Thiết kế mô hình bảng quảng cáo sử dụng led ma trận đồ án tốt nghiệp

Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MƠ HÌNH BẢNG QUẢNG CÁO SỬ DỤNG LED MA TRẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Kỹ Thuật Điện Điện tử Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Đình Việt Sinh viên thực : Đỗ Văn Thuận Ngày sinh : 22/01/1999 Lớp : DCDDT9.10 Ngành : CNKT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Khoa : ĐIỆN- ĐIỆN TỬ Khóa : Mã sinh viên : 187510301212 Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐÔNG Á KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MÔ HÌNH BẢNG QUẢNG CÁO SỬ DỤNG LED MA TRẬN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Kỹ Thuật Điện Điện tử Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Đình Việt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Đình Việt giảng viên khoa Điện-Điện tử trường Đại Học Công Nghệ Đơng Á người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt q trình làm khố luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại Học Cơng Nghệ Đơng Á nói chung, thầy mơn kĩ thuật nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế học viên, luận văn tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để tơi có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau , ngày tháng năm Sinh Viên Thực Hiện Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: Thiết kế mơ hình bảng quảng cáo sử dụng led ma trận tiến hành cách minh bạch, công khai Mọi thứ dựa cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ không nhỏ từ đơn vị… Các số liệu kết nghiên cứu đưa đồ án trung thực không chép hay sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu phát có chép kết nghiên cứu đề tài khác thân Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm , ngày tháng năm Sinh Viên Thực Hiện Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUẢNG CÁO LED 1.1 Quảng cáo 1.2 Giới thiệu biển quảng cáo LED 1.3 Giới thiệu chung hệ thống 1.4 Kết luận Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.1.1 Tổng quan sơ đồ khối 2.1.2 Chức khối linh kiện 2.2 Thiết kế mạch nguyên lý 18 2.2.1 Mạch nguyên lý 18 2.2.2 Mạch in 19 2.3 Tìm hiểu phần mềm sử dụng 20 2.3.1 Giới thiệu phần mềm lập trình 20 2.3.2 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch 22 2.3.3 Tìm hiểu App Blynk 23 2.4 Tìm hiểu chuẩn giao tiếp UART 24 2.5 Tổng kết chương 27 Chương 3: SỬ DỤNG HỆ THỐNG 28 3.1 Thi công mô hình 28 3.2 Hướng dẫn sử dụng 31 3.2.1 Sử dụng tính điều khiển chạy chữ qua tin nhắn 31 3.2.2 Sử dụng tính điều khiển chạy chữ từ App Blynk 32 3.3 Kết luận chương 34 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 Kết đạt 35 Hạn chế đề tài 35 Hướng phát triển đề tài 35 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC 37 Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử BẢNG DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt ADC EIR IDE LCD LED UART TXD RXD IDE CPU AVR COM I/O SDRAM EPROM Tên đầy đủ Analog Digital Converter Equipment Indentity Register Integrated Development Environment Liquid Crystal Display Light Emitting Diode Universal Asynchronous Receiver-Transmitter Transmit Data Receive Data Integrated Development Environment Central Processing Unit Automatic Voltage Regulator Commercial Input/Output Static Random-Access Memory Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: Sơ đồ khối tổng quát hệ thống Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 2: ESP32 NodeMCU Hình 3: Chip ESP32 Hình 4: Sơ đồ chân ESP32 Hình 5: Mạng di động toàn cầu Hình 6: Vị trí cắm card điều khiển 13 Hình 7: Vị trí cắm nối tiếp 14 Hình 8: Ghép LED nối tiếp 14 Hình 9: Nguồn tổ ong 220V 40A 15 Hình 10: Nguồn 12V 2A 16 Hình 11: Jack DC 16 Hình 12: Module LM2596 thực tế 17 Hình 13: Hướng dòng điện LM2596 17 Hình 14: Module hạ áp MP2307 18 Hình 15: Sơ đồ mạch nguyên lý hệ thống 19 Hình 16: Mạch in 2D 20 Hình 17: Mạch in 3D 20 Hình 18: Giao diện Arduino IDE 21 Hình 19: Menu Example 21 Hình 20: Menu tools 22 Hình 21: Menu chọn board làm việc 22 Hình 22: Altium Designer 23 Hình 23: Cách hoạt động Blynk 24 Hình 24: Tín hiệu tương đương UART RS232 25 Hình 25: Truyền bit theo phương pháp song song nối tiếp 25 Hình 1: Mạch điều khiển 28 Hình 2: Cố định led 29 Hình 3: Kết nối nguồn lên LED 29 Hình 4: Kết nối mạch điều khiển 30 Hình 5: Kiểm thử hoạt động hệ thống LED 31 Hình 6: Soạn tin nhắn theo cú pháp gửi đến hệ thống 32 Hình 7: Kết chạy chữ sau nhắn tin 32 Hình 8: Giao diện App Blynk 33 Hình 9: Kết bảng LED sau cài đặt từ App 34 Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thông số kỹ thuật led matrix 12 Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUẢNG CÁO LED 1.1 Quảng cáo Thông tin sản phẩm, dịch vụ, công ty hay ý tưởng, quảng cáo hoạt động truyền thông phi trực tiếp người với người mà người muốn truyền thơng phải trả tiền cho phương tiện truyền thông đại chúng để đưa thông tin đến thuyết phục hay tác động đến người nhận thông tin Quảng cáo nỗ lực nhằm tác động tới hành vi, thói quen mua hàng người tiêu dùng hay khách hàng cách cung cấp thông điệp bán hàng theo cách thuyết phục sản phẩm hay dịch vụ người bán Người ta dựa yếu tố để xác định quảng cáo  Quảng cáo hình thức truyền thông trả tiền để thực  Người chi trả cho nội dung quảng cáo tác nhân xác định  Nội dung quảng cáo nhằm thuyết phục tạo ảnh hưởng tác động vào người mua hàng  Thơng điệp quảng cáo chuyển đến khách hàng nhiều phương tiện truyền thông khác  Quảng cáo tiếp cận đến đại phận khách hàng tiềm  Quảng cáo hoạt động truyền thông marketing phi cá thể Các loại hình quảng cáo phổ biến - Quảng cáo thương hiệu (brand advertising) Quảng cáo xây dựng thương hiệu nhằm xây dựng hình ảnh hay nhận biết thương hiệu lâu dài Nội dung quảng cáo nầy thường đơn giản nhấn mạnh vào thương hiệu - Quảng cáo địa phương (local advertising) Quảng cáo địa phương chủ yếu thông báo đến khách hàng sản phẩm có mặt điểm bán hàng nhằm lơi kéo khách hàng đến cửa hàng (như quảng cáo khai trương hàng hay quảng cáo siêu thị) - Quảng cáo trị (political advertising) Chính trị gia thường làm quảng cáo để thuyết phục cử tri bỏ phiếu cho ủng hộ kiến, ý tưởng minh Các chiến dịnh vận động tranh cử tổng thống Mỹ ví dụ điển hình - Quảng cáo hướng dẫn (directory advertising) Đây hình thức quảng cáo nhằm hướng dẫn khác hàng làm để mua sản phẩm dịch vụ (chẳng hạn niên giám trang vàng) - Quảng cáo phản hồi trực tiếp (direct-respond advertising) Hình thức quảng cáo nầy nhằm để bán hàng cách trực tiếp, khách hàng mua sản phẩm việc gọi điện thoại email, sản phẩm giao đến tận nơi - Quảng cáo thị trường doanh nghiệp (Business-to-business advertising) Loại hình quảng cáo nầy nhắm vào khách mua hàng doanh nghiệp, công ty người tiêu dùng Chẳng hạn quảng cáo sản phẩm nguyên liệu sản xuất, sản phẩm dùng văn phòng nhà máy - Quảng cáo hình ảnh cơng ty (institution advertising) Loại hình quảng cáo nầy nhằm xây dựng nhận biết tổ chức, hay thu phục cảm tình hay ủng hộ quầng chúng công ty, tổ chức (chẳng hạn quảng cáo tổ chức thuộc liên hợp quốc, hay quảng cáo công ty sản xuất thuốc nhằm làm cho hình ảnh cơng ty thân thiện với cơng chúng hơn) Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử - Quảng cáo dịch vụ cơng ích (public service advertising) Thường quảng cáo hỗ trợ cho chương trình, chiến dịch phủ (như sinh đẻ kế hoạch, an tồn giao thơng …) - Quảng cáo tương tác (interact advertising) Đây chủ yếu hoạt động quảng cáo internet nhắm đến cá nhân người tiêu dùng Thường người tiêu dùng trả lời cách click vào quảng cáo lờ Các phương tiện quảng cáo truyền thông Quảng cáo chuyển nhiều phương tiện truyền thông khác nhau, như:  Truyền hình  Báo chí  Internet  Phát  Quảng cáo trực tuyến  Quảng cáo qua bưu điện  Quảng cáo phương tiện vận chuyển  Quảng cáo qua ấn phẩm danh bạ doanh nghiệp  Quảng cáo tờ rơi, áp phích, pano hay băng-rơn  Quảng cáo bao bì sản phẩm  Quảng cáo qua gửi thư trực tiếp  Quảng cáo truyền miệng  Quảng cáo từ đèn LED 1.2 Giới thiệu biển quảng cáo LED Biển hiệu bảng hiệu Led ma trận loại biển quảng cáo coi phổ biến rộng rãi thị trường quảng cáo Loại bảng biển quảng cáo chia làm hai hình thức biển đèn led ma trận màu màu Loại biển màu nhìn chung khách hàng ưa chuộng vài sử dụng rộng rãi Đối với dạng đèn Led thường, led ma trận dạng bảng tương đối phổ biến, sử dụng nhiều đèn led bố trí với theo dạng hàng cột chứa bố trí theo vị trí khơng cố định ví dụ biển đèn led có hàng 16 cột đồng nghĩa có khoảng 124 bóng đèn Led xếp theo hàng ngang dọc Theo cách xếp này, nhiều bóng đèn led tạo hiệu ứng làm bảng quảng cáo có độ phân giải giống hình ti vi giúp cho việc hiển thị thông tin, hình ảnh thêm trực quan dễ nhìn, sống động từ bóng led ma trận ghép nối lại với với màu hiển thị màu sắc khác nhau, điều chỉnh thành bảng Led sơn sắc màu xanh, vàng, đỏ Khi biển chúng Cịn biển đèn led ma trận màu có nghĩa điểm cắm có bóng đèn Led gắn tạo thành cụm màu sắc màu khác Các ưu điểm biển quảng cáo Led: Tiết kiệm điện năng: Ước tính với công suất 1/5 so với tất công nghệ chiếu sáng khác ưu điểm vượt trội BIEN LED Biển quảng cáo Led tiết kiệm nhiều lượng điện, không cho doanh nghiệp, cá nhân mà cho xã hội mà nguồn lượng ngày cạn dần Biển quảng cáo Led giúp quý khách tiết kiệm nhiều tiền điện Sức mạnh chiếu sáng thẩm mỹ: Biển quảng cáo Led nguồn chiếu sáng có độ bao phủ lớn, hấp dẫn mắt người đường, ánh sáng dễ chịu cho mắt người, tính thẩm Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử Hình 5: Kiểm thử hoạt động hệ thống LED 3.2 Hướng dẫn sử dụng 3.2.1 Sử dụng tính điều khiển chạy chữ qua tin nhắn Tính điều khiển chạy chữ qua tin nhắn hoạt động theo bước sau:  Bước 1: Sử dụng điện thoại soạn cú pháp “1:,2:” Ví dụ: 1:hieu,2:thuan 31 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử Hình 6: Soạn tin nhắn theo cú pháp gửi đến hệ thống  Bước 2: Gửi tin nhắn đến hệ thống  Bước 3: Kết chạy chữ LED Hình 7: Kết chạy chữ sau nhắn tin 3.2.2 Sử dụng tính điều khiển chạy chữ từ App Blynk 32 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử Tính điều khiển chạy chữ qua tin nhắn hoạt động theo bước sau:  Bước 1: Khởi động App Blynk Hình 8: Giao diện App Blynk Giao diện bao gồm: Phần viết chữ phần chỉnh màu chữ  Bước 2: Theo dõi bảng LED sau cài đặt chữ 33 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử Hình 9: Kết bảng LED sau cài đặt từ App 3.3 Kết luận chương Chương 3, em trình bày thi cơng mơ hình led quảng cáo hướng dẫn sử dụng bảng LED quảng cáo Hệ thống LED đơn giản, hiệu dễ sử dụng với chế độ điều khiển từ xa, đáp ứng với yêu cầu ban đầu đề 34 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt Như đề tài “Thiết kế mơ hình bảng quảng cáo sử dụng led ma trận” đạt vấn đề sau: - Giới thiệu phần cứng cách chi tiết dễ hiểu - Giới thiệu phần mềm cần thiết thuận tiện cho việc lập trình đồng thời cách hoạt động code chương trình - Hiển thị chữ lên led ma trận yêu cầu - Sử dụng SIM để hoạt động nhắn tin nhận tin nhắn - Hồn thành mơ hình chạy thực tế Hạn chế đề tài - Nghiên cứu phát triển font chữ cho led ma trận - Tạo hiệu ứng chạy chữ cho led matrix - Tính tốn cơng suất tồn mạch Hướng phát triển đề tài Hướng tới việc sử dụng GPRS 4G để cài đặt chữ hiển thị nội dung qua mạng internet 35 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt 1) PGS TS Đỗ Xuân Tiến Kỹ thuật lập trình điều khiển hệ thống - NXB Khoa học Kỹ thuật - 2003 (365 trang) 2) PGS TS Đỗ Xuân Tiến Kỹ thuật Vi xử lý lập trình ASSEMBLY cho hệ Vi xử lý - NXB Khoa học Kỹ thuật - 2012 (368 trang) 3) Trần Thu Hà – Trương Thị Bích Ngà – Nguyễn Thị Lưỡng – Bùi Thị Tuyết Đan– Phù Thị Ngọc Hiếu, Giáo trình Điện tử bản, NXB: ĐHQG TP.HCM 2013 4) Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Vi điều khiển, NXB: Trường ĐHSPKT TP HCM 5) Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Vi xử lý nâng cao, NXB: Trường ĐHSPKT TP.HCM 6) Nguyễn Đình Phú, Giáo trình Kỹ thuật số, NXB: ĐHQG TPHCM, 2013 7) Hồng Ngọc Văn, Giáo trình Điện tử cơng suất, Trường ĐHSPKT TP.HCM, 2007 Internet 1) https://www.alldatasheet.com/ 2) https://www.codientu.org/ 3) https://www.hocavr.com/ 4) https://www.arduino.cc/ 5) http://arduino.vn/ 36 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử PHỤ LỤC Mã nguồn chương trình ESP32 thứ #include #include #include #include #if CONFIG_FREERTOS_UNICORE #define ARDUINO_RUNNING_CORE #else #define ARDUINO_RUNNING_CORE #endif #define CLK 15//8 #define OE 33//9 #define LAT 32//10 #define A 12//A0 #define B 5//A1 #define C 19//A2 RGBmatrixPanel matrix(A, B, C, CLK, LAT, OE, true); #define F2(progmem_ptr) (const FlashStringHelper *)progmem_ptr char *ssid = "Hieu"; // Ten WiFi SSID char *password = "12345678"; // Mat khau wifi char auth[] = "WDXIWXCgERug1-8OjdCOykpjetezIBbs"; Blynk Project //AuthToken copy String text_input = "Demo Led 16x32 RGB LED Matrix 123456789"; char str[] PROGMEM = "Demo Led 16x32 RGB LED Matrix 123456789"; int16_t textX = matrix.width(), textMin = sizeof(str) * -12, hue = 0; int count = 0; int color = 0; char buff[40]; int start_receive = 0; void TaskLed( void *pvParameters ); void TaskUart( void *pvParameters ); BLYNK_WRITE(V2) { 37 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử text_input = param.asStr(); text_input.toCharArray(str, 40); textMin = strlen(str) * -12; text_input.toCharArray(str, strlen(str)+1); } BLYNK_WRITE(V3) { color = param.asInt(); } void setup() { Serial.begin(9600); Serial2.begin(9600); Blynk.begin(auth, ssid, password); matrix.begin(); matrix.setTextWrap(false); // Allow text to run off right edge matrix.setTextSize(2); xTaskCreatePinnedToCore( TaskLed , "TaskLed" , 4096 , NULL , , NULL , ARDUINO_RUNNING_CORE); xTaskCreatePinnedToCore( TaskUart , "Uart_ESP32" , 4096 , NULL , , NULL , ARDUINO_RUNNING_CORE); } void loop() { } void TaskLed(void *pvParameters) { (void) pvParameters; for (;;) { 38 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử byte i; Blynk.run(); // Clear background matrix.fillScreen(0); // Draw big scrolly text on top matrix.setTextColor(matrix.ColorHSV(color * 10, 100, 100, true)); if(strlen(str) > 5){ matrix.setCursor(textX, 0); }else{ matrix.setCursor(1, 0); } matrix.print(str); if(strlen(str) > 5){ // Move text left (w/wrap), increase hue if (( textX) < textMin) textX = matrix.width(); } #if !defined( AVR ) vTaskDelay(50); #endif // Update display matrix.swapBuffers(false); } } void TaskUart(void *pvParameters) { (void) pvParameters; for (;;) { receive_uart(); } } void receive_uart() { while (Serial2.available() > 0) { char c = Serial2.read(); Serial.print(c); if(c == '*') { start_receive = 1; } if(c == '#') { 39 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử memset(str, 0, sizeof(str)); for(int i=0; i 5) { matrix.setCursor(textX, 0); } else { matrix.setCursor(1, 0); } matrix.print(str); if (strlen(str) > 5) { // Move text left (w/wrap), increase hue if (( textX) < textMin) textX = matrix.width(); } #if !defined( AVR ) vTaskDelay(50); #endif // Update display matrix.swapBuffers(false); } } void TaskUart(void *pvParameters) { (void) pvParameters; for (;;) { trans(); vTaskDelay(5); } } void trans() { while (Serial2.available() > 0) { char c = Serial2.read(); Serial.print("c = "); Serial.println(c); buff[count] = c; count++; } if (count > 0) { for (int g = 0; g < count; g++) { 43 Họ tên sinh viên Đỗ Văn Thuận nghiệp Đồ án tốt Tên khoa Điện Điện Tử K9 Tên lớp Điện Tử if ((buff[g] == '1') && (buff[g + 1] == ':')) { start_buff_1 = 1; count_1 = 0; } if(start_buff_1 == 1) { buff_1[count_1] = buff[g+2]; count_1++; } if(buff_1[count_1-1] == ',') { memset(str, 0, sizeof(str)); for(int i=0; i