Thiết kế hệ thống bảng led matrix điều khiển bằng App Android, 9đ

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.Phan Vân Hoàn. 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
Trần Châu Phong
Nguyễn Minh Đức

LỜI CẢM ƠN
Sau hơn một thời gian thực hiện, nhóm đã may mắn hoàn thành được đề tài
“THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG LED MATRIX ĐIỀU KHIỂN
BẰNG APP ANDROID”, 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 ThS.
Phan Vân Hoàn 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 và góp ý đưa ra
hướng giải quyết mỗi khi nhóm gặp khó khăn. Bên cạnh đó, nhóm cũng cảm ơn
những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt trong suốt những năm học tại trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM để từ đó nhóm có cơ sở để vận dụng hoàn thiện
nên đồ án tốt nghiệp này.
Nhóm em cũng chân thành gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa
Điện - Điện tử đã cùng đồng hành và hổ trợ trong quá trình học tập, đã cùng cố gắng,
cùng nhau tạo động lực để nhóm để có thể hoàn thành tốt đề tài này. Xin trân trọng
cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Trần Châu Phong
Nguyễn Minh Đức

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH
2
MỤC LỤC
Trang bìa........................................................................................................................ i
Nhiệm vụ đồ án.............................................................................................................ii
Lịch trình .....................................................................................................................iii
Cam đoan ..................................................................................................................... v
Lời cảm ơn................................................................................................................... vi
Mục lục .......................................................................................................................vii
Liệt kê hình vẽ .............................................................................................................. x
Liệt kê bảng vẽ ……………………………………………………………………...xii
Tóm tắt ......................................................................................................................xiii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu ............................................................................................................. 2
1.3. Giới hạn.............................................................................................................. 2
1.4. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................... 2
1.5. Bố cục ................................................................................................................ 3
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................ 4
2.1 Các chuẩn giao tiếp ............................................................................................ 4
2.1 Giới thiệu về mạng không dây ........................................................................ 4
2.1.2 Chuẩn giao tiếp UART................................................................................. 5
2.1.3 Chuẩn giao truyền UDP ............................................................................... 6
2.1.4 Chuẩn giao tiếp 1 dây................................................................................... 6
A Giới thiệu chuẩn giao tiếp 1 dây.................................................................. 6
B Cách thức hoạt động .................................................................................... 7
2.1.5 Phương pháp quét Module Led Matrix P5 RGB.......................................... 8

3
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ. ................................................ 16
3.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 16
3.2 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống............................................................................. 16
3.3 Tính toán và thiết kế mạch................................................................................ 18
3.3.1 Khối xử lý trung tâm.................................................................................. 18
A Chức năng ................................................................................................. 18
B Lựa chọn linh kiện..................................................................................... 18
C Thông số kỹ thuật...................................................................................... 19
D Tính toán thiết kế mạch............................................................................. 22
E Vẽ sơ đồ nguyên lý khối............................................................................ 22
F Giải thích sơ đồ khối.................................................................................. 23
3.3.2 Khối thu thập và xử lý dữ liệu .................................................................... 23
A Chức năng ................................................................................................. 23
3.3.3 Khối nhiệt độ và độ ẩm................................................................................ 26
A Chức năng ................................................................................................. 26
3.3.4 Khối hiển thị................................................................................................. 28
A Chức năng ................................................................................................. 28

4
3.3.5 Khối nguồn................................................................................................... 33
A Chức năng ................................................................................................. 33
3.5 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch............................................................................... 35
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ...................................................... 37
4.1 Giới thiệu. .......................................................................................................... 37
4.2 Thi công hệ thống............................................................................................... 37
4.2.1 Thi công bo mạch ............................................................................................ 37
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra.......................................................................................... 38
4.3 Thi công mô hình................................................................................................ 39
4.4 Lập trình hệ thống............................................................................................... 40
4.4.1 Lưu đồ và giải thuật....................................................................................... 40
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển........................................................... 54
4.4.3 Phần mềm lập trình trên điện thoại................................................................ 59
4.4.4 Phần mềm lập trình trên ESP8266................................................................. 62
4.5 Tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác ................................................................. 65
4.5.1 Hướng dẫn sử dụng phần cứng...................................................................... 65
4.5.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm...................................................................... 65
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................. 72
5.1 Kết quả ............................................................................................................... 72
5.1.1 Giao diện App Android và trên hệ thống ........................................................ 72
5.1.2 Mạch chạy thực tế............................................................................................ 81

5
5.2 Nhận xét.............................................................................................................. 82
5.3 Đánh giá.............................................................................................................. 82
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................ 84
6.1 Kết luận............................................................................................................... 84
6.2 Hướng phát triển................................................................................................. 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHU LỤC

6
LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình Trang
Hình 2.1: Kiến trúc một mô hình IOT điển hình ..........................................................4
Hình 2.2: Mô hình hệ thống Wifi trong nhà .................................................................5
Hình 2.3: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ.............................................................6
Hình 2.4: Khung truyền dữ liệu của chuẩn giao tiếp UART ........................................6
Hình 2.5: Hình ảnh thực tế của STM32H7 ...................................................................8
Hình 2.6: Sơ đồ khối của vi điều khiển STM32H743...................................................10
Hình 2.7 Ảnh thực tế của NodeMCU ESP8266............................................................11
Hình 2.8: Sơ đồ chân của NodeMCU ESP8266 ...........................................................11
Hình 2.9: Giao tiếp giữa ESP8266 với STM32H743 ...................................................12
Hình 2.10: Hình ảnh thực tế của DHT11 ......................................................................12
Hình 2.11: Ứng dụng bảng LED MATRIX full color trong quảng cáo .......................13
Hình 2.12: Hình ảnh thực tế của Module P5.................................................................14
Hình 2.13: Sơ đồ chân của Module LED MATRIX P5................................................15
Hình 2.14: Sơ đồ chân DATA-OUT của Module LED MATRIX P5 ..........................16
Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn hệ thống ..............................................................................19
Hình 3.2: Sơ đồ chân của AMS1117 ............................................................................20
Hình 3.3: Nguồn tổ ong 5VDC - 40A...........................................................................21
Hình 3.4: Bố trí các Module LED P5............................................................................22
Hình 3.5: Sơ đồ kết nối Module P5 với STM32H743 ..................................................23
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch...........................................................................23
Hình 4.1: Mạch in sau khi vẽ ........................................................................................25
Hình 4.2: Kích thước khung sắt ....................................................................................26
Hình 4.3: Lưu đồ khối toàn hệ thống ............................................................................27
Hình 4.4: Lưu đồ khối của ESP8266 ............................................................................28

7
Hình 4.5: Lưu đồ khối của vi điều khiển STM32H743 ................................................29
Hình 4.6: Biểu tượng phần mềm KeilC ........................................................................30
Hình 4.7: Tạo project mới trên STM32CubeMx ..........................................................30
Hình 4.8: Cấu hình chip trên STM32CubeMx..............................................................31
Hình 4.9: Cấu hình xung nhịp trên STM32CubeMx ....................................................31
Hình 4.10: Cấu hình ngoại vi trên STM32CubeMx......................................................32
Hình 4.11: Tạo code trên STM32CubeMx ...................................................................32
Hình 4.12: Giao diện phần mềm KeilC.........................................................................33
Hình 4.13: Thiết lập cấu hình cho KeilC ......................................................................33
Hình 4.14: Buil và nạp code lên chip............................................................................34
Hình 4.15: Logo hệ điều hành Android ........................................................................34
Hình 4.16: Logo phần mềm Android Studio.................................................................35
Hình 4.17: Giao diện phần mềm Android Studio .........................................................35
Hình 4.18: Logo phần mềm Arduino............................................................................36
Hình 4.19: Giao diện phần mềm Arduino.....................................................................37
Hình 4.20: Bước nhập thư viện cho Arduino................................................................37
Hình 4.23: Wifi .............................................................................................................39
Hình 4.24: App đồ án....................................................................................................39
Hình 4.25: Giao diện màn hình chính...........................................................................40
Hình 4.26: Giao diện của Text ......................................................................................40
Hình 5.1: Giao diện màn hình chính của App...............................................................41
Hình 5.2: Giao diện của Paint và giao diện nút điều khiển trò chơi ............................42
Hình 5.3: Giao diện đồng hồ và giao diện nhiệt độ ......................................................42
Hình 5.4: Giao diện thay đổi độ sáng và giao diện hình ảnh ........................................43
Hình 5.5: Giao diện Text và giao diện Effect ...............................................................43
Hình 5.6: Giao diện Video ............................................................................................44
Hình 5.7: Kết quả mặt trước của hệ thống ....................................................................44

8
Hình 5.8: Kết quả mặt sau của hệ thống .......................................................................45
LIỆT KÊ BẢNG
Bảng Trang
Bảng 2.1: Thông tin ngoại vi của vi điều khiển STM32H743………………………….8
Bảng 2.2: Kết nối giữa STM32H743 với ESP8266…………………………………….12
Bảng 2.3: Các thông số kỹ thuật của Module LED P5…………………………………14
Bảng 2.4: Các thông số của các chân A, B, C, D quét hàng……………………………17
Bảng 3.1: Kết nối giữa STM32H743 với Module LED P5……………………………22
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch………………………………… .. 25
Bảng 4.2: Cấu tạo một project trong Android Studio………………………………... .. 36

9

TÓM TẮT
Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ
thuật, cho nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc
sống cũng như trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Việc đưa thông tin quảng cáo
đến với người tiêu dùng,đến với xã hội trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Thông qua
nhiều hình thức quảng cáo khác nhau mà các doanh nghiệp giới thiệu sản phẩm của
mình đến mọi người.
Trong nhiều hình thức đa dạng của thông tin quảng cáo như báo, đài, tivi,tờ
rơi, áp phích thì việc dùng bảng thông tin điện tử là một cách đơn giản và hiệu quả để
quảng cáo. Chúng ta bắt gặp rất nhiều bảng thông tin như vậy trong thực tế. Khi đi
vào một hiệu sách, bạn có thể biết được hiệu sách đó bán loại sách gì, giá cả ra sao là
nhờ vào bảng đèn quang báo rất bắt mắt trước cửa hiệu. Hoặc khi vào sân bay, bạn
biết được giờ giấc các chuyến bay,
các thông báo ngắn của phi trường, cũng là nhờ vào quang báo. Và khi đi
trên đường phố lúc về đêm, bạn sẽ bắt gặp cùng với ánh đèn màu là rất nhiều các
bảng quang báo lớn với các hình ảnh sinh động như ly bia Tiger đang trào bọt, hay
các hình ảnh, logo hiện lên với đủ kiểu (từ trên xuống, từ trái sang..).
Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng cơ bản và thiết yếu trong đời
sống hiện đại và để mọi người biết đến một vài ứng dụng cụ thể cũng như tầm quan
trọng của các hệ đèn quảng cáo, nhóm chúng em đã tìm hiểu và đưa ra mô hình
"THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG BẢNG LED MATRIXĐIỀU
KHIỂN BẰNG APP ANDROID".
Mô hình gồm có chức năng chính bao gồm:
⚫ Điều khiển hiển thị hình ảnh, chữ có dấu, hiệu ứng, thời gian, video, trò
chơi, nhiệt độ và độ ẩm.
⚫ Thiết bị sử dụng module STM32H743 làm vi điều khiển trung tâm để điều
khiển các module mở rộng như module NodeMCU ESP8266, DHT11 và
Module Led hiển thị như Module P5.

1

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay với sự phát triển của xã hội cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho
nên nhu cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong cuộc sống cũng như
trong hoạt động sản xuất kinh doanh. Việc đưa thông tin quảng cáo đến với người tiêu
dùng,đến với xã hội trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Thông qua nhiều hình thức quảng
cáo khác nhau mà các doanh nghiệp giới thiệu sản phẩm của mình đến mọi người.
Trong nhiều hình thức đa dạng của thông tin quảng cáo như báo, đài, tivi,tờ rơi, áp
phích thì việc dùng bảng thông tin điện tử là một cách đơn giản và hiệu quả để quảng
cáo. Chúng ta bắt gặp rất nhiều bảng thông tin như vậy trong thực tế. Khi đi vào một hiệu
sách, bạn có thể biết được hiệu sách đó bán loại sách gì, giá cả ra sao là nhờ vào bảng đèn
quang báo rất bắt mắt trước cửa hiệu. Hoặc khi vào sân bay, bạn biết được giờ giấc các
chuyến bay, các thông báo ngắn của phi trường, cũng là nhờ vào bảng quảng cáo.
Từ các đề tài đã tham khảo bên trên, với các kiến thức đã được học chúng em muốn
nghiên cứu và áp dụng APP ANDROID vào hỗ trợ điều khiển bảng thông báo. Chúng em
quyết định chọn đề tài “Bảng LED MATRIX điều khiển bằng ứng dụng Android”.
1.2. MỤC TIÊU
Nhóm em sẽ tiến hành thiết kế và thi công một mô hình hệ thống bảng LED MATRIX.
Mô hình sẽ nhằm mục đích hiển thị chữ có dấu, hình ảnh, hiệu ứng, video, thời gian,
nhiệt độ và độ ẩm. Mô hình bảng thông báo nhóm xây dựng sẽ điều khiển thay đổi thông
tin trên bằng Wifi thông qua APP ANDROID.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Bảng LED MATRIX điều
khiển bằng ứng dụng Android ”, nhóm chúng em đã tập trung giải quyết và hoàn thành
được những nội dung sau:
- Nội dung 1: Nghiên cứu các Module Led P5 dùng cho bảng thông báo.
- Nội dung 2: Nghiên cứu tài liệu về KIT NodeMCU ESP8266, giao tiếp với hệ thống
không dây.
- Nội dung 3: Nghiên cứu xây dựng một ứng dụng app Android.
- Nội dung 4: Tiến hành viết code LED MATRIX.

1
- Nội dung 5: Thiết kế và tính toán thiết kế mạch phần cứng cho thiết bị.
- Nội dung 6: Thi công phần cứng, thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
- Nội dung 7: Thử nghiệm và điều chỉnh hệ thống cũng như chương trình để hệ thống
được tối ưu. Đánh giá các thông số của mô hình so với thực tế.
- Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện.
- Nội dung 9: Bảo vệ luận văn.
1.4. GIỚI HẠN
Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:
- Sử dụng các linh kiện: ESP8266, STM32H743XI, DHT11.
- Kích thước phần Led hiển thị: 256x128.
- Sử dụng 16 Module P5 ghép lại
- Ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android.
- Nội dung hiển thị gồm ký tự số và chữ có dấu, hình ảnh, hiệu ứng, video, nhiệt độ và độ
ẩm.
1.5. BỐ CỤC
Đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống bảng LED MATRIX điều khiển bằng APP
ANDROID” được trình bày với bố cục như sau:
• Chương 1: Tổng Quan
Chương này nhóm em sẽ 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
Chương này nhóm sẽ nói tổng quát các kiến thức cơ bản để xây dựng được mô hinh
này. Bao gồm các lý thuyết, khái niệm các chuẩn giao tiếp, các phần mềm ứng dụng, mô
tả về quá trình quét led, các công cụ cần thiết.
• Chương 3: Tính Toán và Thiết Kế

2
Chương này thiết kế sơ đồ khối hệ thống, giải thích chức năng các khối, tính toán và
thiết kế mạch và lựa chọn linh kiện. Cụ thể, tính toán và kết nối cho các khối điều khiển
trung tâm, khối nguồn, khối thu thập và xử lý dữ liệu và khối hiển thị.
Trong đề tài, nhóm em này còn có viết code cho LED MATRIX hiển thị, viết code ứng
dụng Android cho smart phone.
• Chương 4: Thi Công Hệ Thống Và Kết Quả Thực Hiện
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. Đồng
thời trình bay các bước thi công mạch, sơ đồ mạch layout, lắp ráp, kiểm tra đóng gói sản
phẩm, thi công mô hình, hướng dẫn sử dụng.
• Chương 5: Kết Quả_Nhận Xét_Đánh giá
Chương này nêu lên kết quả đạt được so với ban đầu, nhận xét và đánh giá mô hình.
• Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Chương này nêu lên kết luận chung về những gì đã thực hiện đồng thời đúc kết lại ưu
khuyết điểm để đưa ra hướng phát triển cho đề tài để có thể ứng dụng tốt trong thực tế.

3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Ở Chương 2 nhóm sẽ tổng hợp lên những kiến thức được xem là nền tảng để có thể
xây dựng được hệ thống này bao gồm:Hệ thống Wifi, Hệ thống ứng dụng Android.
2.1. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
2.1.1. Giới thiệu về mạng không dây
Giới thiệu Wifi là viết tắt của Wireless Fidelity, được gọi chung là mạng không dây
sử dụng sóng vô tuyến, loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng truyền hình, điện thoại
và radio. Wifi phát sóng trong phạm vi nhất định, các thiết bị điện tử tiêu dùng ngày nay
như laptop, smartphone hoặc máy tính bảng có thể kết nối và truy cập internet trong tầm
phủ sóng. Nguyên tắc hoạt động Để tạo được kết nối Wifi nhất thiết phải có bộ thu phát,
thông tin từ mạng Internet qua kết nối hữu tuyến rồi chuyển nó sang tín hiệu vô tuyến và
gửi đi, bộ chuyển tín hiệu không dây trên các thiết bị di động thu nhận tín hiệu này rồi
giải mã nó sang những dữ liệu cần thiết. Quá trình này có thể thực hiện ngược lại, nhận
tín hiệu vô tuyến từ Adapter và giải mã chúng rồi gởi qua Internet.
Hình 2.1 Mô hình hệ thống Wifi trong nhà.
Tuy nói Wifi tương tự như sóng vô tuyến truyền hình, radio hay điện thoại nhưng nó
vẫn khác các loại sóng kia ở mức độ tần số hoạt động.

4
Sóng wifi truyền nhận dữ liệu ở tần số 2,5Ghz đến 5Ghz. Tần số cao này cho phép nó
mang nhiều dữ liệu hơn nhưng phạm vi truyền của nó bị giới hạn; còn các loại sóng khác,
tuy tần số thấp nhưng có thể truyền đi được rất xa.
Kết nối wifi sử dụng chuẩn kết nối 802.11 trong thư viện IEEE (Institute of Electrical and
Electronics Engineers), chuẩn này bao gồm 4 chuẩn nhỏ a/b/g/n:
2.1.2. Chuẩn giao tiếp UART
A. Giới thiệu UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có
nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có 1
đường phát dữ liệu và 1 đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung clock nên gọi là bất
đồng bộ. UART thường được dùng trong máy tính công nghiệp, truyền thông, vi điều
khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác.
Hình 2.2 Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ.
B. Các thông số UART:
Hình 2.3 Khung truyền dữ liệu của chuẩn giao tiếp UART.
Dưới đây là các thông số thường có của UART:
Baud rate (tốc độ baud): Khi truyền nhận không đồng bộ để hai đối tượng hiểu được
nhau thì cần quy định một khoảng thời gian cho một bit truyền nhận, nghĩa là trước khi
truyền thì tốc độ phải được cài đặt đầu tiên. Theo định nghĩa thì tốc độ baud là số bit
truyền trong một giây.

5
Frame (khung truyền): Do kiểu truyền thông nối tiếp này rất dễ mất dữ liệu nên ngoài
tốc độ, khung truyền cũng được cài đặt từ ban đầu để tránh bớt sự mất mát dữ liệu này.
Khung truyền quy định số bit trong mỗi lần truyền, các bit báo hiệu như start, stop, các
bit kiểm tra như parity, và số bit trong một data.
Start Bit: Là bit bắt đầu trong khung truyền Bit này nhằm mục đích báo cho thiết
bị nhận biết quá trình truyền bắt đầu.
Data: Dữ liệu cần truyền Data không nhất thiết phải 8 bit. Trong UART bit LSB được
truyền đi trước, Bit MSB được truyền đi sau.
Parity bit: Là bit kiểm tra dữ liệu được truyền có chính xác không. Có 2 loại parity:
chẵn (even parity), lẻ (odd parity). Parity chẵn là bit parity thêm vào để số lượng số 1
trong data và parity là chẵn. Parity lẻ là bit parity thêm vào để số lượng số 1 trong data và
parity là lẻ. Bit Parity là không bắt buộc nên có thể dùng hoặc không.
Stop Bit: là bit báo cáo kết thúc khung truyền, có thể có 1 hoặc 2 bit stop.
2.1.3. Giao thức truyền UDP
Giới thiệu UDP viết tắt của User Datagram Protocol, là một trong những giao thức cốt
lõi của giao thức TCP/IP. Dùng UDP, chương trình trên mạng máy tính có thể gửi những
dữ liệu ngắn được gọi là datagram tới máy khác. UDP không cung cấp sự tin cậy và thứ
tự truyền nhận mà TCP làm; các gói dữ liệu có thể đến không đúng thứ tự hoặc bị mất mà
không có thông báo. Tuy nhiên UDP nhanh và hiệu quả hơn đối với các mục tiêu như
kích thước nhỏ và yêu cầu khắt khe về thời gian. Do bản chất không trạng thái của nó nên
nó hữu dụng đối với việc trả lời các truy vấn nhỏ với số lượng lớn người yêu cầu.
Trong bộ giao thức TCP/IP, UDP cung cấp một giao diện rất đơn giản giữa tầng
mạng bên dưới (thí dụ, IPv4) và tầng phiên làm việc hoặc tầng ứng dụng phía trên.
UDP không đảm bảo cho các tầng phía trên thông điệp đã được gửi đi và người gửi
cũng không có trạng thái thông điệp UDP một khi đã được gửi (Vì lý do này đôi khi UDP
còn được gọi là Unreliable Datagram Protocol).
UDP chỉ thêm các thông tin multiplexing và giao dịch. Các loại thông tin tin cậy cho
việc truyền dữ liệu nếu cần phải được xây dựng ở các tầng cao hơn.
Do thiếu tính tin cậy, các ứng dụng UDP nói chung phải chấp nhận mất mát, lỗi hoặc
trùng dữ liệu. Một số ứng dụng như TFTP có nhu cầu phải thêm những kỹ thuật làm tin
cậy cơ bản vào tầng ứng dụng. Hầu hết các ứng dụng UDP không cần những kỹ thuật làm

6
tin cậy này và đôi khi nó bị bỏ đi. Streaming media, game trực tuyến và voice over
IP (VoIP) là những thí dụ cho các ứng dụng thường dùng UDP.
2.1.4. chuẩn giao tiếp 1 dây
- Giới thiệu chuẩn giao tiếp 1 dây:
Chuẩn giao tiếp 1 dây (1 wire) do hãng Dallas giới thiệu. Trong chuẩn giao tiếp này
chỉ cần 1 dây để truyền tín hiệu và làm nguồn nuôi (Nếu không tín dây mass). Là chuẩn
giao tiếp không đồng bộ và bán song công (half-duplex). Trong giao tiếp này tuân theo
mối liên hệ chủ tớ một cách chặt chẽ. Trên một bus có thể gắn 1 hoặc nhiều thiết bị slave.
Nhưng chỉ có một master có thể kết nối đến bus này.
Bus dữ liệu khi ở trạng thái rãnh (khi không có dữ liệu trên đường truyền) phải ở mức
cao do vậy bus dữ liệu phải được kéo lên nguồn thông qua một điện trở. Giá trị điện trở
này có thể tham khảo trong datasheet của thiết bị / các thiết bị slave.
Hình 2.4 Các thiết bị được truyền qua 1 dây.
- Cách thức hoạt động:
Tín hiệu trên bus 1 wire chia thành các khe thời gian 60 µs. 1 bit dữ liệu được truyền
trên bus dựa trên khe thời gian (time slots). Các thiết bị slave cho phép có thời gian nền
có một chúc khác biệt từ thời gian nền danh nghĩa. Tuy nhiên đối với thiết bị master cần
có bộ định thời với độ chính xác cao, để đảm bảo giao tiếp đúng với các thiết bị salve có
thời gian nền khác biệt. Do đó rất quan trọng để tuân theo giới hạn thời gian mô tả
trong các phần sau.

7
Bốn thao tác hoạt động cơ bản của bus 1 wire là Reset/Presence, gửi bit 1, gửi bit 0,
và đọc bit. Thao tác byte như gửi byte và đọc byte dựa trên thao tác từng bit.
Gửi bit 1 (“Write 1” signal) thiết bị master kéo bus xuống mức thấp trong khoảng 1
đến 15µs. Sau đó nhả bus (releases the bus) cho đến hết phần còn lại của khe thời gian.
Hình 2.5 Dạng sóng gửi bit 1 từ master xuống slave.
Gửi bit 0 ("Write 0" signal) kéo bus xuống mức thấp trong ít nhất 60µs, với chiều dài
tối đa là 120 µs.
Hình 2.6 Dạng sóng gửi bit 0 từ master xuống slave.
Đọc bit: thiết bị master kéo bus xuống mức thấp từ 0 -15µs. Khi đó thiết bị tớ khi đó
sẻ giữ bus ở mức thấp nếu muốn gửi bit 0, Nếu muốn gửi bit 1 đơn giản là nhả bus. Bus
nên lấy mẫu 15 µs sau khi bus kéo xuống mức thấp.
Hình 2.7 Dạng sóng đọc bit từ slave xuống master.
"Reset/Presence": tín hiệu reset và Presence (Báo hiện diện) được trình bày như hình
bên dưới. Thiết bị master kéo bus xuống thấp ít nhất 8 khe thời gian (tức là 480 µs) và
sau đó nhả bus. Khoảng thời gian bus ở mức thấp đó gọi là tín hiệu reset. Nếu có thiết bị
slave gắn trên bus nó sẻ trả lời bằng tín hiệu Presence tức là thiết bị tớ sẻ kéo bus xuống
mức thấp trong khoảng thời gian 60µs. Nếu không có tín hiệu Presence, thiết bị master sẻ
hiểu rằng không có thiết bị slave nào trên bus, và các giao tiếp tiếp theo sẻ không thể diễn
ra.

8
Hình 2.8 Dạng sóng tín hiệu reset và Presence.
2.1.5. Phương pháp quét MODULE LED MATRIX P5 RGB:
Cấu tạo của module bao gồm
− 24 IC ghi dịch 16 bit ICN2028BP.
− 2 IC ghi đệm dòng ICN74HC245TS.
− 4 IC giải mã ICN2012.
− 1 conecter là đầu vào dữ liệu, 1 conecter là đầu ra ( để mắc nối tiếp với tấm khác).
Hình 2.9 Sơ đồ chân của Module LED Maxtrix Fullcolor P5
Jump DATA-INtrên hình 3. cần chú ý tới các chân:
− OE: Đây là chân điều khiển IC ICN2012. Nếu nó OE=0 thì IC ICN2012 không hoạt
động. Tất cả các hàng đều không sáng ( cả biển LED sẽ tắt). Như vậy chân này có 2
nhiệm vụ là quét LED và băm xung PWM điều khiển độ sáng của bảng LED.
4 chân A, B, C và D: 4 chân này sẽ điều khiển ngõ ra của IC ICN2012, cụ thể 4 chân
này giải mã 4 bit sang 16 bit cho phép hàng thứ 0 đến hàng thứ 16 được phép xuất dữ
liệu.

9
− CLK: Chân tạo xung đẩy dữ liệu vào của ICN2028BP.
− LAT: Chân tạo xung xuất dữ liệu trong ICN2028BP ra ngoài.
− DATA (R1, G1, B1, R2, G2, B2): Là các chân dữ liệu màu từ IC dịch 16 bit
ICN74HC245TS, với chân R hiển thị được dữ liệu màu đỏ, G cho ra màu xanh lá và
chân B cho ra màu xanh dương, đây là 3 màu cơ bản để xuất ra nhiều màu khác nhau.
Hình 2.10 Sơ đồ chân DATA-OUT của Module LED MAXTRIX P5
Jump DATA-OUT đối diện cũng có sơ đồ giống như thế và các chân OE, A, B, C, D,
CLK, LAT của 2 jump thực chất nối thông với nhau. Duy chỉ có chân DATA là khác
nhau. Jump DATA-OUT cho phép nối các module lại với nhau bằng cách nối Jump
DATA-OUT vào Jump DATA-IN, nguyên nhân chúng có thể nối lại được với nhau do
các chân DATA R1, G1, B1, R2, B2, G2 là chân chân dữ liệu từ ic dịch ICN74HC245TS
xuất dữ liệu từ nối tiếp ra song song, do đó việc nối 2 jump với nhau thực chất là ghép
các ic dịch ICN74HC245TS dịch lại với nhau.
Nguyên lý hoạt động:
− Tín hiệu OE: tích cực mức logic cao (5V) cho phép xuất dữ liệu ra ở mỗi hàng hàng
− Tín hiệu chọn hàng: A, B, C, D là 2 đường tín hiệu cho phép chọn hàng hiển thị.
− Tín hiệu LAT: Tín hiệu cho phép chốt dữ liệu ra.
− Tín hiệu CLK: xung đưa dữ liệu ra IC ghi dịch .

10
− Tín hiệu DATA: đưa dữ liệu cần hiển thị ra bảng LED.
Phương pháp quét LED MATRIX RGB:
• Quét theo tỉ lệ 1/16. (Mỗi lần quét tích cực được 2 hàng).
• Tất cả mô đun có 32 dòng, 64 cột. Tại 1 thời điểm nhất định sẽ có 2 dòng đồng
thời được nối với nguồn Vcc (được cho phép sáng).
Bảng 2.1 bảng trạng thái của chân A, B, C, D quét hàng.
Chân D Chân C Chân B Chân A Hàng tích cực
0 0 0 0 0, 16
0 0 0 1 1, 17
0 0 1 0 2, 18
0 0 1 1 3, 19
0 1 0 0 4, 20
0 1 0 1 5, 21
0 1 1 0 6, 22
0 1 1 1 7, 23
1 0 0 0 8, 24
1 0 0 1 9, 25
1 0 1 0 10, 26
1 0 1 1 11, 27
1 1 0 0 12, 28
1 1 0 1 13, 29
1 1 1 0 14, 30
1 1 1 1 15, 31
Trong bảng 2.4:
Khi các chân A=B=C=D=0 thì hàng 0, 16 sẽ được cho phép hiển thị dữ liệu.
Khi các chân A=1, B=C=D=0 thì hàng 1, 17 được tích cực.

11
Khi các chân A=0, B=1,C=D=0 thì hàng 2, 18 được tích cực, tương tự như các hàng còn
lại.
Để hiển thi được hàng trong bảng LED MATRIX, đối với mỗi hàng chúng ta lặp lại chu
trình các bước sau:
• Xung CLK trong dữ liệu cho phép xuất dữ liệu ở hàng hiện tại mỗi lần một
bit, hiện tại chúng ta đang sử dụng LED MATRIX RGB 32x64 tức là ở mỗi
hàng có 64 con led RGB chính vì thế mà ở mỗi hàng sẽ có 64 xung clock.
• Tiếp theo kéo chân LAT và chân OE ở mức cao. Việc cho phép chân LAT
ở mức cao, cho phép dữ liệu hàng đã được xuất dữ liệu ở bước một hiển thị
đầu ra ở hàng hiện tại nhưng nó cũng vô hiệu hóa đầu ra khi chúng ta đang
chuyển hàng.
• Chuyển hàng bằng cách dựa vào bảng 2.4 như đã đề cập, tức là dựa vào
trạng thái các chân A, B, C, D để chuyển tiếp các hàng.
• Kéo chân LAT và chân OE ở mức cao cao một lần nữa, cho phép đầu ra và
đóng chốt để chúng ta có thể xuất dữ liệu trong hàng tiếp theo.
Nếu chúng ta lặp lại các bước này đủ nhanh, mắt của mỗi người sẽ không thể biết rằng
chỉ một hàng tại một thời điểm được bật sáng và hình ảnh hoàn chỉnh sẽ xuất hiện trên
màn hình. Rõ ràng, khi chúng ta càng cần nhiều bit xung clock để đẩy dữ liệu ở mỗi
hàng, chu kỳ này càng chậm. Để giải quyết vấn đề này, các bảng RGB được xây dựng để
cho phép chúng ta mỗi lần thực hiện xung clock đẩy được 6 bit dữ liệu ở các chân R1,
G1, B1, R2, G2, B2 cho đèn LED màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương cùng một lúc. Trên
màn hình 32x64 của nhóm đang sử dụng,mỗi xung clock xuất xuất được 6 bit dữ liệu: 3
đại diện cho một pixel ở 16 hàng đầu tiên và 3 đại diện cho một pixel ở 16 hàng còn lại.
Mỗi chu kỳ đồng hồ trong trường hợp này đại diện cho 2 pixel của màn hình, do đó, để
ghi vào toàn bộ màn hình trong cả hai trường hợp sẽ mất 1024 chu kỳ đồng hồ. Với tốc
độ quét được mô tả trong bảng 2.4 có tỷ lệ quét 1:16, chúng ta đang hiển thị 128 pixel tại
bất kỳ thời điểm nào ở mỗi hàng.

12
Hình 2.11 Quá trình hiển thị từng hàng của LED MATRIX RGB.
Dựa vào 4 bước cở bản, có thể dễ dàng quét các hàng bằng cách sử dụng 1 port trên vi
điều khiển, port này có nhiệm vụ đếm nhị phân trên vi điều khiển và kết hợp với phương
pháp ngắt timer để quét bảng LED. Đối với các chân R1, R2, G1, G2, B1, B2 ta dùng 1
port, port này có nhiệm vụ xuất dữ liệu trên vi điều khiển để xuất dữ liệu trên bảng led
matrix. Mỗi lần ngắt timer ta sẽ xuất được một hàng trên bảng LED, sau đó tăng giá trị
port quét từ 0000 đến 0001 và cho phép hiển thị trên hàng đó bằng chân LAT, sau 15 lần
ngắt ta sẽ hiển thị hình ảnh, nội dung trên vi điều khiển.
Hình 2.12 Sơ đồ khối quá trình quét led

13
Bảng 2.2 bảng trạng thái thể hiện quá trình quét led sau mỗi lần ngắt timer
Ngắt
Timer
D C B A R1 G1 B1 R2 G2 B2
1 0 0 0 0 Xuất dữ liệu hàng 0,16
Trong vi điều khiển ta sử dụng 2 bộ đệm:
- Bộ đệm nhận dữ liệu (DATA IN): bộ đệm này là một mảng 3 chiều bao gồm MÀU,
HÀNG, CỘT bộ đệm chứa những dữ liệu thô sẽ được xuất ra LED MATRIX với chiều
thứ nhất ta sẽ xác định được màu đỏ, xanh lá, xanh dương chiều thứ 2 và chiều thứ 3 ứng
với hàng và cột của màu đó trong bộ đệm . Vì đây là led MATRIX RGB có thể hiển thị
hơn 16 triệu màu lí do vì 3 màu cơ bản của LED MATRIX là đỏ (red), xanh lá (green),
xanh dương (blue), mỗi một màu cơ bản như thế có tạo ra 255 màu và chúng pha trộn với
nhau có thể tính toán là 255 x 255 x 255 bằng 16,581,375 màu. Chính vì thế mà mỗi một
byte trong bộ đệm là một dữ liệu màu có giá trị từ 0 đến 255 và 3byte dữ liệu màu RGB
trong bộ đệm sẽ phối được một màu trong hơn 16 triệu màu.

14
- Bộ đệm xuất dữ liệu (DATA OUT): trong bộ đệm này có nhiệm vụ xuất những dữ
liệu đã được phân tích từ bộ đệm dữ liệu để hiển thị LED MATRIX RGB, bộ đệm này có
3 chiều bao gồm HÀNG, ĐIỀU KHIỂN MÀU, XUẤT GIÁ TRỊ. Như đã nói LED
MATRIX này có tỉ lệ quét là 1/16 và hiển thị theo từng cặp, chính vì thế HÀNG trong bộ
đệm này có giá trị là 16, chiều này có tác dụng cho việc chọn hàng và màu sắc của hàng
sẽ được điều khiển thông qua chiều ĐIỀU KHIỂN MÀU. Đối với chiều ĐIỀU KHIỂN
MÀU, có chức năng điều khiển những byte trong mảng XUẤT GIÁ TRỊ, chúng là những
byte đã được phân tích từ các byte R, G, B trong bộ đệm dữ liệu thành các bit riêng rẽ với
nhau tạo thành 1 byte 00R1R2G1G2B1B2 và byte này sẽ bằng với PORT XUẤT HÀNG
và CHO PHÉP HIỂN THỊ như hình 2.14.
Hình 2.13 Sơ đồ khối quá trình xử lí dữ liệu.
Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 GIỚI THIỆU
Đề tài này yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển để thay đổi thông tin trên bảng Led
thông báo. Các thao tác từ ứng dụng trên di động được đưa về vi xử lý, thực hiện các lệnh
điều khiển. Cũng như từ vi xử lý đưa dữ liệu hiện thị lên bảng thông báo. Ở chương này

15
sẽ tập trung tính toán phần công suất và thiết kế các khối, để lựa chọn linh kiện và thiết bị
phù hợp cho hệ thống. Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển mô hình hoạt động.
Các yêu cầu đặt ra cho mô hình như sau:
Điều khiển các bảng LED một cách chính xác, chuyển chế độ và đáp ứng kịp thời khi
thay đổi dữ liệu.
Kết cấu chắc chắn, gọn nhẹ, giao diện điều khiển đơn giản, dễ dàng sử dụng phù hợp
với điều kiện kinh tế.
3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI
Sau một thời gian khảo sát và tìm hiểu các yêu cầu đề tài, dựa trên các yêu cầu của một
hệ thống bảng Led, sơ đồ khối toàn hệ thống được trình bày như hình sau:
APP
ANDROI
D

16
Hình 3.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống
Theo hình 3.1 sơ đồ khối của hệ thống bảng thông gồm 6 khối cơ bản với chức năng
của từng khối như sau:
Khối App Android: là các ứng dụng điện thoại có chức năng phát lệnh về khối thu
thập để xử lý.
Khối nhiệt độ và độ ẩm: có chức năng đọc nhiệt độ và độ ẩm gửi về khối thu thập,
xử lý dữ liệu
Khối thu thập, xử lý dữ liệu: Có chức năng thu thập và trao đổi dữ liệu từ App
Android với khối xử lý trung tâm.
Khối xử lý trung tâm: chức năng chính là xử lý, trao đổi dữ liệu từ các module trong
khối thu thập dữ liệu và điều khiển hiển thị thông tin lên khối hiển thị.
Khối hiển thị: có chức năng hiển thị dữ liệu đã được xử lý.
Khối nguồn: Đây là khối cung cấp nguồn vào cho toàn bộ hệ thống bao gồm khối hiển
thị, khối xử lý trung tâm, các module khối thu thập dữ liệu.
3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH
3.3.1 Khối xử lý trung tâm
- Chức năng
KHỐI
THU
THẬP
VÀ XỬ
LÝ DỮ
KHỐI
XỬ LÝ
TRUNG
TÂM
KHỐI
HIỂN
THỊ
KHỐI NGUỒN
KHỐI
NHIỆT
ĐỘ VÀ
ĐỘ ẨM

17
Chức năng chính là xử lý, trao đổi dữ liệu từ các module trong khối thu thập dữ liệu và
điều khiển hiển thị thông tin lên khối hiển thị.
- Lựa chọn linh kiện
Khối xử lý trung tâm có vai trò vừa là một nơi giao tiếp xử lý dữ liệu và là nơi xuất tín
hiệu điều khiển ra khối hiển thị, dữ liệu phải được xử lý liên tục, nhanh chóng và chính
xác, tránh trường hợp bị gián đoạn gây ảnh hưởng tới quá trình hiển thị. Với các yêu cầu
về xử lý như vậy, nhóm thực hiện quyết định chọn STM32H743 làm bộ xử lý trung tâm.
Những đặc điểm nổi trội của dòng ARM Cortex hãng sản xuất chip ST Microelectronic
đã nhanh chóng đưa ra dòng STM32. STM32H743XI là vi điều khiển dựa trên nền tảng
lõi ARM Cortex-M7 thế hệ mới do hãng ARM thiết kế. Lõi ARM Cortex-M7 là sự cải
tiến từ lõi ARM truyền thống từng mang lại thành công vang dội cho công ty ARM.
Hình 3.2 Hình ảnh thực tế của STM32H7XI.
Vi điều khiển STM32H7XI được tích hợp sẵn trong module STM32H7XI, với điện áp
hoạt động 3.3v và 5v thông qua IC giảm áp ASM1770.

18
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch giảm áp từ 5V xuống 3.3V
- Thông số kỹ thuật:
Vi điều khiển STM32H743XI được thiết kế dựa trên lõi RISC 32-bit ARM Cortex-M7
hiệu suất cao với tốc độ hoạt động lên tới 400 MHz, chip được hỗ trợ bộ DSP instruction
và MPU (memory protection unit) để nâng cao tính bảo mật.
STM32H743XI có bộ nhớ Flash lên đến 2Mbytes kết hợp với bộ nhớ nhúng tốc độ
cao. Bộ nhớ RAM khoảng 1Mbytes bao gồm 192 Kbytes TCM RAM, 864 Kbytes SRAM
và 4Kbytes backup SRAM.
Vi điều khiển khiển hoạt động ở nhiệt độ từ -40 đến 85 độ C với điện áp giới hạn từ
1.62 đến 3.6 V. Để điện áp cung cấp rơi vào 1.62 V bằng cách sử dung bộ external power
supervisor và kết nối chân PDR_ON với chân VSS, nếu không phải sử dụng điện áp cung
cấp trên 1.71 V.
Bảng 3.1 Thông số ngoại của vi điều khiển STM32H743XI
IOs 168 chân
Flash memory 2048 Kbytes
RAM 1Mbytes (182Kbytes TCM, 864 Kbyte SRAM,
4 backup SRAM)
FMC 1 bộ
Ethernet 1 bộ
Quad-SPI 1 bộ
Timers 1 high resolution
10 General-purpose

19
2 Advance – control (PWM)
2 basic
5 low-power
Giao tiếp truyền thông kỹ thuật số 6/3 SPI/I2S
4-I2C
4/4/1 USART/UART/LPUART
4-SAI
4-SPDIFRX
1-SWPMI
1-MDIO
2-SDMMC
1/1 FDCAN/TT-CAN
1 USB OTG-FS
1 USB OTG-HS
Camera interfaces 1 bộ
LCD-TFT 1 bộ
JPEG codec 1 bộ
DMA2D 1 bộ
8 đến 16 bit ADCs 3 bộ
12 bit DAC 2 bộ
Comparator 2 bộ
operational amplifier 2 bộ
DFSDM 1 bộ

20
Hình 3.4 Sơ đồ khối của vi điều khiển STM32H743XI

21
- Vẽ sơ đồ nguyên lý của khối
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý của khối xử lí trung tâm
- Giải thích sơ đồ khối

22
PIN5 trong hình là pin 3.3v dùng để nuôi khối thời gian thực có trong vi điều
khiển.
hai linh kiện DOMIN1 và J3 là domino và heaader để cấp nguồn 5v và 3.3v, có
thể chọn bất kì nguồn nào trong hai để vi điều khiển hoạt động.
J1 là các chân header dùng để giao tiếp với khối thu thập và xử lí dữ liệu.
3.3.2 Khối thu thập và xử lý dữ liệu
- Chức năng:
Khối thu thập và xử lý dữ liệu có chức năng nhận dữ liệu từ Android studio, thu
thập nhiệt độ và truyền dữ liệu cho khối xử lý trung tâm.
- Lựa chọn linh kiện:
NodeMCU là một nền tảng IoT mở, được phát triển dựa trên Chip Wifi ESP8266 bên
trong của Module giúp dễ dàng kết nối chỉ với vài thao tác. Với kích thước nhỏ gọn, linh
hoạt thì module có thể dễ dàng kết nối với các thiết bị ngoại vi, hoàn thiện các dự án hay
sản phẩm một cách nhanh chóng và đơn giản nhất.
Hình 3.6 Ảnh thực tế NodeMCU ESP8266
Sơ đồ chân NodeMCU ESP8266 như sau:

23
Hình 3.7 Sơ đồ chân NodeMCU ESP8266
- Thông số kỹ thuật
Chip: ESP8266EX
WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
Điện áp hoạt động: 3.3V
Điện áp vào: 5V thông qua cổng micro USB
Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân
D0)
Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
Bộ nhớ Flash: 4MB - Giao tiếp: Cable Micro USB
Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
Tích hợp giao thức TCP/IP
Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU – Lua.

24
Hình 3.8 Sơ đồ khối giao tiếp giữa vi điều khiển và ESP8266.
Để giao tiếp với STM32H743 chỉ cần kết nối chân TX, RX với chân RX, TX của vi
điều khiển để truyền nhận dữ liệu.

25
Hình 3.9 Giao tiếp ESP8266 với STM32H743
Dữ liệu thu được từ ESP8266 sẽ được chuyển qua cho STM32H743 xử lý. Kết nối
giữa hai vi điều khiển NodeMCU ESP8266 và STM32H743 dựa theo chuẩn kết nối
UART. Kết nối các chân của STM32H743 và ESP như bảng sau:
Bảng 3.2 Kết nối giữa STM32H743 và ESP8266.
STM32H743 ESP8266
RX TX
TX RX
Cách nối dây cho NodeMCU vào STM32H743 như sau:
Dây Vin NODEMCU nối vào nguồn 5V của STM32H743 và dây GND NODEMCU
nối vào chân GND của STM32H743.
Dây TX của NODEMCU nối vào chân số RX của STM32H743 và dây RX của
NODEMCU nối chân TX của STM32H743.
Nối GND chung giữa STM32H743 và NODEMCU, thiết lập cả 2 có cùng tốc độ
Buad.
Cách thức giao tiếp của NodeMCU và STM32H743: Khi có tín hiệu được gửi đi từ
STM32H743 thông qua chân TX trên STM32H743, dữ liệu này sẽ được đưa vào chân
RX của NodeMCU để lưu trữ và xử lý, ngược lại khi có tín tín hiệu gửi đi từ chân TX
cho NodeMCU thì dữ liệu gửi đi này sẽ được đưa vào chân RX của STM32H743 để lưu
trữ và xử lý, quá trình truyền nhận này sẽ diễn ra liên tục.
3.3.3 Khối nhiệt độ và độ ẩm
- Chức năng
Đọc nhiệt độ và độ ẩm gửi về khối thu thập, xử lý dữ liệu

26
Vì tính năng thông dụng, dễ sử dụng và chi phí rẻ nhóm đã quyết định chọn cảm biến
DHT11. Cảm biến được tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính
xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào.
Hình 3.10 Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân DHT11
Sơ đồ chân cảm biến DHT11 gồm 2 chân cấp nguồn và 1 chân tín hiệu.
Điện áp hoạt động: 3 V – 5 V (DC)
Dải độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ±5%RH
Dải nhiệt độ hoạt động: 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C
Tần số lấy mẫu tối đa: 1Hz
Khoảng cách truyền tối đa: 20m
Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lí kết nối giữa DHT11 với ESP8266
DHT11 có nhiệm vụ đọc dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm và truyền tới ESP8266 thông
qua giao tiếp 1 dây ở chân D4.

27
3.3.4 Khối hiển thị:
- Chức năng:
Hiển thị đồng hồ số và các hiệu ứng led sáng nhiều màu, đồng thời hiển
thị các nội dung có hiệu ứng như dịch trái, dịch phải, có dấu, và một vài
hình ảnh, ảnh động, một số các hiệu ứng nền, khung, phát triển hơn nữa là
các trò chơi như xếp hình, xe tăng, rắn săn mồi, tất cả mọi thứ đều được
điều khiển trên APP ANDROID.
Hình 3.12 Ứng dụng của LED MATRIX Fullcolor trong quảng cáo
Một tấm module LED P5 có kích thước khung viền là 16cm x 32cm với mật độ
điểm ảnh là 64 x 32 x 3 = 6144 Pixel. Để hiển thị đầy đủ các yêu cầu trên nhóm em
sử dụng 16 tấm led matrix 32x64 loại nhiều màu vì hiện nay các led quảng cáo
nhiều màu khá phổ biến trên thị trường với giá thành rẻ, đồng thời loại led này có
thể tạo ra hơn 16 triệu màu khiến việc hiển thị thêm sinh động.

28
Hình 3.13 Module Led Matrix 32x64
Lý do chọn loại Module này:
• Là loại mô đun LED rất phổ biến trên thị trường và đang được sử dụng
rộng rãi tại Việt Nam.
• Giá thành không quá đắt.
• Mở rộng kích thước bảng đơn giản, không cần thay đổi phần cứng.
• Kích thước 1 tấm 16cm x 32cm, chỉ cần cấp nguồn và nối với nhau qua dây
cáp tín hiệu là biển đã được lắp xong.
• Module fullcolor trong nhà P5 của hãng có thể hiển thị chữ với rất nhiều
màu sắc, kết hợp với video đẹp mắt để tạo lên những biển led full color hay
màn hình led.
• Lắp đặt nhanh chóng, sử dụng đơn giản.
Ưu điểm:
• Màn hình dễ dàng tháo lắp, sửa chữa khi có sự cố xảy ra.
• Vận hành và sử dụng dễ dàng.

29
• Màn hình LED P5 ngoài trời có độ ổn định cao ít chết điểm so với các loại
màn hình trong nhà khác.
• Chi phí đầu tư một màn hình P5 nhỏ, phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng.
Nhược điểm:
• Bóng khá thưa nên hình ảnh khi nhìn gần không sắc nét, mịn.
Bảng 3.3. Các thông số kỹ thuật của Module LED matrix fullcolor P5
Kích thước Module 16cm x 32 cm
Khoảng cách điểm ảnh 5mm
Nguồn 5V
Kiểu quét 1/16 scan
Độ phân giải 32 x 64 pixels
Góc nhìn ngang 110o
(+60/-60)
Góc nhìn dọc 60 o
(+30/-30)
Màu Full corlor
Chống nước IP43
Góc nhìn Nghiêng 110°, góc thẳng 60°
Cường độ sáng >3500 nits
Nhiệt độ hoạt động -20℃ đến 60℃
Độ ẩm hoạt động 10%-90%

30
Điện năng tiêu thụ lớn nhất 600W/square meter
Hình 3.14 Sơ đồ kết nối Module Led P5 với STM32H743

31
Hình 3.15 Cách bố trí các Module Led P5
Với kiểu bố trí trên ta có được một bảng LED với độ phân giải:128 x 256 x 3 = 98304
pixel.
Chân data của bảng Led sẽ nối với STM32H743 để lấy dữ liệu hiển thị, sơ đồ kết nối
như sau:
Bảng 3.4 Kết nối giữa STM với Module P5
STM32H7 Module P5
PA4 LAT
PA5 OE
PA0 A
PA1 B
PA2 C
PA3 D
PB0 R1_PIN1
PB2 G1_PIN1
PB4 B1_PIN1
PB1 R2_PIN1
PB3 G2_PIN1

32
PB5 B2_PIN1
PB6 R1_PIN2
PB8 G1_PIN2
PB13 B1_PIN2
PB7 R2_PIN2
PB9 G2_PIN2
PB14 B2_PIN2
PC1 R1_PIN3
PC3 G1_PIN3
PC5 B1_PIN3
PC2 R2_PIN3
PC4 G2_PIN3
PC6 B2_PIN3
PC7 R1_PIN3
PC9 G1_PIN3
PC11 B1_PIN3
PC8 R2_PIN3
PC10 G2_PIN3
PC12 B2_PIN3
CLK PB15
Từ cơ sở lý thuyết kết hợp với sơ đồ nguyên lí ta thấy rằng việc quét hàng được thưc
hiện từ chân PA0 đến PA3 đồng thời trên ở hình 3.15 việc quét khối trở nên dễ dàng hơn
do việc quét 4 dãy hàng song song với nhau.
3.3.5 Khối nguồn:
- Chức năng
Cấp nguồn cho toàn bộ các khối trừ khối APP ANDROID.
Nguồn điều khiển cung cấp cho toàn bộ ngoại vi, các ngoại vi gồm:
+ Module ESP8266 NODEMCU sử dụng nguồn 5V, dòng tối đa 800mA.
+ Module Led P5 dùng nguồn 5V.

33
+ STM32H743 sử dụng nguồn 5V, dòng tiêu thụ 20mA cho mỗi chân I/O và dòng
cấp là 50mA cho chân cấp 3.3V.
+ DHT11 sử dụng nguồn từ 3V-5V dòng tối đa 2.5mA
Suy ra ta chọn nguồn 5V để cấp cho toàn bộ hệ thống. Trên các module Esp8266 Node
MCU có tích hợp sẵn IC ổn áp AMS 1117 để tạo mức điện áp 3,3V.
Hình 3.16 Sơ đồ chân AMS1117
Các chân GND và Vin nối với nguồn đầu vào và tạo ra nguồn 3.3V ở Vout cấp cho
mạch.
Tính toán công suất:
Nguồn công suất là khối nguồn cung cấp cho bảng LED. Với tổng số bóng LED trên
bảng LED là 32 768 bóng LED nên cần một nguồn cung cấp với dòng điện lớn, ổn định.
Theo lý thuyết dòng vào của LED đỏ khi LED sáng nhất là 20mA.
Do đó điện năng tiêu thụ theo lý thuyết của 1 đèn LED là 20mA x 5V = 0.1W
Khi tất cả các đèn đều sáng ở mức cao nhất thì công suất tiêu thụ của khối hiển thị là:
0.1 (W) x 32768 (bóng) = 3276.8 W
Do hệ thống Module P5 có chế độ quét (scan mode) là 1/16 chu kỳ (16s) nên cùng một
thời điểm thì hệ thống chỉ hiển thị 1 dãy / 16 dãy trên mỗi bảng.
Do vậy công suất 1 thời điểm hệ thống hiển thị gồm 16 module Led tiêu thụ là 204.8 W
Dòng tiêu thụ của 16 Module Led tại 1 thời điểm là: 𝐼 =
𝑃
𝑈
=
204.8
5
= 40.96 (A)
Vậy tổng dòng vào để đáp ứng nhu cầu cho các khối
𝐼(𝑡ổ𝑛𝑔) = 𝐼 𝐸𝑆𝑃+ 𝐼𝐿𝐸𝐷 + 𝐼 𝐷𝐻𝑇11 + 𝐼𝑆𝑇𝑀32 = 0.8 + 40.96 + 0.0025 + 0.22 = 41.9825 (A)
Do vậy, ta sẽ chọn 2 nguồn có giá trị là 5V – 40 A. Và Phương pháp bọn em chọn sẽ là
nguồn tổ ong 5V-40A vì loại nguồn này có chất lượng tốt, có bảo hành, dễ dàng mua và
chi phí hợp lý.

34
Hình 3.17 Nguồn tổ ong 5V DC - 40A
+ Điện áp đầu vào: 110V~ 220V | 50 / 60hz ± 15%
+ Điện áp đầu ra: 5V - 20A
+ Công suất: 200W
+ Bảo hành: 12 Tháng
+ Bảo vệ: Quá tải | Quá áp | Ngắn mạch.
+ Tuân thủ an toàn: CCC/ FCC/ CE
+ Nhiệt độ làm việc: 0 ~ 40°C
+ Nhiệt độ bảo quản: -20 ~ 60°C
+ Độ ẩm môi trường: 0 ~ 95%
3.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch:

35
Hình 3.18 Sơ đồ khối toàn mạch.

36
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1 GIỚI THIỆU
Sau khi quá trình hoàn chỉnh thiết kế sơ đồ nguyên lý cho toàn hệ thống, nhóm tiến
hành thi công mô hình. Hệ thống được thi công bao gồm hai phần chính là thi công phần
cứng và thi công phần mềm. Cụ thể như sau:
Về phần cứng: tiến hành lắp ráp 16 module LED ma trận với nhau theo cách bố trí đã
giới thiệu ở chương 3. Kết nối đầy đủ nguồn, dây tín hiệu kết nối các module, kết nối
phần hiển thị và phần điều khiển bằng dây bus. Các bộ phận phần cứng sẽ được gắn cố
định phía sau bảng Led để tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm.
Về phần mềm: xây dựng giải thuật và viết chương trình cho hệ thống. Chương trình
được lập trình dựa vào nguyên lý hoạt động của hệ thống từ khi cấp nguồn cho đến khi hệ
thống ngừng hoạt động, áp dụng được giải thuật điều khiển vào sản phẩm một cách tối ưu
nhất.
Toàn bộ quá trình thi công hệ thống phải đảm bảo tất cả những yêu cầu về thiết kế mà
nhóm đã đặt ra ban đầu.
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG
4.2.1 Thi công bo mạch
Vẽ mạch in:
Cấu trúc của khối này chủ yếu ghép lại từ các module rời nên nhóm đã thiết kết board
có các chân cắm đã đươc định sẵn để liên kết các module lại thành một khối. Các chân
cắm được thiết kế sao cho gọn gàng và phù hợp với kích thước của bảng đồng.
Mạch được vẽ bằng phần mềm Proteus 8.6 cho ra mạch in như sau:

37
Hình 4.1 Mạch in trước và sau khi vẽ xong
Bảng 4.1 Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch
Tên linh kiện Loại Số lượng
NodeMCU ESP8266 1
Module P5 Indoor 16
Module STM32H743 1
DHT11 1
Nguồn tổ ong 5 V - 40 A 2
Domino 2 chân 1
Jump 16 chân 16
Pin 3.3 V 1
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra
Quy trình lắp ráp và kiểm tra mạch diễn ra theo các bước sau:
Bước 1: Sau khi vẽ xong board mạch bằng phần mềm, tiến hành in mạch và ủi mạch
bằng phương pháp thủ công lên boar đồng đã chuẩn bị sẵn. Sau khi ủi mạch, tiến hành gỡ
bỏ lớp giấy để lại đường mực trên mạch và dùng bút lông tô lại các đường dây bị đứt nếu
có.
Bước 2: Ngâm mạch trong hóa chất ăn mòn để loại bỏ hết phần đồng thừa và chỉ còn
lại các đường dây điện.

38
Bước 3: Tiến hành chà sạch lớp mực in và khoan lỗ chân linh kiện rồi quét nhựa thông
để bảo vệ mạch.
Bước 4: Dùng đồng hồ chỉnh thang đo điện trở x1 để kiểm tra các đường mạch có bị
đứt hay ngắn mạch không.
Bước 5: Hàn tất cả các linh kiện như hàng rào, jack cắm… vào board đồng rồi kiểm tra
lại tất cả các mối hàn xem có chắc chưa.
Bước 6: Gắn board STM32H743, ESP8266 và DHT11 vào mạch vừa hàn xong.
Bước 7: Cấp nguồn kiểm tra mạch xem có sự cố nóng bất thường hay không, sau đó
nạp chuong trình cho mạch chạy thử.
Bước 8: Hoàn thành mạch dùng mica trong làm khung bảo vệ cho mạch.
4.3 THI CÔNG MÔ HÌNH
Bộ khung có tác dụng định hình cho các bảng LED, cố định bộ nguồn và mạch nên yêu
cầu đặt ra là phải đảm bảo sự chắc chắn và nhẹ nhàng để dể di chuyển và lắp đặt. Khung
cho mô hình được làm bằng sắt và kích thước được mô tả như hình sau:
128cm
64cm
Hình 4.2 Kích thước khung sắt
Mặt trước bộ khung dùng định hình 16 tấm module LED P5. Mặt sau là mạch điều
khiển và nguồn, ESP8266, DHT11, mạch điều khiển được bảo vệ bằng khung mica trong,
nguồn và mạch được bắt vít cố định lên khung.

39
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
4.4.1 Lưu đồ giải thuật
Hình 4.3 Sơ đồ khối hệ thống
Khi bắt đầu hệ thống, Module ESP8266 sẽ tự động phát Wifi. Sau khi phát Wifi xong,
ta sử dụng điện thoại kết nối Wifi mà ESP8266 phát. Khi đã kết nối thành công ESP8266
sẽ nhận dữ liệu từ điện thoại khi ta dùng điện thoại điều khiển. Sau khi nhận dữ liệu,
ESP8266 sẽ gửi sang STM32H743 để xử lý và điều khiển hiển thị.

40
Hình 4.4 Sơ đồ khối ESP8266
• Khởi tạo các hàm cần thiết như uart để giao tiếp với vi điều khiển, chế độ phát
wifi AP (acess point), khỏi tạo hàm đọc DHT11 và giao thức truyền nhận dữ liệu.
• Tiếp theo trong vòng lặp vô hạn ESP8266 sẽ đọc nhiệt độ và độ ẩm từ con
DHT11, lúc này esp sẽ so sánh với giá trị cũ nếu giá trị cũ và giá trị mới khác nhau
esp8266 sẽ truyền dữ liệu sang vi điều khiển qua uart.
• ESP8266 kiểm tra dữ liệu truyền tới từ điện thoại, nếu có dữ liệu tới esp sẽ nhận
dữ liệu đó và truyền qua vi điều khiển thông qua uart.
• Cuối cùng ESP8266 quay lại bước thứ 2 thực hiện tiếp vòng lặp vô hạn.

41
Hình 4.5 Lưu đồ Vi điều khiển STM32H743
Sau khi khởi tạo các hàm cần thiết như khởi tạo các chân IO, TIMER1, USB device,
PWM, đối với uart vi điều khiển sẽ nhận dữ liệu qua UART sử dụng DMA với chiều dài
mảng là 84.
Nếu byte thứ 0 uart[0] = ‘n’ cho phép hiển thị nội dung dữ liệu từ điện thoại bao gồm
vị trí, màu và nội dung.

42
Sau khi byte thứ 0 uart[0] = ‘n’ xét tiếp trường hợp byte thứ nhất uart[1] = ‘a’ cho
phép hiển thị hình ảnh, bằng ‘d’ cho phép chỉnh độ sáng, bằng ‘h’ cho phép hiển thị đồng
hồ, bằng ‘b’ cho phép hiển thị các hiệu ứng nền, bằng ‘k’ cho phép hiển thị hiệu ứng
khung, bằng ‘t’ cho phép hiên thị nhiêt độ, độ ẩm.
− Lưu đồ điều khiển hiển thị nội dung:
Hình 4.6 Lưu đồ điều khiển hiển thị nội dung

43
− Lưu đồ điều khiển chế độ hiển thị ảnh:
Hình 4.7 Lưu đồ điều khiển chế độ hiển thị ảnh

44
− Lưu đồ điều khiển chế độ hiển thị đồng hồ:

45
Hình 4.8 Lưu đồ điều khiển chế độ hiển thị đồng hồ

46
− Lưu đồ điều khiển độ sáng màn hình:
Hình 4.9 Lưu đồ điều khiển độ sáng màn hình

47
− Lưu đồ điều khiển hiệu ứng nền:

48
Hình 4.10 Lưu đồ điều khiển hiệu ứng nền

49
− Lưu đồ điều khiển hiệu ứng khung:
Hình 4.11 Lưu đồ điều khiển hiệu ứng khung

50
− Lưu đồ điều khiển hiển thị nhiệt độ độ ẩm
Hình 4.12 Lưu đồ điều khiển hiển thị nhiệt độ độ ẩm

51
− Lưu đồ điều khiển GAME TETRIS

52
Hình 4.13 Lưu đồ điều khiển GAME TETRIS

53
− Lưu đồ điều khiển hiển GAME SNAKE

54
Hình 4.14 Lưu đồ điều khiển GAME SNAKE
− Lưu đồ Paint

55
Hình 4.15 Lưu đồ Paint
− Lưu đồ điều khiển hiển thị video

56

57
Hình 4.16 Lưu đồ điều khiển hiển thị Video
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
Giới thiệu phần mềm lập trình STM32Cube và Keil C
STM32CubeMX là một phần mềm được cung cấp miễn phí giúp ích cho việc cấu hình
ngoại vi, clock, tính toán dòng tiêu thụ, tạo project với nhiều dòng chip ARM STM32…
Việc tạo project trở nên đơn giản bằng việc lựa chọn các ngoại vi cần thiết, cấp lock tùy
chỉnh mà không cần liên quan đến code.
Việc tạo project với thư viện chuẩn là khá khó khăn vì cần nhiều bước để tạo ra project
mới. STM32CubeMX ra đời như một lựa chọn để thay thế điều đó, với giao diện trực
quan chúng ta sẽ dể dàng lập trình và có cái nhìn tổng quan hơn.
KeilC uvision 5 là một phần mềm hỗ trợ cho người dùng trong việc lập trình cho vi
điều khiển các dòng khác nhau (Atmel, AVR, ARM..). Keil C giúp người dùng soạn thảo
và biên dịch chương trình C hay cả ASM thành ngôn ngữ máy để nạp vào vi điều khiển
giúp chúng ta tương tác giữa vi điều khiển và người lập trình.
Hình 4.17 Biểu tượng phần mềm Keil C
*Cấu hình cho vi điều khiển STM sử dụng phần mên STM32CubeMX
Bước 1: Tạo Project
Mở phần mềm STM32CubeMX lên, nhấn vào New Project để bắt đầu tạo project mới.
• Cửa sổ hiện ra với các thiết lập:
• Series: Chọn họ MCU bạn sử dụng, Lines: Chọn dòng MCU bạn sử dụng, Package:
Chọn kiểu đóng gói của MCU.

58
• Hoặc nhập mã MCU vào ô tìm kiếm.
• Nhấn OK.
Hình 4.18 Tạo project mới trên STM32CubeMx
Bước 2: Chọn ngoại vi
Sau khi đã lựa chọn xong MCU, tiến hành chọn ngoại vi cần dùng tại thẻ PinOut:
Tại hình MCU trong khung bên phải, bạn có thể trực tiếp cấu hình trực quan từng chân
của MCU theo các tính năng GPIO mà MCU hỗ trợ bằng cách click vào chân MCU và
chọn chức năng cần thiết.

59
Hình 4.19 Cấu hình chip trên STM32CubeMx
Bước 3: Cấu hình xung nhịp sau khi đã lựa chọn ngoại vi cần thiết, tiến hành cấu hình
xung đồng hồ cho ngoại vi tại thẻ Clock Configuration.
Hình 4.20 Cấu hình xung nhịp trên STM32CubeMX

60
Bước 4: Cấu hình ngoại vi tiến hành cấu hình đặc tính của ngoại vi đã chọn tại thẻ
Configuration.
Hình 4.21 Cấu hình ngoại vi trên STM32CubeMX
Bước 5: Xuất mã nguồn đã cấu hình sau khi đã điều chỉnh, cấu hình những ngoại vi cần
thiết, chúng ta tiến hành xuất mã nguồn để import vào chương trình.
Hình 4.22 Tạo code trên STM32CubeMX
- Nhấn nút có hình Generate source code hoặc chọn Project >> Generate code hoặc
nhấn phím tắt Ctrl + Shift + G để mở cửa sổ cấu hình đường dẫn Project.
Bước 1: Mở phần mềm lập trình Keil C sau khi đã tạo mã nguồn

61
- Mở file main tại Application/User
Hình 4.23 Giao diện phần mềm lập trình Keil C
Bước 2: Thiết lập các cấu hình cần thiết
Hình 4.24 Thiết lập cấu hình cho Keil C
Bước 3: Buid và nạp code vào chip

62
Hình 4.25 Buid và nạp code lên chip
- Nếu lập trình đúng nên khi biên dịch thông báo “0 error …” và cho biết phần
trăm bộ nhớ đã sử dụng.
- Nếu sai cú pháp thì biên dịch không thành công thì phải hiệu chỉnh cho đến khi
hết lỗi.
a. Viết chương trình hệ thống
4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại (Android studio)
Android là một hệ điều hành có mã nguồn mở dựa trên nền tảng Linux được thiết kế
dành cho các thiết bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thông minh và máy
tính bảng.
Ban đầu, Android được phát triển bởi Tổng công ty Android, với sự hỗ trợ tài chính từ
Google, sau này được chính Google mua lại vào năm 2005 và hệ điều hành Android đã ra
mắt vào năm 2007. Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android là HTC Dream được bán vào
ngày 22 tháng 10 năm 2008.
Hình 4.26 Logo hệ điều hành Android
Android Studio là một phầm mềm bao gồm các bộ công cụ khác nhau dùng để phát
triển ứng dụng chạy trên thiết bị sử dụng hệ điều hành Android như các loại điện thoại
smartphone, các tablet... Android Studio được đóng gói với một bộ code editor,

63
debugger, các công cụ performance tool và một hệ thống build/deploy (trong đó có trình
giả lập simulator để giả lập môi trường của thiết bị điện thoại hoặc tablet trên máy tính)
cho phép các lập trình viên có thể nhanh chóng phát triển các ứng dụng từ đơn giản tới
phức tạp.
Hình 4.27 Logo phần mềm Android Studio
Việc xây dựng một ứng dụng mobile (hoặc tablet) bao gồm rất nhiều các công đoạn
khác nhau. Đầu tiên chúng ta sẽ viết code ứng dụng sử dụng máy tính cá nhân hoặc
laptop. Sau đó chúng ta cần build ứng dụng để tạo file cài đặt. Sau khi build xong thì
chúng ta cần copy file cài đặt này vào thiét bị mobile (hoặc table) để tiến hành cài đặt
ứng dụng và chạy kiểm thử (testing). Bạn thử tưởng tượng nếu với mỗi lần viết một dòng
code bạn lại phải build ứng dụng, cài đặt trên điện thoại hoặc tablet và sau đó chạy thử thì
sẽ vô cùng tốn thời gian và công sức. Android Studio được phát triển để giải quyết các
vấn đề này. Với Android Studio tất cả các công đoạn trên được thực hiện trên cùng một
máy tính và các quy trình được tinh gọn tới mức tối giản nhất.

64
Hình 4.28 Giao diện phần mềm Android Studio
Một project Android bao gồm các file sau:
Bảng 4.2 Cấu tạo một project Android
File hoặc thư mục Mô tả
AndroidManifest.xml
Đây là file manifest mô ta các đặc điểm cơ ban của ứng
dụng và xác định từng thành phần của nó.
Java
Thư mục này có chứa các file nguồn java cho dự án của
bạn. Theo mặc định, nó bao gồm một tập tin nguồn
MainActivity.java một lớp hoạt động (activity) chạy khi
ứng dụng của bạn được khởi động.

65
res/drawable
Các phiên ban Android trước đây sử dụng thư mục này
đểchứa anh, các phiên ban hiện tại sử dụng thư mục
mipmap thay thế làm nơi chứa anh. Thư mục này gần
như không còn sử dụng.
res/layout
Thư mục này chứa các file định nghĩa giao diện người
dùng.
res/menu
Thư mục này chứa các file xml, định nghĩa các menu sẽ
hiển thị trên Action Bar.
res/mipmap Chứa các anh 'mipmap'.
res/values
Đây là một thư mục cho các tập tin XML khác nhau có
chứa một tập hợp các nguồn, chẳng hạn như các chuỗi
(String) và các định nghĩa màu sắc.
4.4.3 Phần mềm lập trình ESP8266
Phần mềm Arduino IDE
Hình 4.29 Logo phần mềm Arduino.
Đây là công cụ hổ trợ viết code và nạp code cho các bo mạch Arduino cũng như các
mạch NodeMCU.
Truy cập vào trang chủ Arduino http://arduino.cc để download phần mềm và cài đặt.
Phần mềm được hổ trợ miễn phí cho người dùng, với bản cập nhật mới nhất là Arduino
1.8.5.

66
Hình 4.30 Giao diện của phần mềm Arduino.
Sau khi tải về thì cần thêm thư viện để có thể sử dụng với module NodeMCU
ESP8266. Vào File → Preferences, vào textbox Additional Board Manager URLs thêm
đường link sau vào:
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json.
Sau đó click OK để chấp nhận.

67
Hình 4.31 Bước nhập thư viện cho Arduino
Tiếp theo vào Tool→Board→Boards Manager
Hình 4.32 Bước nhập thư viện Arduino
Đợi một lát để chương trình tìm kiếm. Ta kéo xuống và click vào ESP8266 by
ESP8266 Community, click vào Install. Chờ phần mềm tự động download và cài đặt.

68
Hình 4.33 Bước nhập thư viện Arduino.
Kết nối mudule USB-to-UART vào máy tính. Vào Tool→Board→Generic ESP8266
Module, chọn cổng COM tương ứng với module USB-to-UART tương ứng.
Tương tự ta nhập thư viện cho các Wifi, DHT11.
4.5 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC
4.5.1 Hướng dẫn sử dụng phần cứng
Bước 1: Cắm phích cắm vào nguồn 220V để cấp nguồn cho hệ thống
Bước 2: Sử dụng điện thoại kết nối với Wifi ESPAP
4.5.2 Hướng dẫn sử dụng phần mềm
Bước 1: Kết nối Wifi ESPAP trên điện thoại Android.

69
Hình 4.34 Wifi
Bước 2: Mở logo ứng dụng DATN_COMPLETE trên điện thoại Android
Hình 4.35 App đồ án.
Bước 3: Giao diện App. Tùy theo nhu cầu người sử dụng muốn hiển thị. Ví dụ ta
muốn hiển thị chữ trên màn hình ta chọn Text trên app android.

70
Hình 4.36 Giao diện màn hình chính
Bước 4: Lúc này hiện trên màn hình với giao diện như sau:
Hình 4.37 Giao diện của Text.
Muốn hiển thị thông tin gì ta cần nhập vào phần nội dung. Vị trí hiển thị ta nhập vào
hàng và cột (Hàng từ 0 đến 255, cột từ 0 đến 127) còn về phần màu sắc ta phối màu sắc
cho thích hợp. Chọn chế độ dịch trái, bình thường, dịch phải tùy theo nhu cầu người sử

71
dụng. Bước cuối cùng bấm “Thực hiện”. Nếu muốn hiển thị nhiều chữ chạy trong nhiều
hàng ta làm các bước như trên. Còn khi không muốn hiển thị ta bấm “Clear”.
Khi muốn chơi game ta bấm chọn “Game Play” lúc này màn hình sẽ hiển thị như:
Hình 4.38. Giao diện Game Play.
Lúc này chúng ta sẽ lựa chọn các game tương ứng, trong đó bao gồm các game: xếp
hình, rắn, xe tăng. Tùy theo người sử dụng lựa chọn game tương thích. Trong đó có các
nút điều khiển. Ví dụ game con rắn ta dùng các nút điều hướng để điều khiển hướng đi
con rắn. Còn game xếp hình dùng nút “Trái”, “Phải” để di chuyển sang trái và phải, nút
xuống để dịch xuống cho nhanh và nút “OK” để thay đổi hình dạng của các khối hình.
Cuối cùng là game xe tăng, các nút điều hướng để thay đổi hướng đi của xe tăng, nút
“OK” là nút bắn. Khi không mún chơi nữa bấm “clear1”.
Khi muốn hiển thị đồng hồ ta nhấn vào “CLOCK” trên màn hình chính, lúc này nó
sẽ hiển thị:

72
Hình 4.39. Giao diện điều khiển đồng hồ.
Chúng ta sẽ chỉnh lại thời gian sao cho phù hợp với thời gian hiện tại. Vị trí hiển thị
trên LED ta sẽ có thanh điều chỉnh chúng ta sẽ kéo vị trí mà chúng ta mong muốn hiển
thị. Sau đó ta muốn hiển thị ta sẽ nhấn nút “BẬT” và muốn tắt hiển thị ta sẽ nhấn vào nút
“TẮT”.
Tương tự như thế ta sẽ sử dụng các ứng dụng PAINT trên app sẽ có giao diện như
sau:

73
Hình 4.40 Giao diện điều khiển chế độ vẽ trên LED MATRIX.
Với giao diện đơn giản chỉ cần vẽ trên màn hình thì những hình vẽ sẽ xuất hiện trên
LED MATRIX gần như đồng thời, để chọn màu hay xóa bất kì trên màn hình chỉ cần
nhấp vào ô ba chấm trên góc phải màn hình.
Hình 4.41 Giao diện chọn chế độ trên PAINT trên LED MATRIX.

74
Khi nhấn clear màn hình sẽ xóa hết, với các lựa chon RED, GREEN, BLUE sẽ chọn
màu đỏ, xanh lá, xanh dương để hiển thị trên LED.
Ứng dụng “Brightness” trên app để điều chỉnh màn hình, với giao diện đơn giản chỉ
cần kéo thanh progress bar như hình sau:
Hình 4.42 Giao diện chọn chế độ trên Brightness trên LED MATRIX.

75
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ
5.1 Kết quả
Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành tiếng việt cũng như
tiếng anh, tìm hiểu thêm qua mạng internet, tổng hợp các kiến thức đã được học suốt 4
năm cũng như được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn, nhóm chúng em đã cơ
bản hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống bảng Led
Matrix điều khiển bằng APP ANDROID” và đạt các kết quả như sau:
5.1.1 Giao diện App Android và trên hệ thống
Để thuận tiện hơn trong quá trình sử dụng, nhóm thực hiện đã nghiên cứu và phát triển
một ứng dụng trên điện thoại smartphone sử dụng hệ điều hành Android cho điều khiển
trên bảng LED MATRIX.
Giao diện App Android như sau:

76
Hình 5.1 Giao diện màn hình chính của App
App bao gồm 9 chế độ: Paint, Game Play, Clock, Temp, Bright, Image, Text, Effect,
Video.
Chế độ thứ nhất là Paint chế độ này cho phép ta vẽ bất kì điểm ảnh nào trên app sẽ
chúng sẽ xuất hiện đồng thời trên bảng LED MATRIX.
Hình 5.2 Giao diện của Paint và kết quả thực tế trên LED MATRIX.

77
Chế độ thứ hai là Game play, trong chế độ này có 3 trò chơi gồm TETRIS, SNAKE,
TANK.
Hình 5.3 Giao diện điều khiển của Game Play
Hình 5.4 Hình ảnh game TETRIS trên LED MATRIX.

78
Hình 5.5 Hình ảnh game SNAKE trên LED MATRIX.
Hình 5.6 Hình ảnh game TANK trên LED MATRIX.
Giao diện gồm có các nút: TRÁI, LÊN, XUỐNG, PHẢI dùng làm nút điều hướng của
trò chơi, nút “OK” trong game SNAKE không có tác dụng chỉ tác dụng chỉ tác dụng
game “TETRIS” và game “TANK”. Đối với game “TETRIS” dùng để thay đổi hình dạng
các khối trong game, còn đối với game “TANK” dùng làm nút bắn đạn. Nút còn “clear1”
là nút reset lại trò chơi.

79
Hình 5.7 Giao diện của đồng hồ.
Hình 5.8 Kết quả hiển thị đồng hồ.
Giao diện bao gồm hai nút nhấn “BẬT” và “TẮT” dùng để hiển thị và tắt hiển thị của
đồng hồ trên hệ thống bảng LED, thanh ngang dùng để điều khiển vị trí hiển thị trên bảng
LED và cuối cùng trên màn hình có các Listview để điều khiển giờ, phút, giây cho phù
hợp.

80
Chế độ thứ ba là Temp chế độ này có nhiệm vụ cho phép hiển thị nhiệt độ và độ ẩm
đọc từ ESP8266.
Hình 5.9 Giao diện của nhiệt độ.
Hình 5.10 Kết quả hiển thị nhiệt độ.
Giao diện này bao gồm hai nút BẬT, TẮT dùng để hiển thị, tắt hiển thị và Hàng, Cột
dùng để chọn vị trí nhiệt độ và độ ẩm hiển thị trong Hàng nhập giá trị từ 0 đến 255 còn
Cột giá trị từ 0 đến 127.
Chế độ Brightness trên app dùng để điều chỉnh độ sáng.

81
Hình 5.11 Giao diện thay đổi độ sáng.
Giao diện gồm một thanh ngang để điều khiển độ sáng của màn hình, việc hiển thị độ
sáng tùy theo ánh sáng tác động từ bên ngoài để điều chỉnh cho phù hợp trong khoảng giá
trị từ 0 đến 100.
Hình 5.12 Hình ảnh hiển thị hai độ sáng khác nhau.
Hình ảnh bên trái thể hiện giá trị độ sáng độ sáng là 30, độ sáng hình ảnh bên phải có
giá trị là 60.
Chế độ tiếp theo là Image dùng để hiển thị hình ảnh và ảnh động.

82
Hình 5.13 Giao diện điều khiển hình ảnh trên APP.
Hình 5.14 Hình ảnh trên LED MATRIX.
Giao diện gồm có chế độ chọn ảnh động và ảnh. Cả hai chế độ này đều có bật, tắt
gamma bằng nút gạt giống như công tắc, chế độ gamma giúp ảnh hiện thị rõ hơn và cuối
cùng là nút gạt bật tắt để hiển thị hoặc không hiển thị.

83
Chế độ hiển thị nội dung text hiển thị các chữ, sô và các kí hiệu trên màn hình với 4
font khác nhau.
Hình 5.15 Giao diện Text.
Hình 5.16 Kết quả hiển thị của text trên LED MATRIX
Giao diện gồm phần Nội Dung đây là phần mình muốn hiển thị nội dung nào thì mình
nhập nội dung đó, tiếp theo là Hàng và Cột đây là vị trí mình muốn hiển thị thông tin
(Hàng: 0 đến 255, Cột: 0 đên 127), tiếp theo là các thanh của ba màu Red, Green, Blue 3

84
thanh này dùng để phối màu chữ tùy theo sở thích của mình, phía dưới là mình chọn chế
độ bao gồm: dịch trái, bình thường, dịch phải. Nút “THỰC HIỆN” là thực hiện các thao
tác bên trên mình thực hiện để hiển thị và nút cuối cùng là nút “CLEAR” dùng để xóa
nội dung hiển thị.
Chế độ effect hiển thị các hiệu ứng trên màn hình.
Hình 5.17 Giao diện Effects
Hình 5.18 Kết quả hiển thị trên text trên LED MATRIX
5.1.1 Mạch chạy thực tế

85
Sau khi hoàn thành mạch điều khiển và lắp ráp các các khối thành mô hình hoàn chỉnh,
kết quả đạt được như sau: Mặt trước hệ thống các Module Led được ghép nối và bố trí
đúng như dự kiến ban đầu, cố định chắc chắn trên khung sắt.
Hình 5.19 Kết quả mặt trước hệ thống
Mặt sau hệ thống nguồn và mạch điều khiển được gắn cố định tại các vị trí như đã đề
ra, dây nối các Module Led đi gọn gàng. Các dây nguồn đỏ đen để dễ phân biệt cực tính
cho nguồn và được hàn cos kết nối chắc chắn lên các module cũng như nguồn tổ ong,
nguồn cho mạch điều khiển được lấy trực tiếp từ nguồn tổ ong 5V một cách tiện lợi và
gọn gàng.
Hình 5.20 Kết quả mặt sau hệ thống.
Sau khi hoàn thành sản phẩm có mức độ hoàn thiện tốt về tính thẩm mỹ cũng như khả
năng vận hành thực tế.

86
Hình 5.21 Hình ảnh thực tế.
Mạch liên tục trong 4h vẫn giữ được sự ổn định, dữ liệu truyền nhận đầy đủ, không bị
mất dữ liệu trên đường truyền. Có khả năng đáp ứng nhanh yêu cầu người dùng.
5.2 Nhận xét:
Sau khi thực hiện xong thì sinh viên đã hoàn thành được các công việc mà đề tài đã đề
ra:
⚫ Tạo được giao diện ứng dụng Android trên điện thoại.
⚫ Gửi được dữ liệu từ ứng dụng xuống bộ xử lý và hiển thị rất tốt.
⚫ Sản phẩm hoạt động khá ổn định (tắt mở nguồn 10 lần thì mạch chạy được cả 10 lần).
⚫ Sản phẩm thi công gọn gàng, độ an toàn cao vì đã được cách điện bảo vệ an toàn
tuyệt đối cho người sử dụng.
5.3 Đánh giá
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài, chúng tôi đã nghiên cứu và biết sử dụng
STM32H743, DHT11, ESP8266, Module LED P5.
Củng cố và hiểu biết thêm kiến thức về viết code cho vi điều khiển STM32H743, code
ESP8266.
Việc nâng cấp hệ thống hoàn chỉnh hơn, chạy ổn định hơn và có thể thương mại hóa
một cách tốt nhất là cần được tiếp tục nghiên cứu và phát triển.

87
Lĩnh vực IoT (Internet of Things) đã và đang trở thành một xu hướng của thời đại nên
khi hoàn thành đề tài, chúng tôi có thể dễ dàng hơn trong việc tiếp thu những kiến thức
mới đặc biệt là lĩnh vực IoT.
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 KẾT LUẬN
Sau gần 4 tháng nghiên cứu và tìm hiểu, nhóm đã hoàn thành đề tài “Thiết kế và thi
công hệ thống bảng LED MATRIX điều khiển bằng APP ANDROID”
Đề tài đã đạt các yêu cầu sau:
- Đã giới thiệu sơ lược về các phần cứng một cách chi tiết, dễ hiểu.
- Đã giới thiệu được phần mềm cần thiết thuận tiện cho việc lập trình.
- Viết được ứng dựng trên điện thoại.
- Thi công hệ thống bảng LED P5 hiển thị chữ có dấu, hiệu ứng, hình ảnh, video,
chơi game, thời gian, vẽ trên bảng LED, nhiệt độ và độ ẩm.
Trong quá trình thực hiện đề tài, đã gặp nhiều khó khăn khác nhau như: phải nghiên
cứu tài liệu nước ngoài, datasheet, … dẫn đến nhiều chỗ dịch sai, dịch nhầm lẫn. Trong
quá trình viết code gặp phải nhiều lỗi phát sinh mà không tìm ra nguyên nhân cần đầu tư
thời gian để giải quyết. Quá trình thi công bảng mạch hiển thị cũng gặp nhiều khó khăn
nhất định, tuy nhiên chúng tôi đã cố gắng giải quyết được vấn đề phát sinh để hoàn thành
được đề tài.
Do đây là lần đầu tiên làm một đề tài đồ án tốt nghiệp, cộng với kiến thức còn nhiều
hạn chế nên vẫn còn chỗ thiếu sót, khiếm khuyết. Chúng tôi ra mong được sự ủng hộ và
giúp đỡ của thầy cô giáo để đề tài được hoàn thiện hơn và thêm nhiều cải tiến đáng kể,
ứng dụng tốt hơn vào thực tiễn.
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Sản phẩm hoàn thiện với mức độ hiển thị tương đối đẹp. Do sử dụng Module LED P5
có mật độ điểm ảnh không cao nên nội dung hiển thị bị hạn chế nên có điều kiện sẽ phát
triển bằng cách dùng các Module có độ phân giải tốt hơn như P3.

88
Sản phẩm hiển thị hình ảnh chưa linh hoạt cần phát triển App Android nhóm đã tạo
cần thêm chức năng chụp ảnh. Khi mà chụp ảnh từ điện thoại ta có thêm nút hiển thị và
tắt hiển thị, khi nhấn vào hiển thị thì hình ảnh được chụp từ App sẽ hiển thị lên bảng.
App còn hạn chế chỉ dụng hệ điều hành Android, cần nghiên cứu phát triển thêm trên
hệ điều hành IOS.
Khi chơi game còn hạn chế như là nút nhấn đôi lúc không được nhạy cho lắm, cần kết
hợp thêm Remote để chơi game.

Thiết kế hệ thống bảng led matrix điều khiển bằng App Android, 9đ

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế hệ thống bảng led matrix điều khiển bằng App Android, 9đ

Similar to Thiết kế hệ thống bảng led matrix điều khiển bằng App Android, 9đ (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Thiết kế hệ thống bảng led matrix điều khiển bằng App Android, 9đ