(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công thiết bị hiển thị giá sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ HIỆN THỊ GIÁ SẢN PHẨM GVHD: NGUYỄN THANH BÌNH SVTH: HỒ QC TRƯỞNG MSSV: 141413 47 SVTH: PHẠM VÕ SƠN LIÊM MSSV: 14141164 SKL 0 5 Tp Hồ Chí Minh, 2018 an LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu sử dụng đề tài có nguồn gốc rõ ràng dựa số tài liệu trước Các kết nghiên cứu đề tài chúng tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Nếu không nêu trên, chúng tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn đề tài Những người thực đề tài Hồ Quốc Trưởng Phạm Võ Sơn Liêm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an i LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập giảng đường trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, chúng tơi tiếp cận với kiến thức khoa học công nghệ đại Cùng với hướng dẫn tận tình tất Thầy Cô khoa Điện-Điện tử, đặc biệt thầy ThS.Nguyễn Thanh Bình, chúng tơi hồn thành đồ án theo quy định thực u cầu đề tài Chúng tơi khơng ngừng học hỏi, tìm tịi, nghiên cứu linh kiện vấn đề khác liên quan đến đề tài, kiến thức điện tử, kinh nghiệm thực tế làm mạch hiểu biết điện - điện tử có tiến Một lần xin chân thành cảm ơn! Những người thực đề tài Hồ Quốc Trưởng Phạm Võ Sơn Liêm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH HÌNH ẢNH v DANH SÁCH BẢNG vii TÓM TẮT viii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 ATmega2560 2.2 IC 74HC595 2.2.1 Cấu tạo 2.2.2 Chức 2.3 IC 74HC245 2.3.1 Cấu tạo 2.3.2 Chức 2.4 IC 74HC138 2.5 IC MAX7219 2.3.1 Cấu tạo 2.3.2 Nguyên lí hoạt động 10 2.6 LED ĐOẠN 10 2.4.1 Cấu tạo 10 2.4.2 Tính điện trở hạn dòng cho LED 12 2.4.3 Mô đun LED đoạn dùng IC MAX7219 12 2.7 MA TRẬN LED 14 2.5.1 Giới thiệu ma trận LED 14 2.5.2 Ma trận LED 8x8 14 2.5.3 Mô đun ma trận LED 8x8 dùng IC MAX7219 16 2.5.4 Mô đun ma trận LED P10 18 2.8 LCD Monitor 23 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an iii 2.9 BLUETOOTH 24 2.7.1 Các khái niệm Bluetooth 24 2.7.2 Ứng dụng Bluetooth 25 2.10 Chuẩn truyền thông SPI 26 2.11 Chuẩn truyền thông UART 28 2.9.1 Sơ lược UART 28 2.9.2 Các thông số để truyền nhận UART 28 2.12 MicroVGA (uVGA-III) 29 2.13 ATmega328 31 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 33 3.1 CÁC YÊU CẦU THIẾT KẾ 33 3.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 33 3.3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ 34 3.3.1 Bảng LED đoạn 34 3.3.2 Bảng ma trận LED 8x8 42 3.3.3 Bảng ma trận LED P10 49 3.3.4 LCD 56 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 58 4.1 THI CÔNG BẢNG HIỂN THỊ 58 4.1.1 Bảng LED bảy đoạn 58 4.1.2 Bảng ma trận LED 8x8 60 4.1.3 Bảng ma trận LED P10 64 4.1.4 LCD sử dụng cổng VGA 68 4.2 GIAO DIỆN ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI 70 4.3 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 73 4.3.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VIẾT CHƯƠNG TRÌNH 73 4.3.2 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 79 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 92 5.1 KẾT QUẢ 92 5.2 NHẬN XÉT 93 5.3 ĐÁNH GIÁ 93 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95 6.1 KẾT LUẬN 95 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC 97 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an iv DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình Sơ đồ chân Atmega2560 Hình Hình ảnh thực tế ATmega2560 Hình Sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC 74HC595 Hình Hình ảnh thực tế IC 74HC245 Hình Sơ đồ chân bảng trạng thái Hình Hình ảnh thực tế IC 74HC138 Hình Sơ đồ chân ký hiệu logic Hình Sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC max7219 Hình Mạch ứng dụng điển hình IC MAX7219 10 Hình 10 Cấu tạo LED đoạn 10 Hình 11 Hình ảnh thực tế 12 Hình 12 Sơ đồ ngun lý mơ đun LED đoạn dùng IC MAX7219 13 Hình 13 Hình ảnh thực tế ma trận LED 8x8 14 Hình 14 Sơ đồ chân ma trận LED 8x8 cathode chung 15 Hình 15 Sơ đồ chân mơ đun ma trận 8x8 thực tế 15 Hình 16 Hình ảnh thực tế mặt trước sau mô đun ma trận LED dùng IC MAX7219 16 Hình 17 Sơ đồ kết nối ic max7219 18 Hình 18 Sơ đồ kết nối IC max 7219 mô đun ma trận LED 8x8 18 Hình 19 Hỉnh ảnh thực tế ma trận LED P10 20 Hình 20 LCD monitor 23 Hình 21 Cấu tạo hình LCD monitor 23 Hình 22 Kí hiệu Bluetooth 25 Hình 23 Một kết SPI chip Master chip Slave thơng qua đường 27 Hình 24 MicroVGA (uVGA-III) 29 Hình 25 Hình ảnh thực tế sơ đồ chân ATmega328 32 Hình 26 Sơ đồ khối hiển thị bảng LED đoạn 34 Hình 27 Khối xử lý trung tâm 35 Hình 28 Mô đun Bluetooth HC 05 35 Hình 29 Sơ đồ kết nối BLE 38 Hình 30 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LED bảy đoạn 39 Hình 31 Nguồn tổ ong 5V 10A 40 Hình 32 Sơ đồ ngun lý tồn mạch 41 Hình 33 Sơ đồ khối hiển thị lên bảng ma trận LED 8x8 42 Hình 34 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 43 Hình 35 Mô đun Bluetooth HC 05 43 Hình 36 Sơ đồ kết nối BLE 46 Hình 37 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị ma trận LED 8x8 47 Hình 38 Nguồn tổ ong 5V 12A 48 Hình 39 Sơ đồ ngun lý tồn mạch 49 Hình 40 Sơ đồ khối hiển thị lên bảng ma trận LED P10 49 Hình 41 Khối xử lý trung tâm 50 Hình 42 Mơ đun Bluetooth HC 05 51 Hình 43 Sơ đồ kết nối BLE 53 Hình 44.Sơ đồ kết nối chân với mô đun ma trận LED P10 54 Hình 45 Hình ảnh thực tế mô đun ma trận LED P10 55 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an v Hình 46 Nguồn tổ ong 5V 60A 55 Hình 47 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 56 Hình 48 Sơ đồ khối hiển thị lên LCD monitor 56 Hình 49 Sơ đồ nguyên lý 57 Hình 50 Mặt trước mặt sau bảng LED bảy đoạn 58 Hình 51 Mặt trước mặt sau bảng ma trận LED 8x8 60 Hình 52 Mặt trước mặt sau bảng ma trận LED P10 64 Hình 53 Hình ảnh điều khiển cho bảng giá 68 Hình 54 Icon App bảng giá 70 Hình 55 Giao diện bảng giá hai cột 70 Hình 56 Giao diện bảng giá cột 71 Hình 57 Giao diện cài đặt 71 Hình 58.Giao diện chọn thiết bị kết nối Bluetooth 71 Hình 59 Giao diện quản lý project 75 Hình 60 Giao diện thiết kế 75 Hình 61 Giao diện lập trình (blocks) 75 Hình 62 Icon Arduino IDE 77 Hình 63 Giao diện Arduino IDE 77 Hình 64 Giao diện Workshop4 IDE 78 Hình 65 Hình ảnh thực tế bảng LED bảy đoạn 92 Hình 66 Hình ảnh thực tế bảng ma trận LED 8x8 92 Hình 67 Hình ảnh bảng ma trận LED P10 92 Hình 68 Giao diện thực tế LCD dùng cổng VGA 93 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an vi DANH SÁCH BẢNG Bảng Thông số kĩ thuật ATmega2560………………………………………….4 Bảng Thông số kỹ thuật IC MAX7219…………………………………………9 Bảng Bảng giải mã LED đoạn Anode chung…………………………………….12 Bảng Bảng giải mã LED đoạn Cathode chung……………………………… 12 Bảng Ký hiệu chân mô đun ma trận LED dùng IC MAX7219…………… 17 Bảng Các thông số kỹ thuật module ma trận LED P10………………… 20 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP-Y SINH an vii TĨM TẮT Viết chương trình ứng dụng điện thoại gửi liệu qua Bluetooth xử lý trung tâm (vi điều khiển ATmega2560) hiển thị lên ba bảng LED (bảng LED đoạn, bảng ma trận LED 8x8, bảng ma trận LED P10) hình LCD Phương pháp thực hiện: tham khảo tài liệu tài liệu liên quan đến đề tài, thử nghiệm thực tế, phân tích, tổng hợp, đánh giá kết nhận sử dụng phần mềm chuyên dụng để viết chương trình vi điều khiển Kết đạt được:  Tạo giao diện ứng dụng Android điện thoại  Gửi liệu từ ứng dụng xuống xử lý hiển thị ba bảng LED hình LCD  Mạch chạy ổn định  Sản phẩm thi cơng gọn gàng, độ an tồn cao BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an viii CHƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thời đại bùng nổ thông tin khả ứng dụng tiềm lực phát triển thông tin quảng cáo lớn, việc áp dụng kỹ thuật vào lĩnh vực vô cần thiết Khi đến đâu ta bắt gặp pano, áp phích, bảng quảng cáo điện tử chạy theo nhiều hướng khác nhau, với chữ hình ảnh nhiều màu sắc ấn tượng Tương tự, hiển thị sản phẩm giá sản phẩm lên thiết bị hiển thị sản phẩm Mặt khác, ngồi thị trường có bảng giá điện tử thay nội dung hiển thị sử dụng remote hồng ngoại,hoặc cổng COM máy tính, Từ nhu cầu trên, để tiện lợi cho việc thay đổi nội dung hiển thị Chúng tơi viết chương trình ứng dụng điện thoại với hệ điều hành Android kết nối với thiết bị hiển thị thông qua Bluetooth Chỉ cần nhập nội dung cần hiển thị lên ứng dụng kết nối gửi liệu cho thiết bị để hiển thị lên bảng hiển trị sản phẩm giá sản phẩm Bảng hiển thị sử dụng nhà hàng, siêu thị, tiệm tạp hóa, quán ăn… việc hiển thị tên sản phẩm giá sản phẩm muốn bán đồng thời với nhiều mặt hàng khác ta dễ dàng thay đổi nội dung thông qua điện thoại có cài đặt ứng dụng kết nối Bluetooth 1.2 MỤC TIÊU  Thiết kế giao diện nhập nội dung hiển thị gửi liệu điện thoại hệ điều hành Android  Giao tiếp ứng dụng Android với điều khiển thông qua Bluetooth  Hiển thị nội dung ứng dụng Android lên bảng giá : LED đoạn, ma trận LED 8x8, LED ma trận P10, LCD monitor 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Xây dựng ứng dụng Android để điều chỉnh giá cho bảng LED  Thiết kế, thi cơng phần cứng bảng giá BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an PHỤ LỤC dmd.drawString( 32, x+162, info[28], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+180, info[31], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+198, info[34], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 32, x+216, info[37], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+234, info[40], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+252, info[43], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 32, x+270, info[46], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+288, info[49], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+306, info[52], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 32, x+324, info[55], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+342, info[58], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+360, info[61], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 32, x+378, info[64], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+396, info[67], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 32, x+414,info[70], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x, info[2], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+18, info[5], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+36, info[8], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+54, info[11], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+72, info[14], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+90, info[17], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+108, info[20], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+126, info[23], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+144, info[26], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+162, info[29], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+180, info[32], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+198, info[35], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+216, info[38], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+234, info[41], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+252, info[44], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+270, info[47], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+288, info[50], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+306, info[53], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+324, info[56], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+342, info[59], 4, GRAPHICS_NORMAL ); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-Y SINH an 114 PHỤ LỤC dmd.drawString( 64, x+360, info[62], 4, GRAPHICS_NORMAL ); if(Serial3.available()) {break;} dmd.drawString( 64, x+378, info[65], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+396, info[68], 4, GRAPHICS_NORMAL ); dmd.drawString( 64, x+414, info[71], 4, GRAPHICS_NORMAL ); for(i=0;i