đồ án điều khiển module Led matrix toàn tập

GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 1 Lời giới thiệu Trong những năm gần đây với sự tiến bô vượt bậc của Kỹ thuật và Công nghệ, các nước phát triển đã cho ra đời các loại LED (điot-phát quang) có cường độ sáng cáo cũng như màu sắc đa dạng phong phú có thể phổ được toàn bộ quang phổ của ánh sáng tự nhiên. Cùng với đó là sự ra đời của tổ hợp LED matrix (module) giúp cho mọi công việc đươc dễ dàng hơn. Module LED matrix có thể đễ dàng lắp đặt với mọi kích thước cũng như đáp ứng được những yêu cầu cao về thẩm mĩ. Thời đại kinh tế phát triển kèm theo nhu cầu quảng cáo và yêu cầu “khó tính” từ những khách hàng mà Module LED matrix đã phát triển theo những nhu cầu đó. Những con đường có những tấm biển báo hướng dẫn cho tài xế, nhà kinh doanh muốn cập nhật thông tin cho khách hàng liên tục, những tiệm vàng hay ngân hàng liên tục thay đổi tỉ giá, các trung tâm chứng khoán luôn cập nhật thông tin cổ phiếu hay đến những sân khấu âm nhạc lớn cũng dùng nó để trang trí hay dùng nó như một màn hình lớn …do đó Module LED matrix phát triển ngày một tinh xảo hơn với nhiều mức mẫu mã cho khách hàng lựa chọn từ mục đích quang báo đến những mục đích cần độ phân giải cao như trình chiếu. Qua quá trình tìm hiểu chúng tôi thấy đây là một đề tài hay và mới lạ đối với sinh viên trường Cao Đẳng Công Thương nên chúng tôi đã quyết định thực hiện đồ án về “Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module LED matrix” với mục đích giúp cho sinh viên hiểu thêm về một ứng dụng của công nghệ hiện nay. Trong thời gian thực hiện đề tài này do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian còn hạn chế nên đề tài của chúng tôi có nhiều sai sót, vì vậy chúng tôi kính mong được quý thầy cô cùng mọi người thông cảm và đóng góp ý kiên để cho đề tài chúng tôi được ngày một hoàn thiện hơn. Xin cảm ơn! Nhóm thực hiện đề tài. GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 2 MỤC LỤC Lời giới thiệu 1 Mục lục 2 Lời cảm ơn 4 Lời nhận xét của Giáo viên hướng dẫn 5 Lời nhận xét của giáo viên phản biện 6 Phần A: Giới thiệu 8 1. Module Led matrix 8 1.1. Led đơn 8 1.2. Module led matrix 9 1.3. Cấu tạo của Module led matrix 12 1.3.1. Sơ đồ khối 12 1.3.2. Sơ đồ dịch dữ liệu 12 1.3.3. IC74HC595 12 1.3.4. IC74HC245 14 1.3.5. IC74HC138 14 1.3.6. IC74HC04 15 2. Nguồn 5V-40A 15 2.1. Sơ đồ khối của mạch nguồn 17 2.2. IC nguồn xung UC3844 17 2.3. IC ổn áp dương 7805 19 3. CPU điều khiển EX-50 19 3.1. Giới thiệu về CPU EX-50 19 3.2. Vi xử lý ARM GD32F103 20 3.3. Hướng dẫn sử dụng 21 4. Cổng kết nối RS232 22 Phần B: Thiết kế và thi công phần cứng 25 1. Tính toán và thiết kế 25 GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 3 2. Ghép Module 26 3. Kết nối mạch với CPU điều khiển 28 Phần C: Phần mềm điều khiển 31 1. Cài đặt Driver cho RS232 31 2. Cài đặt phần mềm LED Center V8.0.1 35 3. Cài đặt thông số cho bản tin 39 3.1. Cài đặt thông số 39 3.2. Cài đặt miền hiển thị 41 3.3. Cài đặt hiển thị 42 3.4. Xóa chương trình 46 3.5. Gửi chương trình 46 3.6. Cài đặt thời gian 49 3.7. Cài đặt thời gian nghỉ 50 3.8. Xóa dữ liệu trong CPU 50 Phần D: Tài liệu tham khảo 52 Danh sách sinh viên thực hiện đồ án 53 GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 4 Lời cảm ơn Để đề tài “Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module LED matrix” được hoàn thành, ngoài sự nỗ lực của các thành viên trong nhóm thì nhóm chúng tôi đã nhận đươc sự giúp đỡ quý báu từ gia đình, nhà trường, quý thầy cô và bạn bè. -Thầy Đào Thành Sung, thầy trực tiếp hướng dẫn đề tài, đã tận tình chỉ dẫn chúng tối trong suốt quá trình thực hiện đề tài để từ đó đã giúp cho nhóm đồ án có được những kinh ngiệm quý báu. -Quý thầy cô khoa Điện- Điên tử. -Gia đình chúng tôi đã giúp đỡ tinh thần và vật chất trong những lúc chúng tôi khó khăn nhất. -Tập thể lớp cùng các bạn sinh viên trường Cao Đẳng Công Thương. Xin chân thành cảm ơn tất cả vì đã tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn thành đồ án đúng thời gian. Xin chân thành cảm ơn ! Nhóm thực hiện đề tài. GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 5 Lời nhận xét của GVHD TP. HCM , ngày tháng năm 2014 Chữ ký của giáo viên GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 6 Lời nhận xét của GVPB GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 7 TP. HCM , ngày tháng năm 2014 Chữ ký của giáo viên GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 8 Phần A : Giới Thiệu 1. Module led matrix: 1.1. Led đơn. Bộ phận chính của một đèn led là hai lớp bán dẫn loại P và loại N đặt tiếp xúc với nhau. Kích thước của các lớp bán dẫn này rất nhỏ, chỉ cỡ vài phần trăm milimet. Do vậy công nghệ chế tạo đèn led cũng đòi hỏi tương đối cao. Dưới đây là cấu tạo bên trong của 1 con led đơn thông thường. Lớp bán dẫn được vẽ phóng đại lên để cho ta dễ hình dung. Thực tế việc nối điện cực cho các lớp bán dẫn này rất khó vì kích thước rất nhỏ. Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng nhựa trong suốt hoặc có thể pha thêm chất màu. Lớp vỏ này có tác dụng làm giá đỡ, bảo vệ kết cấu của đèn đông thời phần chóp cầu phía trên có tác dụng hội tụ hướng ánh sáng phát ra. Vì cấu tạo phần bán dẫn và dây nối bên trong rất nhỏ nên nếu chúng ta tác động lực quá mạnh vào chân điện cực của đèn led có thể gây phá vỡ kết cấu và có thể làm hỏng đèn. GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 9 1.2. Module led matrix: Là một khối cấu trúc được tổ hợp từ những led đơn sắc được sắp xếp với nhau theo từng hàng và từng cột với một khoảng cách được quy định trước nên được gọi là Led matrix. Cách tính bòng đèn led trên một biển quảng cáo rất đơn giản Ví dụ:Một biển quảng cáo led ma trận có 100 cột và 32 hàng ta sẽ có 3200 bóng đèn led. Hay màn hình của điện thoại đời thấp có đến 68 hàng và 98 cột tức là có tới hơn 6664 bóng hoặc màn hình điện thoại full màu có tới 854 hàng và 480 cột tức là có hơn 409k bóng quả là quá nhiều và đó chính là tập hợp những điểm rời rạc được ghép lại. Màn hình led ma trận cũng vậy, đã có những màn hình led full color có thể trình chiếu videos không kém những loại màn hình nào khác đặc biệt màn hình led có ưu thế hơn là có thể để ngoài trời và độ sáng mạnh rõ nét. Hiện nay có nhiều loại led ma trận được sản xuất để đáp ứng nhu cầu của của ngành quảng cáo. Có loại đơn sắc, đa sắc, full color, loại phân giải cao, phân giải thấp, loại dùng trong nhà, loại dùng ngoài trời Led đơn sắc thì mỗi điểm ảnh chỉ có 1 bóng led loại 1 màu (đỏ, xanh, vàng ). Ma trận led đa sắc mỗi điểm ảnh có thể có 2 hoặc 3 bóng led có màu khác nhau. Những led màu khác nhau khi sáng ở gần nhau sẽ pha trộn tạo thành các màu sắc khác nhau. Ví dụ: Màu xanh để gần màu đỏ mắt ta sẽ thấy đó là màu vàng. Còn led full color thì mỗi điểm ảnh sẽ có 3 màu cơ bản: đỏ, lục, lam. Việc pha trộn các màu này với mức độ khác nhau sẽ tạo ra hàng triệu màu sắc khác nhau. Hiện nay các ma trận led được sản xuất thành các modul với kích thước được quy định sẵn. Trên thị trường hiện nay có bán rất nhiều loại module khác nhau . Ví dụ: Loại led đơn sắc P10, mỗi modul có 16 hàng và 32 cột. Khoảng cách điểm ảnh của Module P10 là 10mm. Do vậy Module P10 có kích thước là 16x32cm. Dưới đây sẽ là một vài loại Module thông dụng. GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 10 LED MODULE P7.62 INDOOR DOUBLE COLOR THÔNG SỐ KỸ THUẬT Kích thước module 488mm x 244mm Kích thước điểm ảnh (pixel) 5mm Mật độ điểm ảnh 17222 điểm/m2 Cấu hình điểm ảnh (pixel) SMD5050 2 in 1 1R1G Độ phân giải W:64 điểm * H: 32 điểm Khoảng cách nhìn tốt nhất 10 - 100m Nhiệt độ làm việc thích hợp -20º > 60º Cường độ sáng 2000 - 2500 cd/m2 Độ ẩm cho phép 10% > 95% MTBF ≥10.000 giờ Tuổi thọ ≥100.000 giờ Module được sử dụng - Trong nhà - Không chịu nước Điều khiển Thông qua máy tính Góc nhìn ngang 120º Góc nhìn thẳng 110º Thời gian bảo hành 1 năm Chứng chỉ CO, CQ LED MODULE P10 SEMI OUTDOOR THÔNG SỐ KỸ THUẬT Kích thước module 320mm x 160mm Kích thước điểm ảnh (pixel) 10mm Mật độ điểm ảnh 10.000 điểm/m2 Cấu hình điểm ảnh (pixel) 1R ( một màu đỏ ) Độ phân giải W:32 điểm * H: 16 điểm Khoảng cách nhìn tốt nhất 10 - 100m Nhiệt độ làm việc thích hợp 20º > 80º Cường độ sáng 2500 - 3000 cd/m2 Độ ẩm cho phép 10% > 95% MTBF ≥10.000 giờ Tuổi thọ ≥100.000 giờ Module được sử dụng - Trong nhà, dưới mái hiên - Không chịu nước Điều khiển Thông qua máy tính Góc nhìn ngang 120º Góc nhìn thẳng 110º Thời gian bảo hành 1 năm Chứng chỉ CO, CQ [...]... chịu nước Điều khiển Thông qua máy tính Góc nhìn ngang 120º Góc nhìn thẳng 110º Thời gian bảo hành 1 năm Chứng chỉ CO, CQ Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 11 GVHD: Đào Thành Sung Trên đây là một số loại Module led matrix thông dụng, ngoài ra trên thị trường còn bán nhiều loại Module khác nữa như p3.37, p4, p4.75, p5, p6 1.3 Cấu tạo của Module led matrix 1.3.1 Sơ đồ khối 1.3.2... 4 Sau đó đưa qua ic điều khiển để điều khiển nguồn ra ,tín hiệu điều khiển dùng để điều khiển ic ,nguồn phụ là nguồn cung cấp cho ic đảm bảo ic hoạt động bình thường 2.2 IC nguồn xung UC3844 Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 17 GVHD: Đào Thành Sung Chức năng các chân của UC3844 Chân 1: Chân bù tổn hao sai lệch ngõ ra Chân 2: Chân điện áp hồi tiếp Chân 3: So sánh dòng để thực hiện... định mức là 1A 78HXX: Dòng điện danh định mức là 5A 3 CPU điều khiển EX-50 3.1 Giới thiệu về CPU EX-50 Trên thị trường chúng ta thấy có rất nhiều các loại CPU để điều khiển cho bảng Module led matrix CPU EX-50 là một sản phẩm của công ty BIOS LED thuộc Trung Quốc Dưới đây là hình ảnh về dòng CPU này Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 19 GVHD: Đào Thành Sung CPU EX-50 quản lý được số... chiều với chiều của Module Gắn BUS theo thứ tự từ trên xuống và gắn đúng với chiều từ 1 12 Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 21 GVHD: Đào Thành Sung 4 Cổng kết nối RS-232 Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 22 GVHD: Đào Thành Sung Ngày nay các thiết bị đo lường, điều khiển đều phải giao tiếp với máy tính để quan sát thông số và chế độ hoạt động của thiết bị... lại các thông số cho cổng COM lần nữa 2 Cài đặt phần mềm LED Center V8.0.1 Sau khi đưa đĩa CD vào trong máy chúng ta bắt đầu cài đặt chương trình Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 35 GVHD: Đào Thành Sung Sau khi đồng ý cho chương trình cài đặt thì Click vào “OK” và tiếp tục Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 36 ... trên Module Về phần nguồn cho Module thì thông thường tất cả các Module đều sử dụng nguồn điện áp 5VDC, nên khi kết nối chúng ta nối song song với nhau Về dòng thì thông thường Module 1 màu hay 3 màu đều có dòng 5A nhưng trên thực tế thì ít khi chúng ta sử dụng hết tất cả các bóng led của Module, vì vậy 1 nguồn tổ ong 5V-40A có thể sử dụng cho 10-1 2Module Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led. .. dòng BX thì có phần mềm Led show TW; CPU dòng C, E thì có phần mềm LedCenter M; CPU dòng EX thì có phần mềm LED Center V… Vì vậy khi muốn thực hiện một bảng Module thì chúng ta nên tính đến sử dụng dòng CPU của hãng nào để vừa sử dụng hết công suất lại tiết kiệm và tiện dụng Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 30 GVHD: Đào Thành Sung Phần C:Phần mềm điều khiển 1 Cài đặt Driver cho... sẽ hiển thị như hình dưới Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 31 GVHD: Đào Thành Sung Sau khi cài đặt xong chúng ta vào “Device Manager” để điều chỉnh cổng COM Chúng ta có thể mở bằng  Mở hộp thoại “Run “ lên gõ vào “ devmgmt.msx” sau đó “ Enter”  Hoặc Click chuột phải vào “My Computer” chọn “Manager” Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 32 GVHD: Đào Thành... tính thì chúng ta phải kết nối như sau : Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 23 GVHD: Đào Thành Sung Để dữ liệu được truyền đi tốt thì chúng ta nên mua loại đảm bảo và sử dụng được trên hệ điều hành mà máy tính đang sử dụng Dưới đây là một mạch được ứng dụng rộng rãi trong cổng giao tiếp RS232: Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 24 GVHD: Đào Thành Sung Phần B:Thiết... 32 GVHD: Đào Thành Sung Sau đó sẽ hiện lên hộp thoại “Computer managerment” , click vào “Device Manager” Tiếp theo chúng ta làm như hình Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 33 GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 34 GVHD: Đào Thành Sung Ở đây tùy vào mỗi máy có cổng COM trống mà chúng ta lựa chọn cho phù hợp Sau khi chọn xong chúng ta “OK” . 6 Phần A: Giới thiệu 8 1. Module Led matrix 8 1.1. Led đơn 8 1.2. Module led matrix 9 1.3. Cấu tạo của Module led matrix 12 1.3.1. Sơ đồ khối 12 1.3.2. Sơ đồ dịch dữ liệu 12 1.3.3. IC74HC595. Tính toán và thiết kế 25 GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 3 2. Ghép Module 26 3. Kết nối mạch với CPU điều khiển 28 Phần C: Phần mềm điều khiển. viên thực hiện đồ án 53 GVHD: Đào Thành Sung Đồ án: Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module Led matrix 4 Lời cảm ơn Để đề tài “Nghiên cứu bảng quảng cáo dùng Module LED matrix được