemClock_Config(void); static void MX_GPIO_Init(void); static void MX_DMA_Init(void); static void MX_TIM1_Init(void); static void MX_TIM2_Init(void); static void MX_TIM3_Init(void); static void MX_TIM4_Init(void); static void MX_ADC1_Init(void); static void MX_RTC_Init(void); static void MX_USART1_UART_Init(void); int main(void) { SCB_EnableICache(); SCB_EnableDCache(); HAL_Init(); RTC_TimeTypeDef sTime; SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84 PHỤ LỤC MX_DMA_Init(); MX_TIM1_Init(); MX_TIM2_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM3_Init(); MX_TIM4_Init(); MX_RTC_Init(); MX_USB_DEVICE_Init(); MX_USART1_UART_Init(); HAL_RTC_Init(&hrtc); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim1); HAL_TIM_Base_Start(&htim2); HAL_TIM_PWM_Start(&htim2,TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,7000); HAL_TIM_Base_Start(&htim3); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4); HAL_ADC_Start_IT(&hadc1); unsigned char uart[84]=0; HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,(uint8_t *)uart,84); while (1) { HAL_RTC_GetTime(&hrtc,&sTime,RTC_FORMAT_BIN); gio =sTime.Hours; phut =sTime.Minutes; giay=sTime.Seconds; if(uart[0]=='n'){ if(uart[1]=='a'){ anh=((uart[2]-0x30)*10+(uart[3]-0x30)); okgamma=uart[4]; } if(uart[1]=='g'){ anhdong=((uart[2]-0x30)*10+(uart[3]-0x30)); } if(anh==1){ if(okgamma=='g')giaimaanh1((unsigned char *)logokhoa ,128,128,0,64); else giaimaanh((unsigned char *)logokhoa ,128,128,0,64); } if(anh==2){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)logo ,99,128,0,78); else giaimaanh3((unsigned char *)logo ,99,128,0,78); } if(anh==3){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)tdhspkt ,256,128,0,0); else giaimaanh3((unsigned char *)tdhspkt ,256,128,0,0); } if(anh==4){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)biendao ,256,128,0,0); else giaimaanh3((unsigned char *)biendao ,256,128,0,0); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 85 PHỤ LỤC if(anh==5){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)covid ,191,128,0,32); else giaimaanh3((unsigned char *)covid ,191,128,0,32); } if(anh==6){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)bongda ,227,128,0,14); else giaimaanh3((unsigned char *)bongda ,227,128,0,14); } if(anh==7){ if(okgamma=='g')giaimaanh2((unsigned char *)ruong ,256,128,0,0); else giaimaanh3((unsigned char *)ruong ,256,128,0,0); } } if(anhdong==1){ anhdong1(); } if(uart[1]=='d'){ pwm=((uart[2]-0x30)*10+(uart[3]-0x30)); if(pwmht!=pwm){ pwmht=pwm; HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim2,TIM_CHANNEL_1,pwm*100); } } if((uart[16]-0x30>=0)&&(uart[16]-0x30