Đề tài bảng điện tử hiện thị thông tin thời tiết

Thiết bị modem, router sẽ lấy tín hiệu Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển thành tín hiệu vô tuyến, và gửi đến các thiết bị sử dụng như điện thoại smartphone, máy tính bảng, laptop

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài:

BẢNG ĐIỆN TỬ HIỂN THỊ THÔNG TIN THỜI TIẾT

Giáo viên hướng dẫn: ThS Lưu Hoàng

Bà Rịa Vũng Tàu, tháng 6 năm 2020

Dinh Huy

NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

Chuyên ngành: Điều Khiển Và Tự Động Hóa

II Tên đề tài:

- hiển thị thông tin lên bảng led ma trận

- lấy dữ liệu thời tiết từ internet

- nhập thông tin tùy ý từ webserver

III Giảng viên hướng dẫn: Ths Lưu Hoàng

IV Ngày giao đề tài: 2/2019

V Ngày hoàn thành: 06/2020

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH

PHÒNG ĐÀO TẠO - KHCN TRƯỞNG KHOA

3

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên em xin gởi lời cảm ơn đến Thầy Lưu Hoàng - Giảng viên bộ môn Điện

cũng như trong quá trình thực hiện đề tài Trong quá trình thực hiện đồ án cũng đã xảy ra nhiều khó khăn, thiếu sót nhưng được sự hỗ trợ và góp ý của Thầy nên nhóm

đã hoàn thành được đồ án

Trong suốt thời gian được theo học tại trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, em đãnhận được nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ Thầy Cô và bạn bè Cảm ơn Hiệu Trưởng, cùng các quý thầy cô trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu đã hỗ trợ tận tình

về trang thiết bị, phần mềm, cơ sở vật chất tạo điều kiện hoàn thành đồ án Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô, những người đã truyền lại cho em rất nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báu, những sự giúp đỡ ấy đã tiếp thêm động lực cho em vững bước trên con đường mình đã chọn Và đặc biệt là Thầy,

Cô khoa Điện - Điện tử đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cũng như tạo những điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài

Xin cảm ơn các bạn cùng khóa, cùng khoa đã động viên, khích lệ, ủng hộ về nhiều mặt góp phần làm nên thành công của đồ án này

Cảm ơn Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu!

Xin chân thành cảm ơn!

4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 9

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 9

1.2 MỤC TIÊU 9

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 10

1.4 GIỚI HẠN 10

1.5 BỐ CỤC 10

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12

2.1 Các chuẩn giao tiếp 12

2.1.1 Chuẩn giao tiếp wifi 12

2.1.2 Chuẩn giao tiếp SPI 13

2.2 IOT 15

2.3 Webserver 17

2.4 ESP32 18

2.5 Phương pháp quét module led matrix p10 full color 19

2.5.1 Font chữ 24

2.5.2 Font chữ tiếng việt 27

CHƯƠNG IIITÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 28

3.1 GIỚI THIỆU 28

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 28

5

3.2.1 VI XỬ LÝ TRUNG TÂM 28

29

3.2.2 Nguồn 30

CHƯƠNG IVTHI CÔNG HỆ THỐNG 31

4.1 Thi công mô hình 31

4.2 Lưu đồ thuật toán 32

4.3 Kết nối 33

4.4 Lấy dữ liệu để hiện thị lên bảng led 33

4.5 Phần mềm lập trình esp32 37

4.5.1 Giới thiệu 37

4.5.2 Cài đặt arduino IDE 38

4.6 Lập trình esp32 bằng arduino IDE 41

CHƯƠNG V Kết quả - nhận xét - đánh giá 47

5.1 Cấu hình cho hệ thống kết nối internet 47

5.2 Mô hình chạy thực tế 51

5.3 Nhận xét & đánh giá: 53

5.3.1 Nhận xét: 53

5.3.2 Đánh giá: 53

CHƯƠNG VIKết luận và hướng phát triển 54

6.1 Kết luận 54

6.2 Hướng phát triển 54

CHƯƠNG VII Phụ Lục 55

6

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

7

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình II-1 Giao tiếp kết nối wifi 13

Hình II-2Sơ đồ xung SPI 15

Hình II-3Mặt sau led p10 full color 20

Hình II-4Mặt trước led p10 full color 20

Hình II-5 Sơ đồ chân kết nối của module led p10 full color 22

Hình II-6Chiều đi của data module led p10 full color 23

Hình II-7Giao diện của phần mềm LCD font maker 25

Hình II-8 Chọn font chữ cho mã led 25

Hình II-9Giao diện của phần mềm LCD font maker 26

Hình II-10Xuât mã font led 26

Hình III-1KIT ESP32 28

Hình III-2KIT ESP32 PINOUT 29

Hình III-3Nguồn LED 5V 70A 30

Hình IV-1Kích thước khung led 31

Hình IV-2trang chủ openweathermap 33

Hình IV-3Các gói dữ liệu của openweather map 34

Hình IV-4API KEY đã lấy được trên trang openweathermap 34

Hình IV-5Trang Chủ Airvisual 35

Hình IV-6Các gói dữ liệu Airvisual 35

Hình IV-7API key Airvisual 36

8

Hình IV-8Trang Chủ openuv 36

Hình IV-9API key openuv 37

Hình IV-10Giao diện web arduino.cc 38

Hình IV-11Giao diện tải arduino IDE 39

Hình IV-12 Đã tải xong arduino IDE 39

Hình IV-13Giải nén arduino IDE 40

Hình IV-14Giao diện lập trình arduino IDE 41

Hình IV-15Giao diện nhập link để tải thư viện arduino 42

Hình IV-16Giao diện tải thư viện arduino IDE 43

Hình IV-17Chọn KIT arduino để biên dịch và nạp code 44

Hình IV-18Chọn cổng để nạp code 45

Hình IV-19Giao diện các ví dụ để tham khảo trong arduino IDE 46

Hình V-1Giao diện chính trên webserver của hệ thống 47

Hình V-2Cài đặt wifi để kết nối internet 48

Hình V-3Giao diện nhập API để lấy thông tin từ mạng internet 48

Hình V-4Giao diện nhập để chạy thông báo 49

Hình V-5Chỉnh màu và tốc độ của chữ chạy thông báo 49

Hình V-6Giao diện cài đặt mật khẩu 50

Hình V-7Giao diện cài đặt thời gian bật tắt 50

Hình V-8Chạy hệ thống thực tế 51

Hình V-9Chạy hệ thống thực tế 52

Hiện nay có nhiều biển quảng cáo, băng rôn, khẩu hiệu, thông báo trong thực tế với nhiều chất liệu như biển quảng cáo sắt, gỗ, vải, phướn, thì bảng led thể hiện tính

ưu việt hơn hẳn các loại quảng cáo truyền thống Thông tin hiển thị trên bảng led ma trận có thể sửa chữa dễ dàng hơn dễ lắp đặt và dễ thay thế

Chúng ta bắt gặp rất nhiều bảng thông tin như vậy trong thực tế Khi tới phi trường bạn có thể biết được thời gian chuyến bay, địa điểm và chuyến bay số hiệu nào Hoặc khi vào khu ăn uống bảng led có thể hiện thị các hình ảnh sinh động về món ăn hay logo hiện lên với đủ kiểu biến hóa

Với mong muốn giới thiệu ứng dụng của bảng led và thiết yếu trong đời sống cũng như tầm quan trong của của bảng thông báo em đã tìm hiểu và thiết kế mô hình

1.2 MỤC TIÊU

Mục tiêu của em sẽ tiến hành thiết kế và thi công mô hình bảng LED MATRIX

Mô hình sẽ nhằm mục đích hiển thông tin thời tiết như tia uv, chất lượng không khí, giờ hiện tại, tốc độ gió, nhiệt độ Nếu như tia uv cao có khả năng ảnh hưởng đến da sẽ hiển thị cảnh báo cho người xem biết như không nên đi ra đường, dự báo thời tiết 4 giờ gần nhất bằng hình ảnh Ngoài ra bảng led cũng có thể nhập thông báo tùy ý có thể chỉnh được tốc độ và màu sắc

10

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Em đã nghiên cứu các nội dung sau:

- Nội dung 1: Nghiên cứu Module LED p10 full color dùng cho bảng thông báo

- Nội dung 2: Nghiên cứu KIT ESP32

- Nội dung 3: Lập trình cho ESP32 trên arduino IDE

- Nội dung 4: Thiết kế tính toán nguồn cho thiết bị

- Nội dung 5: Thi công phần cứng, khung, thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống

- Nội dung 6: Cài đặt và điều chỉnh hệ thống để đặt được tối ưu

- Nội dung 7: Viết báo cáo

- Nội dung 8: Bảo vệ luận văn

1.4 GIỚI HẠN

Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:

- Sử dụng KIT thu phát wifi ESP32

- Kích thước phần led hiển thị 128x64

- Sử dụng 16 Module P10 FULL COLOR ghép lại

- Sử dụng webserver để cài đặt thông số

- Nội dung hiển thị bao gồm: ký tự số, chữ có dấu, hiệu ứng, các icon thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, chất lượng không khí, tia uv, giờ hiện tại

11

Chương này em sẽ nói tổng quát các kiến thức cơ bản để hoàn thành mô hình này Bao gồm chuẩn giao tiếp để có thể lấy dữ liệu và đẩy dữ liệu lên bảng led, quy trình quét led, các công cụ cần thiết

➢ Chương 3: Tính toán và thiết kế

Chương này em sẽ trình bày sơ đồ khối, tính toán và chọn linh kiện

➢ Chương 4: Thi công và kết quả thực hiện

Chương này em trình bày các bước thi công mạch, lắp ráp, kiểm tra và thi công

mô hình

➢ Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá

Chương này em sẽ nêu lên kết quả đạt được, nhận xét và đánh giá mô hình

➢ Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

Chương này nêu lên kết luận về những gì đã thực hiện đồng thời đưa ra hướng phát triển cho mô hình

12

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Các chuẩn giao tiếp

2.1.1 Chuẩn giao tiếp wifi

Wifi là mạng kết nối Internet không dây, là từ viết tắt của Wireless Fidelity, sử dụng sóng vô tuyến để truyền tín hiệu Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điện thoại, truyền hình và radio Và trên hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay như máy tính, laptop, điện thoại, máy tính bảng… đều có thể kết nối Wifi

Kết nối Wifi dựa trên các loại chuẩn kết nối IEEE 802.11, và chủ yếu hiện nay Wifi hoạt động trên băng tần 54 Mbps và có tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách 100 feet (gần 31 mét, các bạn cứ thử tưởng tượng mỗi 1 tầng nhà lấy trung bình là 4 mét thì theo lý thuyết sóng wifi phát ở tầng 1 vẫn sẽ bắt được nếu bạn đang ở tầng 7 – đó là theo lý thuyết) Còn trong thực tế thì trong mỗi ngôi nhà thường có rất nhiều vật cản sóng, nên bạn chỉ cần đứng trên tầng 4 hoặc 5 là tín hiệu đã yếu lắm rồi

Để có được sóng Wifi thì chúng ta cần phải có bộ phát Wifi – chính là các thiết bị như modem, router Đầu vào, tín hiệu Internet nguồn (được cung cấp bởi các đơn vị ISP như FPT, Viettel, VNPT, CMC… hiện nay) Thiết bị modem, router sẽ lấy tín hiệu Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển thành tín hiệu vô tuyến, và gửi đến các thiết

bị sử dụng như điện thoại smartphone, máy tính bảng, laptop… Đây là quá trình nhận tín hiệu không dây (hay còn gọi là adapter) – chính là card wifi trên laptop, điện thoại…

và chuyển hóa thành tín hiệu Internet Và quá trình này hoàn toàn có thể thực hiện ngược lại, nghĩa là router, modem nhận tín hiệu vô tuyến từ adapter và giải mã chúng, gửi qua Internet

Về bản chất kỹ thuật, tín hiệu Wifi hoạt động gửi và nhận dữ liệu ở tần số 2.5GHz đến 5GHz, cao hơn khá nhiều so với tần số của điện thoại di động, radio… do vậy tín hiệu Wifi có thể chứa nhiều dữ liệu nhưng lại bị hạn chế ở phạm vi truyền – khoảng

2.1.2 Chuẩn giao tiếp SPI

SPI (Serial Peripheral Bus) là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng Motorola đề xuất Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời SPI đôi khi được gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK (Serial Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master

Hình II-1 Giao tiếp kết nối wifi

MISO– Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau

MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input MOSI của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau

15

SS – Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giap tiếp, trên các chip Slave đường

SS sẽ ở mức cao khi không làm việc Nếu chip Master kéo đường SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó Chỉ có 1

đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều khiển SS trên Master, tùy thuộc vào thiết kế của người dùng

2.2 IOT

Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là "thiết bị kết nối" và

"thiết bị thông minh"), phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) đinh nghĩa IoT là "hạ tầng

cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán) chuyên sâu

Hình II-2Sơ đồ xung SPI

16

thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu được tích hợp, và với mục đích ấy một "vật" là một thứ trong thế giới thực (vật thực) hoặc thế giới thông tin (vật ảo), mà vật đó có thể được nhận dạng và được tích hợp vào một mạng lưới truyền thông Hệ thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tạo

cơ hội cho thế giới thực được tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế được tăng cường bên cạnh việc giảm thiểu sự can dự của con người Khi IoT được gia tố cảm biến và cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với tính tổng quát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ như điện lưới thông minh, nhà máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh Mỗi vật được nhận dạng riêng biệt trong

hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối hợp với nhau trong cùng hạ tầng Internet hiện hữu Các chuyên gia dự báo rằng Internet Vạn Vật sẽ ôm trọn chừng 30 tỉ vật trước năm 2020

Về cơ bản, Internet Vạn Vật cung cấp kết nối chuyên sâu cho các thiết bị, hệ thống

và dịch vụ, kết nối này mang hiệu quả vượt trội so với kiểu truyền tải máy-máy (M2M), đồng thời hỗ trợ da dạng giao thức, miền (domain), và ứng dụng Kết nối các thiết bị nhúng này (luôn cả các vật dụng thông minh), được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên tự động hóa trong hầu hết các ngành, từ những ứng dụng chuyên sâu như điện lưới thông minh,[14] mở rộng tới những lĩnh vực khác như thành phố thông minh

IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó

17

Một vật trong IoT có thể là một người với một trái tim cấy ghép; một động vật ở trang trại với bộ chip sinh học; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe xẹp hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán được một địa chỉ IP và cung cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lưới Cho đến nay, IoT

là những liên kết máy-đến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lượng,

kỹ nghệ xăng dầu Khả năng sản phẩm được tích hợp máy-đến-máy thường được xem như là thông minh Với sự trợ giúp của công nghệ hiện hữu, các thiết bị này thu thập dữ liệu hữu ích rồi sau đó tự động truyền chúng qua các thiết bị khác Các ví dụ hiện thời trên thị trường bao gồm nhà thông minh được trang bị những tính năng như kiểm soát

và tự động bật tắt đèn, lò sưởi (giống như bộ ổn nhiệt thông minh), hệ thống thông gió,

hệ thống điều hòa không khí, và thiết bị gia dụng như máy giặt/sấy quần áo, máy hút chân không, máy lọc không khí, lò nướng, hoặc tủ lạnh/tủ đông có sử dụng Wi-Fi để theo dõi từ xa

2.3 Webserver

Chức năng cơ bản nhất của máy chủ web là lưu trữ, xử lí và phân phối nội dung các trang web đến khách hàng, cụ thể ở đây là máy tính người dùng, hay còn gọi là client trong mô hình server-client Giao tiếp giữa của máy tính người dùng và máy chủ thực hiện thông qua giao thức HTTP Nội dung phân phối chính từ máy chủ web là các nội dung định dạng HTML, bao gồm hình ảnh, style sheets, các đoạn mã script hỗ trợ các nội dung văn bản thô

Nhiều máy chủ web có thể được sử dụng cho một cao lưu lượng truy cập trang web ở đây, Dell máy chủ đang cài đặt cùng được sử dụng cho các Wikimedia

Tác nhân người dùng, thường là trình duyệt web hoặc trình thu thập dữ liệu web, khởi tạo giao tiếp bằng cách yêu cầu một tài nguyên cụ thể bằng HTTP và máy chủ phản hồi với nội dung của tài nguyên đó hoặc thông báo lỗi nếu không thể thực hiện Tài nguyên thường là một tệp thực sự trên bộ nhớ thứ cấp của máy chủ, nhưng điều này

Nhiều máy chủ web chung cũng hỗ trợ kịch bản lệnh phía máy chủ bằng cách sử dụng các trang Active Server Pages (ASP), PHP hoặc các ngôn ngữ kịch bản khác Điều này có nghĩa rằng hành vi của máy chủ web có thể được viết trong các tệp riêng biệt, trong khi phần mềm máy chủ thực tế vẫn không thay đổi Thông thường, chức năng này được sử dụng để tạo ra các tài liệu HTML động ("on-the-fly") như trái ngược với các tài liệu tĩnh trả về Trước đây được sử dụng chủ yếu để lấy hoặc sửa đổi thông tin

từ cơ sở dữ liệu Cái sau thường nhanh hơn và dễ lưu trữ hơn nhưng không thể cung cấp nội dung động

Các máy chủ web không chỉ được sử dụng để phục vụ World Wide Web Họ cũng

có thể được tìm thấy nhúng trong các thiết bị như máy in, thiết bị định tuyến, webcam

và chỉ phục vụ một mạng nội bộ Sau đó, máy chủ web có thể được sử dụng như một phần của hệ thống để theo dõi hoặc quản lý thiết bị được đề cập Điều này thường có nghĩa là không có phần mềm bổ sung nào phải được cài đặt trên máy khách, vì chỉ cần một trình duyệt web (mà bây giờ được bao gồm trong hầu hết các hệ điều hành)

2.4 ESP32

ESP32-WROOM-32 là mô đun MCU đa dụng, mạnh mẽ và được sử dụng rộng rãi trong thiết kế mạch PCB Wifi- Bluetooth, BLE được ứng dụng rất phổ biến cho nhiều ứng dụng về IoT hiện nay Phạm vi ứng dụng từ mạng sensor tiết kiệm năng lượng đến những ứng dụng với tác vụ phức tạp nhất, như mã hóa âm thanh, âm nhạc trực tuyến đến giải mã MP3

19

Lõi của module là họ chip ESP32-D0WDQ6, chip nhúng được thiết kế cho khả năng mở rộng và tùy biến cao Có đến 2 lõi CPU độc lập có thể điều khiển, tần số clock của CPU có thể được điều chỉnh tử 80MHZ đến 240 Mhz Người lập trình có thể tắt CPU để sử dụng bộ đồng xử lý công suất thấp để theo dõi sự thay đổi hoặc vượt ngưỡng của các ngoại vi ESP32 tích hợp bộ ngoại vi khá phong phú từ cảm biến điện dung, cảm biến Hall, SD card, Ethernet, SPI tốc độ cao, UART, I2S hay I2C

Việc tích hợp cả Bluetooth, BLE và Wifi đảm bảo cho khả năng ứng đáp ứng nhiều loại ứng dụng khác nhau và module đó sử dụng với ngoại vi, thiết bị nào: wifi cho phép kết nối rộng rãi về mặt vật lý ra Internet qua Wi-fi router, trong khi sử dụng Bluetooth cho phép người dùng thuận tiện khi kết nối với smartphone, hay thiết bị beacon tiết kiệm điện Ở chế độ ngủ, chíp ESP32 tiêu thụ dòng dưới 5 µA, phù hợp với những thiết

kế mạch dùng pin hay thiết bị đeo được Tốc độ truyền thông cho phép lên đến 150 Mbps, và công suất tín hiệu khoảng 20 dBm trên anten cho phép phạm vi tín hiệu xa Như vậy module này có thông số kỹ thuật thuộc dạng đầu bảng trên thị trường cũng như hiệu suất, độ tin cậy tốt nhất cho tích hợp, thiết kế ứng dụng điện tử, tự động hóa, đòi hỏi phạm vi hoạt động rộng, tiết kiệm năng lượng cũng như khả năng kết nối đa dạng

Hệ điều hành chạy được trên ESP32 là FreeRTOS vơi LwIP, TLS 1.2 Hỗ trợ update firmware qua OTA mã hóa, điều này cho phép nhà phát triển sản phẩm có thể nâng cấp phần mềm sản phẩm ngay cả khi thiết bị đang được sử dụng một cách tiết kiệm tiền bạc và nhân lực

2.5 Phương pháp quét module led matrix p10 full color

Cấu tạo của module bao gồm

- 10 IC ghi dịch

- 2 IC đệm dòng

- 4 IC giải mã

20

- 1 connector đầu vào, 1 connector đầu ra

Hình II-4Mặt trước led p10 full color

Hình II-3Mặt sau led p10 full color

Trung bình: 250w/m2

R1: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led bên trên

R2: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led phía dưới

G1: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led bên trên

G2: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led phía dưới

B1: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led bên trên

Bảng 1: Thông số của led p10 full color

22

B2: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led phía dưới

CLK: Chân đẩy data vào ic ghi dịch

LAT: Chân chốt data ( đẩy data lưu trong ic ghi dịch ra ngoài led)

OE: Chân cho phép bảng led sáng ( OE=0 thì bảng led được phép sáng, OE=1 thì bảng led auto tắt)

A,B,C: 3 chân của ic vào 3 ra 8, tức 3 chân dùng để quét led, cho phép hàng nào sáng Với 3 chân ABC ta điều khiển đc 8 hàng độc lập, nhưng module P10 có tới 16 hàng thì trong 1 thời điểm có 2 hàng cùng sáng

Trong 1 thời điểm số led RGB ta có thể điều khiển là 512 x 1/8 = 64 LED RGB

Hình II-5 Sơ đồ chân kết nối của module led p10 full color

Chiều đi của data

23

P10 FULL COLOR, data đi theo đường thẳng

Hình II-6Chiều đi của data module led p10 full color

Có thể thấy, module này chia ra làm 2 nửa theo chiều ngang, với dữ liệu của 8 hàng trên do RGB1 quyết định, còn 8 hàng dưới do RGB2 quyết định Chân ABC sẽ quyết định hàng nào trong 8 hàng của cả 2 nửa được sáng

Phương pháp quét LED MATRIX P10 FULL COLOR

➢ Quét theo tỉ lê 1/8 mỗi lần quét được 2 hàng

➢ Tất cả module có 16 dòng, 32 cột Tại mỗi thời điểm nhất định sẽ có 2 dòng được chọn

24

Xung CLK trong dữ liệu cho phép xuất dữ liệu ở mỗi hàng 1 bit, hiện tại chúng ta

sử dụng module LED MATRIX P10 FULL COLOR 32x16 và 4x4 bảng led tức là mỗi hàng có 512 led chính vì thế mỗi hàng có 512 xung clock Ta sẽ đẩy dữ liệu từ màu xanh dương trước sau đó tới màu xanh lá và cuối cùng là màu đỏ

Tiếp theo kéo chân LAT và chân OE lên mức cao Việc cho phép chân LAT ở mức cao, cho phép xuất dữ liệu ra và hiển thị đồng thời nó cũng vô hiệu hóa dữ liệu ra để chúng ta chuyển hàng

Chuyển hàng bằng cách chọn hàng đã đề cập ở trên túc là thay đổi các trạng thái

để có thể chọn hàng

Kéo chân LAT xuống mức thấp và lên mức cao cho phép đóng chốt để chúng ta

có thể ra dữ liệu tiếp theo

Mắt chúng ta có khả năng lưu ảnh 20ms 1 lần vậy thì 1 hàng led chúng ta sẽ xử lý trong 20/16 là khoảng 1,25ms

2.5.1 Font chữ

Tạo Font chữ dùng phần mêm LCD Font Maker

25

Hình II-7Giao diện của phần mềm LCD font maker

Bước 1: Chọn kiểu font chữ

Hình II-8 Chọn font chữ cho mã led

Bước 2: Chọn chiều dữ liệu font chữ:

26

Hình II-9Giao diện của phần mềm LCD font maker

Bước 3: xuất dữ liệu font chữ:

Hình II-10Xuât mã font led

Dữ liệu font chữ

ở đây

Dữ liệu font chữ

ở đây

27

2.5.2 Font chữ tiếng việt

Cách tạo font chữ bên trên đã có thể tạo ra được tất cả các loại font nhưng một vấn

đề cũng rất được quan tâm đó là hiển thị bộ font đầy đủ tiếng Việt Không những hiển thị được, việc nhập liệu tiếng việt vào cũng là 1 vấn đề quan trọng

Ngay nay, chuẩn UTF-8 đã rất phổ biến, các trình dịch và phần mềm editor cũng

hỗ trợ UTF-8 rất nhiều Vậy nên em sẽ thiết kế bộ font tiếng việt theo chuẩn UTF-8 Khả năng của kiểu mã hóa font UTF-8 là độ dài của byte mã hóa không cố định,

nó có thể là 1byte, 2byte, 3 byte, 4byte và nhiều hơn nữa nếu muốn, nên nó tiết kiệm được không gian lưu trữ hơn so với unicode Ngoài ra nó cũng tương thích hoàn toàn với bộ mã ASCII

Ví dụ, chữ À có giá trị tương đường là 0x0000C380 Khi trình dịch biên dịch chữ

À, nó sẽ chỉ lưu 2 byte 0xC380 vào bộ nhớ Chữ ắ có giá trị tương đương 0x00E1BAAF Khi trình dịch biên dịch chữ ắ, nó sẽ lưu 3 byte 0xE1BAAF và bộ nhớ

Byte đầu tiên (cao nhất) chính là cơ sở để ta xác định độ dài của chữ cần giải mã

➢ Nếu byte đầu tiên có dạng 0xxx xxxx thì chữ này chiếm 1 byte thôi

➢ Nếu byte đầu tiên có dạng 110x xxxx thì chữ này chiếm 2 byte

➢ Nếu byte đầu tiên có dạng 1110 xxxx thì chữ này đang chiếm 3 byte

➢ Nếu byte đầu tiên có dạng 1111 0xxx thì chữ này đang chiếm 4 byte

Theo bộ mã ASCII chúng ta có các kí tự 0->127 thuộc dải mã này, tuy nhiên từ 0 đến 32 thì là các mã hệ thống, không có khả năng hiển thị nên em sẽ tận dụng luôn

Bố cục thứ tự em thiết kế như sau:

Vị trí 0 là NULL nên không xài, bắt đầu từ vị trí 1 sẽ lưu chữ À, tiếp tới 2 sẽ là Á … cho tới 31 là chữ Í -> tiếp tới 32 đến 127 là mã ASCII -> tiếp tục từ 127 đến 229 là các

kí tự tiếng Việt còn lại -> từ 229 trở đi là các kí tự đặc biệt, icon

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ

3.2.1 VI XỬ LÝ TRUNG TÂM

Chức năng xử lý, lấy dữ liệu từ mạng internet, chạy webserver, điều khiển thông tin hiện thị đưa lên bảng led

Vi xử lý trung tâm vừa có thể chạy webserver vừa có thể truy cập internet để lấy

dữ liệu về nhanh, liên tục, hiệu quả thông dụng và có giá cả phải chăng với các yêu cầu như vậy em quyết định chọn board DevKit ESP32-WROOM

Hình III-1KIT ESP32