GIỚI THIỆU CHUNG THIẾT KẾ BẢNG QUẢNG CÁO LED SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA 16 MODULE ĐIỀU KHIỂN HIỂN THỊ

Chương 1 : Giới thiệu chung 1.1) Quảng cáo Hàng ngày, dù ở bất cứ đâu chúng ta cũng đều bắt gặp những loại hình quảng cáo khác nhau : trong nhà thì là trên ti vi, đài radio, internet … còn ngoài trời thì là các băng rôn, bảng, biển quảng cáo và thậm chí là cả tờ rơi nữa. Vậy quảng cáo là gì và tại sao lại phải quảng cáo ? Quảng cáo là hình thức tuyên truyền, giới thiệu thông tin về sản phẩm, dịch vụ, công ty hay ý tưởng. Quảng cáo là những nỗ lực nhằm tác động tới hành vi, thói quen mua hàng của người tiêu dùng hay khách hàng bằng cách cung cấp những thông điệp bán hàng theo cách thuyết phục về sản phẩm hay dịch vụ của người bán. Các nhà hàng, công ty, doanh nghiệp … tham gia các hoạt động quảng cáo không ngoài mục đích quảng bá hình ảnh, giới thiệu sản phẩm, dịch vụ, thông tin … của họ để từ đó thu hút được thêm các khách hàng tiềm năng, nâng cao tính cạnh tranh và đem lại nhiều nguồn lợi cho công ty. Một chiến dịch quảng cáo tốt sẽ góp phần tích cực vào sự phát triển của doanh nghiệp vì thế cũng có thể nói rằng, quảng cáo đã, đang và vẫn sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của xã hội loài người hiện nay. Trên thế giới, quảng cáo hiện nay đã phát triển tới những trình độ cao, tuy nhiên ở Việt Nam - do còn nhiều hạn chế - nên đa số các sản phẩm quảng cáo vẫn còn ở trình độ thấp. Các sản phẩm quảng cáo để có thể đến với khách hàng tiềm năng cần phải được truyền tải qua cac hương tiện truyền thông, như: báo in, tạp chí, đài phát thanh, truyền hình, báo điện tử. Các loại hình quảng cáo phổ biến hiện nay : 12  Truyền hình.  Internet.  Báo chí.  Phát thanh.  Quảng cáo trực tuyến.  Quảng cáo qua bưu điện.  Quảng cáo trên các phương tiện vận chuyển.  Quảng cáo qua các trang vàng.  Quảng cáo trên tờ rơi, áp phích, pano hay băng rôn.  Quảng cáo trên bao bì sản phẩm.  Quảng cáo qua các thư gửi trực tiếp.  Quảng cáo truyền miệng.  Quảng cáo bằng đèn LED. 1.2) Bảng led quảng báo Trong các loại hình quảng cáo đề cập đến ở trên thì quảng cáo bằng đèn LED là một loại hình quảng cáo được sử dụng rộng rãi bởi nhiều công ty, cửa hàng bởi tính đơn giản, hiện đại cũng như hữu dụng của nó. Ta hãy cùng tìm hiểu đèn LED là gì, hoạt động ra sao và tại sao nó lại được sử dụng cho mục đích quảng cáo và xu hướng phát triển của quảng cáo bằng đèn LED. 1.2.1) Một số đặc trưng LED (Light Emitting Diode – đi ốt phát quang) là các loại đi ốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như đi ốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N. Hoạt động của LED cũng giống như nhiều loại đi ốt bán dẫn khác : khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn loại n chứa các điện tử tự do thì các lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối N, cùng lúc đó khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và thừa 13 điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và thừa lỗ trống). Ở biên giới hai mặt tiếp giáp, một số điện tử bi lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó). Tùy theo mức năng lượng giải phóng là cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. Thông thường LED có điện thế phân cực thuận cao hơn các loại đi ốt khác khoảng 1,5 đến 3V nhưng điện thế phân cực ngược ở LED lại không cao. Đèn LED có những ứng dụng rất phong phú và rộng rãi : làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, trang trí, làm đèn giao thông, các đèn LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa trong điện tử dân dụng… thậm chí ngày nay người ta đã và đang nghiên cứu đèn LED phát ánh sáng trắng để thay thế cho các thiết bị chiếu sáng thông thường như đèn sợi đốt, đèn neon, đèn compact…Điều này là hoàn toàn có thể và có lẽ là sẽ thành hiện thực trong một tương lai không xa. Đây chắc chắn sẽ là một bước tiến quan trọng trong ngành công nghiệp năng lượng vì hiện tại đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 giờ sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W. Điều này có nghĩa là chúng có thể thắp sáng liên tục trong vòng gần 6 năm. Hơn thế nữa chúng dùng điện áp thấp nên không gây cháy nổ mà tiết kiệm điện hơn nhiều so với bóng đèn khác. Một trong những ứng dụng quan trọng và phổ biến hiện nay của đèn LED chính là trong lĩnh vực quảng cáo : bảng quảng cáo bằng đèn LED. 1.1.2) Quảng cáo bằng led Đèn LED thực sự là có cách đột phá mới trong công nghệ cao nói chung và trong quảng cáo nói riêng. Đó là các bảng hiệu, bảng chỉ dẫn, panel quảng cáo… có sử dụng đèn LED và mạch điện tử để tạo hiệu ứng ánh sáng. Qua tìm hiểu ta thấy nhiều đặc điểm nổi bật của nó như độ bền của nó cao gấp mấy chục lần bóng đèn thường, và lại rất ít hao điện, không gây cháy nổ, an toàn tuyệt đối, chống rung động tốt, đặc biệt là nó vẫn sáng rõ vào ban ngày vì vậy có thể dụng cả những biển 14 quảng cáo trong nhà (indoor) và ngoài trời (outdoor) cho hiệu quả cao cũng như gây sự chú ý đồng thời truyền đạt thông tin đến khách hàng và người đi đường. Bảng điện tử có thông tin thay đổi được còn được gọi là bảng quang báo hay màn hình điện tử LED, có nhiều màu sắc, nhiều cách hiển thị sinh động, dễ dàng thu hút sự chú ý của mọi người. Do dễ dàng thay đổi thông tin trên bảng điện tử nên đây được xem là phương tiện truyền đạt thông tin hiện đại, nhanh chóng. Bảng LED quảng cáo được sử dụng cả indoor, outdoor và semi-outdoor :  Bảng indoor sử dụng tốt trong nhà, không sử dụng ngoài trời được vì không đủ độ sáng và không chịu được mưa nắng.  Bảng outdoor có độ sáng cao, kết cấu chắc chắn, chịu được mưa nắng.  Bảng semi-outdoor có độ sáng cao, sử dụng tốt ngoài trời nhưng chịu mưa nắng kém nên bảng quảng cáo loại này thường được đặt ở dưới mái hiên nhà. Trong lĩnh vực quảng cáo, ứng dụng của đèn LED được thể hiện dưới nhiều hình thức khác nhau như :  Bảng thông tin điện tử chữ chạy Bảng thông tin điện tử là sản phẩm của ngành công nghệ cao với nhiều ưu điểm nổi bật đã trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Điểm nổi bật của bảng thông tin điện tử là khả năng thay đổi thông tin và phương thức trao đổi thông tin. Với nhiều tính năng độc đáo, bảng thông tin điện tử (bảng quang báo, bảng điện tử, bảng LED) luôn thu hút được đông đảo sự chú ý quan sát của nhiều người. Do đó, nó là sản phẩm đắc dụng cho các chương trình quảng cáo, các bản tin chứng khoán, tài chính… Cũng vì tính tiện lợi mà bảng thông tin điện tử được ứng dụng rộng rãi ở nhiều nơi với nhiều mục đích khác nhau như: khách sạn, nhà hàng, trung tâm thương mại, trụ sở công ty, ngân hàng, sân bay, hiệu vàng, sàn giao dịch chứng khoán, giao thông hay tại các cổng trào của các tỉnh và thành phố… 15 Được thiết kế rất khoa học nên bảng thông tin điện tử rất dễ dàng khi sử dụng, có thể điều khiển bằng bàn phím chuyên dụng, bằng nút bấm, điều khiển từ xa hay máy tính… Không những thế, nó còn rất tiện lợi trong sản xuất, lắp đặt. Ngoài ra bảng thông tin điện tử còn có các thuộc tính ưu việt khác như : điện áp thấp, tính ổn định cao, cường độ sáng mạnh, thay đổi nội dung nhanh, dễ dàng, kỹ xảo hiển thị đa dạng.  Biển hiệu, biển vẫy gây chú ý cho khách đi đường. Là loại biển quảng cáo điện tử sử dụng đèn LED siêu sáng được lập trình bằng vi điều khiển tạo nên các hiệu ứng hiển thị khác nhau gây ấn tượng mạnh mẽ và sự chú ý đặc biệt đối với người đi đường.  Bảng thông tin và hình ảnh đồ họa: Là sản phẩm của ngành công nghệ cao với nhiều ưu điểm nổi bật đã trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực cuộc sống. Bảng có khả năng thể hiện đa dạng các hình bằng chữ, logo và các hình ảnh đồ họa. Có thể đặt màu sắc khác nhau cho từng dòng chữ hoặc từng chữ, điều chỉnh được tốc độ kỹ xảo. Là phương thức quảng cáo hình ảnh Logo, giới thiệu về sản phẩm một cách cô đọng súc tích nhất.  Các loại bảng tỷ giá: bảng giá vàng, bảng giá ngoại tệ, bảng tỷ giá ngân hàng… Là bảng thông tin điện tử thiết kế chuyên dụng cho từng ngành (đặc biệt là ngân hàng), sản phẩm được sử dụng rộng rãi ở các sở giao dịch, phòng giao dich…, là phương tiện tốt giúp cho việc trao đổi tỷ giá nhanh, thuận tiện. Bảng có nhiều tính năng dễ sử dụng và thay đổi thông tin qua máy tính.  Bảng quảng cáo màn hình Full Colour : 16 Sản phẩm màn hình Full Colour là dòng sản phẩm mới, ứng dụng những công nghệ khoa học tiên tiến nhất của ngành LED hiện nay. Sản phẩm được ứng dụng trong mọi lĩnh vực của xã hội như văn hóa, truyền thông, thể thao, du lịch.  Màn hình Video Display: Hiển thị nhiều màu sắc, sắc nét trung thực và sống động là sản phẩm chủ yếu phục vụ cho lĩnh vực quảng bá thương hiệu, sản phẩm đa dạng về chủng loại, có thể dùng indoor, outdoor hay semi-outdoor. Sản phẩm có khả năng hiển thị được tất cả các dạng thông tin quảng cáo, trình diễn các hình ảnh động, chiếu một đoạn phim video như một màn hình Ti Vi lớn và còn hơn thế nữa có thể kết nối trực tuyến với mạng máy tính. Sản phẩm cũng được thiết kế để lắp đặt cả trong nhà lẫn ngoài trời.  Bảng thông tin điện tử dùng cho thị trường chứng khoán: Khác với đặc trưng hiển thị LED quảng cáo bình thường, đây là bảng hiển thị thông tin dữ liệu động, thông tin được cập nhật liên tục. Màn hình lớn có thể chia ra thành nhiều vùng để hiển thị theo từng nhóm thông tin chứng khoán như: tên công ty, các tiêu đề và các thông số đấu giá, ảnh logo… Thông tin hiển thị được chia thành các kịch bản chạy song song với nhau trên cùng hoặc khác phân vùng hiển thị. Thông tin chứng khoán được cập nhật một cách tự động lên bảng điện tử. Màu sắc thông tin hiển thị trên bảng điện tử thay đổi theo từng mã chứng khoán và phụ thuộc vào sự tăng giảm giá của mã chứng khoán đó. Điều này giúp cho mọi người theo dõi thông tin chứng khoán một cách dễ dàng hơn. Không chỉ có vậy ngày nay bảng LED quảng cáo còn được ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực khác nữa như : bảng thông tin nghiệp vụ cho ngành du lịch, bưu điện điện tử, ngân hàng điện tử, bảng kết quả xổ số kiến thiết, bảng tỷ số thi 17 đấu thể thao, bảng điện tử dùng cho tín hiệu giao thông… với kiểu dáng phong phú, thiết kế hiện đại và hiệu ứng bắt mắt cho hiệu quả cao trong lĩnh vực quảng cáo. Tuy nhiên, do hạn chế về nhiều mặt cũng như ảnh hưởng của suy thoái kinh tế toàn cầu nên hiện nay ở Việt Nam xuất hiện không nhiều các bảng, biển quảng cáo hiển thị video, nhưng các bảng quảng cáo hiển thị dạng text dùng để giới thiệu, quảng bá thương hiệu hay để hiển thị thông tin về các loại hình dịch vụ, sản phẩm (mức lãi xuất ở ngân hàng, thông tin tại sàn giao dịch chứng khoán, thông tin về thời gian biểu tại sân bay, kết quả các trận bóng …) … thì vẫn đang phát triển mạnh mẽ. Đặc điểm ưu việt của loại hình này là dễ dàng thay đổi, cập nhật nội dung cần hiển thị bằng phần mềm. 1.3) Giới thiệu chung về hệ thống Với mục đích tìm hiểu về cách thiết kế và xây dựng một bảng quảng cáo điện tử bằng đèn LED đơn giản chúng em xây dựng một hệ thống quang báo với sơ đồ khối như sau: 18 Giao tiếp máy tính Điều khiển hiển thị Chốt dữ liệu hàng Khuếch đại công suất hàng Khuếch đại công suất cột Led ma trận Chốt dữ liệu cột Hình 1 - Sơ đồ khối hệ thống Khối giao tiếp với máy tính : có chức năng trao đổi dữ liệu giữa máy tính và vi điều khiển, truyền các dữ liệu như nội dung hiển thị, màu sắc hiển thị, hiệu ứng hiển thị .đến vi điều khiển, đồng thời nhận các dữ liệu đó tại vi điều khiển để có thể điều khiển hiển thị như mong muốn. Do đó, khối này khi thực hiện gồm có một phần mềm sử dụng trên máy tính có chức năng giao tiếp với người dùng để chọn các thông số cần truyền tới vi điều khiển và một số thủ tục để nhận dữ liệu tại vi điều khiển. Các dữ liệu này sẽ được khối điều khiển hiển thị xử lý để có thể điều khiển ma trận LED hiển thị nội dung cũng như hiệu ứng mong muốn. 19 Khối điều khiển hiển thị : có chức năng xử lý các dữ liệu mà máy tính truyền tới để tạo ra các dữ liệu về mức logic cần cấp cho các led trong từng cột đồng thời điều khiển quá trình cấp nguồn cho led ma trận . Khối này được xây dựng bằng các thủ tục xử lý dữ liệu trên vi điều khiển . Khi nhận được dữ liệu về chuỗi ký tự cần hiển thị thì khối này sẽ tạo dữ liệu về mức logic cần cấp cho led ma trận. Khi nhận được dữ liệu về màu sắc, hiệu ứng hiển thị thì khối này sẽ xác định thủ tục gửi dữ liệu cho các khối chốt dữ liệu hàng và cột. Khối chốt dữ liệu hàng : có chức năng chốt các giá trị logic cấp nguồn cho các hàng của ma trận. Khối này gồm một chuỗi các bộ 74HC595 mắc nối tiếp. Dữ liệu về mức logic của các hàng và tín hiệu báo chốt dữ liệu sẽ được khối điều khiển hiển thị gửi đến. Các dữ liệu này sẽ được chốt lại tại đầu ra của khối cho đến khi dữ liệu mới được yêu cầu chốt. Khối chốt dữ liệu cột : có chức năng chốt các giá trị logic cấp nguồn cho các cột của ma trận. Khối này được thực hiện bằng cách sử dụng IC 74HC138. Dữ liệu về mức logic của các cột sẽ được khối điều khiển hiển thị gửi đến phù hợp với dữ liệu của các hàng để có thể hiển thị đúng như mong muốn. Các dữ liệu này sẽ được chốt lại tại đầu ra của khối cho dến khi dữ liệu mới được yêu cầu chốt. Khối khuếch đại công suất hàng : có chức năng đảm bảo cấp đủ nguồn cho các hàng của led ma trận, đồng thời hạn chế dòng chạy qua các chân của các IC chốt dữ liệu hàng. Để đảm bảo chức năng này khối này gồm các IC ULN2803 mắc nối tiếp với các IC 74HC595. Khối khuếch đại công suất cột : có chức năng đảm bảo cấp đủ nguồn cho các cột của led ma trận, đồng thời hạn chế dòng chạy qua các chân của các IC chốt dữ liệu cột. Để đảm bảo chức năng này khối được xây dựng gồm các transistor B562. Cực B của các transistor được điều khiển bởi IC 74HC138. 20 Chương 2 : Giới thiệu về vi điều khiển AVR Atmega16 2.1) Giới thiệu về vi điều khiển họ AVR 2.1.1) Một số đặc trưng Đây là loại vi điều khiển 8 bit, xử lý nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp. AVR [6] có cấu trúc RISC với :  131 lệnh, hầu hết các lệnh thực thi trong một chu kỳ xung nhịp.  32 x 8 thanh ghi đa dụng  Full static operation 21 . các transistor được điều khiển bởi IC 74HC138. 20 Chương 2 : Giới thiệu về vi điều khiển AVR Atmega1 6 2.1) Giới thiệu về vi điều khiển họ AVR 2.1.1) Một. truyền tới vi điều khiển và một số thủ tục để nhận dữ liệu tại vi điều khiển. Các dữ liệu này sẽ được khối điều khiển hiển thị xử lý để có thể điều khiển ma