TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 13 tháng 7 năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Đào Văn Đông

MSSV: 14141067

Trương Hữu Thắng

MSSV: 14141295

Chuyên ngành:

Điện Tử Công Nghiệp

Mã ngành:

141

Hệ đào tạo:


 Nội dung 6: Viết báo cáo các nội dung đã thực hiện.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

06/03/2018

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/07/2018
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS. Nguyễn Đình Phú

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 13 tháng 3 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Đào VănĐông

Lớp: 14141DT2B

MSSV:14141067


-

Tìm hiểu các hệ thống quang báo
trong thực tế.

2
(26/3 – 1/4)

-

Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của
các module LED

-

Tìm hiểu cách lập trình ứng dụng
trên điện thoại, máy tính, cách thiết
kế web server.

-

Thiết kế sơ đồ khối cho sản phầm,
giải thích vai trò và chức năng của

3
(2/4 – 8/3)

các khối.
-


Thi công mạch, xây dụng mô hình
sản phẩm.

6
(23/4 – 29/4)

-

Viết chương trình điều khiển.

-

Lập trình ứng dụng trên windows,
điện thoại.

-

Lập trình và thiết kế web server

-

Thi công mạch, xây dụng mô hình
sản phẩm.

7
(30/4 – 6/5)

-


(14/4 – 20/5)

-

Lắp ghép mô hình.

-

Tiến hành chạy thử nghiệm, sửa lỗi
chương trình điều khiển.

10
(21/5 – 27/5)

11
(28/5 – 3/6)

Hoàn thiện, kiểm tra và theo dõi
hoạt động mô hình sản phẩm.

-

sửa lỗi chương trình điều khiển.

-

Hoàn thiện, kiểm tra và theo dõi
hoạt động mô hình sản phẩm.

-

-

In báo cáo.

-

Nộp báo cáo hoàn thiện.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là công trình do bản thân nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu
trước đó và dưới sự hướng dẫn của ThS.Nguyễn Đình Phú. Các số liệu trong đề tài
được nhóm thu thập và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác.
Người thực hiện đề tài:
Trương Hữu Thắng

Đào Văn Đông


LỜI CẢM ƠN
Sau hơn một thời gian thực hiện, nhóm đã may mắn hoàn thành được đề tài
“THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG QUANG BÁO”, để có thể đạt được thành quả trên ngoài
sự cố gắng của từng thành viên trong nhóm còn có sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè,
các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử. Nhóm thực hiện xin chân thành gửi lời cảm
ơn đến:
Thầy Nguyễn Đình Phú là người trực tiếp hướng dẫn nhóm trong suốt quá
trình thực hiện. Cảm ơn Thầy đã giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ
các thiết bị và góp ý đưa ra hướng giải quyết mỗi khi nhóm gặp khó khăn.


MỤC TIÊU .................................................................................................1

1.3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................2

1.4

GIỚI HẠN ..................................................................................................2

1.5

BỐ CỤC .....................................................................................................2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................6
2.1

PANEL LED RGB .....................................................................................6

2.1.1

Giới Thiệu...................................................................................................6

2.1.2

Nguyên Lý Hoạt Động ...............................................................................7

2.1.3


2.5.1

Giới Thiệu IC SSF4953 ............................................................................17

2.5.2

Nguyên Lý Hoạt Động .............................................................................18

2.6

TÌM HIỂU KIT RASPBERRY PI 3.........................................................18


2.6.1

Giới Thiệu.................................................................................................18

2.6.2

Phần Cứng Raspberry Pi3 ........................................................................19

2.7

ARDUINO MEGA 2560 ..........................................................................22

2.7.1

Giới Thiệu Arduino ..................................................................................22

2.7.2


2.11

MODULE SIM 900A ...............................................................................30

2.11.1

Giới Thiệu.................................................................................................30

2.12

MODULE BLUETOOTH ........................................................................31

2.12.1

Giới Thiệu.................................................................................................31

2.13

CHUẨN GIAO TIẾP UART ...................................................................33

2.13.1

Giới Thiệu Uart ........................................................................................33

2.13.2

Các Thông Số Uart ...................................................................................34

2.14


2.16.3

FRAMEBUFFER .....................................................................................40

2.16.4

Mặt Phẳng Bit (Bit Plane) ........................................................................42

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .........................................................43
3.1

GIỚI THIỆU .............................................................................................43

3.2

CÁC HỆ THỐNG MÀN HÌNH TRONG THỰC TẾ ..............................43


3.3

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG .............................................49

3.3.1

Thiết Kế Sơ Đồ Khối Hệ Thống...............................................................49

3.3.2

Tính Toán Và Thiết Kế Mạch ..................................................................50

4.4.1

Lưu Đồ Giải Thuật ...................................................................................79

4.4.2

Phần Mềm Lập Trình Vi Điều Khiển .......................................................91

4.4.3

Cài Đặt Hệ Điều Hành Cho Raspberry Pi3 ..............................................98

4.5

LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG .....................................................................111

4.5.1

Một Số Hàm Trong Thư Viện Led Matrix .............................................111

4.5.2

Chương Trình Hiển Thị Hình Ảnh .........................................................116

4.5.3

Chương Trình Con Đọc Ảnh ..................................................................119

4.5.4



5.2.1

Giao Diện Web .......................................................................................128

5.2.2

Giao Diện App Windows .......................................................................136

5.2.3

Giao Diện App Android .........................................................................138

5.2.4

Kết Quả Mạch Thực Tế ..........................................................................141

5.3

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ................................................................145


5.3.1

Nhận Xét Kết Quả Đạt Được .................................................................145

5.3.2

Đánh Giá Kết Quả ..................................................................................146


Hình 2. 13: Cấu tạo bên trong IC SSF4953. .............................................................18
Hình 2. 14: Kit Raspberry Pi 3 model. ......................................................................19
Hình 2. 15: Raspberry Pi 3 model B. ........................................................................20
Hình 2. 16: Chip BMC43438 Broadcom (Wireless radio). ......................................20
Hình 2. 17: Chíp hệ thống Broadcom BCM2837 (SoC). ..........................................21
Hình 2. 18: Chíp USB SMSC LAN9514. .................................................................21
Hình 2. 19: Cấu tạo GPIO Raspberry pi 3. ...............................................................22
Hình 2. 20: Arduino Mega 2560. ..............................................................................23
Hình 2. 21: Sơ đồ chân ESP8266 NODEMCU.........................................................24
Hình 2. 22: Sơ đồ chân của cảm biến DHT11. .........................................................25
Hình 2. 23: Hình ảnh module DHT11 thực tế...........................................................25
Hình 2. 24: Sơ ĐỒ chân IC DS1307. ........................................................................27
Hình 2. 25: Cấu trúc bên trong DS13B07. ................................................................28
Hình 2. 26: Tổ chức thanh ghi thời gian và bộ nhớ DS13B07. ................................28
Hình 2. 27: RTC DS13B07 tích hợp chuẩn I2C. ......................................................30
Hình 2. 28: Sơ đồ chân module RTC DS13B07. ......................................................30
Hình 2. 29: Module SIM900A. .................................................................................31
Hình 2. 30: Kết nối giữa module Sim900A và vi điều khiển. ..................................31


Hình 2. 31: Sơ đồ chân module Bluetooth HC-05/HC-06. .......................................32
Hình 2. 32: Kết nối module Bluetooth với vi điều khiển. .........................................33
Hình 2. 33: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ. ....................................................33
Hình 2. 34: Khung truyền dữ liệu của chuẩn giao tiếp UART. ................................34
Hình 2. 35: Hệ thống các thiết bị giao tiếp theo chuẩn I2C. .....................................35
Hình 2. 36: Giản đồ truyền nhận I2C. .......................................................................36
Hình 2. 37: Sơ đồ kết nối dây theo chuẩn truyền một dây. .......................................37
Hình 2. 38: Tạo xung reset và kiểm tra sự hiện diện của cảm biến. .........................37
Hình 2. 39: Đọc giá trị bit 0. .....................................................................................38
Hình 2. 40: Đọc giá trị bit 1. .....................................................................................38

Hình 3. 24: Kết nối arduino mega và module SIM900A. .........................................64
Hình 3. 25: Giao tiếp giữa Arduino Mega và ESP8266............................................66
Hình 3. 26: Sơ đồ nguyên lý khối thu thập và xử lý dữ liệu. ....................................67
Hình 3. 27: Sơ đồ chân AMS1117. ...........................................................................68
Hình 3. 28: Sơ đồ kết nối IC AMS1117....................................................................69
Hình 3. 29: Nguồn tổ ong 5VDC - 40A. ...................................................................69
Hình 3. 30: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. ...................................................................70
Hình 4. 1: Sơ đồ đi dây đã phủ đồng khối thu thập và xử lý dữ liệu. .......................72
Hình 4. 2: Hình dạng 3D khối thu thập và xử lý dữ liệu. .........................................72
Hình 4. 3: Sơ đồ đi dây mạch đệm ngõ ra. ................................................................73
Hình 4. 4: Sơ đồ 3D mạch đệm ngõ ra. .....................................................................73
Hình 4. 5: Kích thước khung đỡ................................................................................74
Hình 4. 6: Bố trí các khối ở mặt sau khung. .............................................................75
Hình 4. 7: Lắp ráp các module lên bo mạch khối thu thập và xử lý dữ liệu. ...........76
Hình 4. 8: Lắp ráp mạch đệm. ...................................................................................76
Hình 4. 9: Các khối được cố định trên tấm mica. .....................................................77
Hình 4. 10: Mặt trước của sản phẩm. ........................................................................78
Hình 4. 11: Mặt sau của sản phẩm. ...........................................................................78
Hình 4. 12: Lưu đồ truyền nhận dữ liệu trong esp8266. ...........................................81
Hình 4. 13: Lưu đồ nhận dữ liệu từ esp trên server. .................................................82
Hình 4. 14: Lưu đồ truyền, nhận dữ liệu từ arduino mega 2560. .............................84
Hình 4. 15: Lưu đồ các chức năng quản lý tin nhắn. ................................................85
Hình 4. 16: Lưu đồ chương trình con thêm tin nhắn. ...............................................86
Hình 4. 17: Lưu đồ chức năng xóa tin nhắn. .............................................................87
Hình 4. 18: Lưu đồ chức năng sửa tin nhắn. .............................................................88
Hình 4. 19: Lưu đồ chức năng hiển thị nội dung từ web lên màn hình. ...................89


Hình 4. 20: Lưu đồ chức năng cài đặt. ......................................................................90
Hình 4. 21: Quy trình làm việc của aruduino. ...........................................................91



Hình 4. 52: Lưu đồ xử lý video. ..............................................................................123
Hình 4. 53: Giao diện trang web điều khiển. ..........................................................125
Hình 4. 54: Giao diện chính ứng dụng Android. ....................................................126
Hình 4. 55: Giao diện nhập tin nhắn ứng dụng android. .........................................126
Hình 4. 56: Giao diện ứng dụng trên windows. ......................................................127
Hình 5. 1: Giao diện đầu tiên sau khi truy cập. .......................................................129
Hình 5. 2: Giao diện quản ký tin nhắn. ...................................................................130
Hình 5. 3: Tin nhẵn mới được lưu vào cơ sở dữ liệu. .............................................131
Hình 5. 4: Xóa một tin nhắn. ...................................................................................132
Hình 5. 5: Hiển thị một bản tin lên màn hình. ........................................................132
Hình 5. 6: Giao diện chỉnh sửa tin nhắn. ................................................................133
Hình 5. 7: Màn hình tab cài đặt. ..............................................................................134
Hình 5. 8: Tab quản lý hình ảnh..............................................................................135
Hình 5. 9: Giao diện tab quản lý video. ..................................................................136
Hình 5. 10: Giao diện đăng nhập trên window. ......................................................136
Hình 5. 11: Giao diện chính sau khi đăng nhập. .....................................................137
Hình 5. 12: Các thiết lập cho ứng dụng trên windows. ...........................................137
Hình 5. 13: Ứng dụng windows sau khi thiết lập....................................................138
Hình 5. 14: Trang đăng nhập ứng dụng android. ....................................................138
Hình 5. 15: Giao diện điều khiển chính. .................................................................139
Hình 5. 16: Cho phép kết nối bluetooth. .................................................................139
Hình 5. 17: Tắt Bluetooth trên điện thoại. ..............................................................139
Hình 5. 18: Kết nối Bluetooth với mô hình ............................................................140
Hình 5. 19: Giao diện kết nối thành công. ..............................................................140
Hình 5. 20: Gửi tin nhắn tới màn hình bằng điện thoại. .........................................141
Hình 5. 21: Mặt sau sản phẩm.................................................................................141
Hình 5. 22: Mặt trước sản phẩm. ............................................................................142
Hình 5. 23: Màn hình hiển thị chế độ text, đồng hồ kim. .......................................143

Hiện nay, nhu cầu sử dụng màn hình LED để hiển thị thông tin, thông báo hay
quảng cáo là rất lớn, đặc biệt là ở những nơi công cộng như bệnh viện, trường học,
ủy ban hay các sân vận động… Nắm bắt được nhu cầu đó, rất nhiều loại màn hình
LED từ đơn giản tới phức tạp, đa dạng về kích thước, chủng loại đã ra đời nhằm phục
vụ nhu cầu thông tin tốt hơn. So với các loại màn hình khác thì màn hình LED có các
ưu thế như: giá trị thẩm mỹ cao, độ bền, giá thành thấp, phục vụ được nhiều nhu cầu
hơn, đơn giản trong khâu lắp đặt và vận hành.
Màn hình LED hiện nay rất đa dạng, được phân biệt dựa vào các yếu tố như:
mật độ điểm ảnh, kích thước, độ phân giải, chất liệu, độ sáng… Module matrix RGB
P5 là sự liên kết của các LED RGB theo một tổ chức thống nhất và kết hợp với 1 số
IC chuyên dùng để điều khiển xuất dữ liệu dễ dàng cho người sử dụng, khoảng cách
của các LED với nhau là 5mm, vì vậy P5 thường được sử dụng trong việc hiển thị
hình ảnh trang trí nội thất, làm màn hình trình chiếu video phục vụ cho các sự kiện
lớn hoặc cho các đơn vị cá nhân, tổ chức dùng để quảng cáo hình ảnh cho đơn vị của
mình.
Một bảng quang báo sử dụng LED P5 với kích thước lớn, hiển thị được nhiều
nội dung hơn hứa hẹn sẽ là sản phẩm thực tế có tính ứng dụng cao, có thể lắp đặt ở
nhiều nơi, đáp ứng tốt nhu cầu thông tin, giải trí của con người.
Với mục đích muốn tiếp cận với các công nghệ đang phát triển trên, nhóm
thực hiện đồ án với mong muốn chế tạo ra mô hình sản phầm quang báo được điều
khiển bằng máy tính nhúng. Sản phẩm bao gồm màn hình hiển thị, hệ thống điều
khiển mở rộng trên website, trên điện thoại và trên máy tính xách tay. Trong đó:
 Màn hình hiển thị có kích thước 64cm x 64cm, có độ phân giải 128 x 128 điểm
ảnh, được ghép từ 8 tấm module LED P5. Màn hình có thể hiển thị được chế
độ Text, chế độ hình ảnh, chế độ chiếu video.
 Ở chế độ text, màn hình hiển thị đồng hồ số hoặc đồng hồ kim, thông số nhiệt
độ và độ ẩm được cảm biến đo tại nơi đặt sản phẩm. Người dùng có thể gửi
tin nhắn thông báo, tùy chọn màu sắc và cỡ chữ trên màn hình hiển thị.
 Ở chế độ chiếu hình ảnh, màn hình hiển thị hình ảnh do người dùng chọn thông
qua giao diện điều khiển trên website.

mật độ điểm ảnh, kích thước, độ phân giải, chất liệu, độ sáng… Module matrix RGB
P5 là sự liên kết của các LED RGB theo một tổ chức thống nhất và kết hợp với 1 số
IC chuyên dùng để điều khiển xuất dữ liệu dễ dàng cho người sử dụng, khoảng cách
của các LED với nhau là 5mm, vì vậy P5 thường được sử dụng trong việc hiển thị
hình ảnh trang trí nội thất, làm màn hình trình chiếu video phục vụ cho các sự kiện
lớn hoặc cho các đơn vị cá nhân, tổ chức dùng để quảng cáo hình ảnh cho đơn vị của
mình.
Một bảng quang báo sử dụng LED P5 với kích thước lớn, hiển thị được nhiều
nội dung hơn hứa hẹn sẽ là sản phẩm thực tế có tính ứng dụng cao, có thể lắp đặt ở
nhiều nơi, đáp ứng tốt nhu cầu thông tin, giải trí của con người.

1.2

MỤC TIÊU
 Tìm hiểu phương pháp xử lý dữ liệu trên board LED P5.
 Hiển thị các thông báo từ internet, tin nhắn và ứng dụng trên điện thoại lên
bảng LED.
 Xây dụng một website có tác dụng hiển thị và cập nhật các thông số cài đặt
cho bảng LED.
 Hiển thị và cập nhật thời gian, nhiệt độ, độ ẩm một cách nhanh chóng thông
qua mạng internet.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
 Kiểm soát được các yếu tố môi trường trong quá trình vận hành. Hạn chế các
vấn đề phát sinh, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm.


BỐ CỤC
Đề tài “Thiết kế và thi công quang báo” được trình bày với bố cục như sau:
 Chương 1: Tổng Quan
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi

dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương này trình bày quy tình hoạt động, giới thiệu phần cứng Raspberry Pi3,
Panel LED RGB, các IC điều khiển Panel, giới thiệu thư viện chính sử dụng cho đề
tài, giới thiệu chuẩn giao tiếp, các ngôn ngữ lập trình web như HTML, PHP, ngôn
ngữ lập trình ứng dụng Android.
 Chương 3: Thiết Kế và xây dựng hệ thống
Chương này thiết kế sơ đồ khối hệ thống, giải thích chức năng các khối, lựa
chọn linh kiện, tính toán và thiết kế mạch điều khiển, khối nguồn, khối hiển thị, thiết
kế website, sơ đồ kết nối và sơ đồ nguyên lý toàn mạch.
 Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này trình bày cách cài đặt hệ điều hành, cài đặt thư viện, các phương
pháp điều khiển và hiển thị, lưu đồ giải thuật chính, lưu đồ giải thuật con và giải thích,
thi công mạch, sơ đồ mạch layout, lắp ráp, kiểm tra đóng gói sản phẩm, thi công mô
hình, lập trình code hệ thống.
 Chương 5: Kết quả, Nhận xét, Đánh giá
Chương này trình bày kết quả mô hình, giao diện điều khiển website, ứng dụng

(6 bit dữ liệu, 6 hoặc 7 bit kiểm soát). Hoạt động tốt với nguồn 5V, lên đến 5A cho
mỗi tấm. Có các loại panel LED RGB hiện có như:
 Panel LED P40: kích thước 640x640, loại LED lưới, thích hợp sử dụng trang
trí vách, sàn, cột.
 Panel LED P16: kích thước 128x256, sử dụng cho màn hình LED cần độ phân
giải trung bình, kích thước màn hình từ 15 – 50m2.
 Panel LED P5: kích thước 64x32, sử dụng cho màn hình cần độ phân giải cao:
thể hiện biểu đồ, bản đồ giao thông.
Nhóm thực hiện đề tài sử dụng panel LED P5 vì giá thành tương đối thấp và
phù hợp với nhu cầu đặt ra là hiển thị hình ảnh, video, văn bản. Panel LED P5 64x32
pixel với 1 LED RGB là 1 điểm ảnh được xếp nối tiếp với nhau.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 1: LED panel P5.

2.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động
Panel LED gồm 2 IC 74138 ngõ vào được kết nối với các chân A, B, C, D có
chức năng chọn hàng LED hiển thị. Chân A, B, C có giá trị từ 000 – 111 (0 – 7) để
quyết định hàng nào sẽ hiển thị sáng, chân D là chân cho phép IC 74138 hoạt động.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

7



CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2. 3: Hình ảnh thực tế HuB LED panel P5.

Hình 2. 4: Sơ đồ chân Hub LED Panel P5.
Bảng 2. 1: Chức năng các chân của Hub75.
Panel pin Panel connector

Chức năng

R0

1

Dữ liệu Red (hàng 1-16)

G0

2

Dữ liệu Green (hàng 1-16)

B0

3

Dữ liệu Blue (hàng 1-16)

GND