Đồ án Điều khiển đèn led bằng smartphone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
KHOA ĐIỆN-CƠ
====o0o====

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BẢNG ĐÈN LED ĐIỀU KHIỂN BẰNG
SMARTPHONE

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
Khóa
MSSV

: TS. Bùi Gia Thịnh
: Nguyễn Văn Duy
: Điện công nghiệp và dân dụng
: K16
: 143151307004

HẢI PHÒNG, 12 -2019


UBND THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ............................................Số hiệu sinh viên:...............................
Khóa:......................Khoa/Viện....................................Ngành.........................................
1. Đầu đề thiết kế:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Các số liệu ban đầu:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
SV: Nguyễn Văn Duy


.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:.........................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án: .............................................................................................
Trưởng bộ môn
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Ngày ....... tháng ....... năm ..….
Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày…. tháng …. năm 2019
Người duyệt
( Ký, ghi rõ họ, tên)

SV: Nguyễn Văn Duy

Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên)


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu thiết kế bảng đèn led
điều khiển bằng Smartphone” do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy TS.

Bùi Gia Thịnh. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.
Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh
mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu
phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hải Phòng, ngày … tháng … năm 2019
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Duy

SV: Nguyễn Văn Duy


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế bảng đèn LED điều
khiển bằng smart phone” em xin chân thành cảm ơn đến quý Thầy, Cô trong bộ
môn Điện, cùng thầy cô trong khoa Điện – Cơ đã tận tình giảng dạy, cung cấp cho em
nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại Trường Đại học Hải Phòng.
Em trân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Bùi Gia Thịnh đã trực tiếp hướng
dẫn đồ án cho em. Cảm ơn Thầy đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, cung cấp những tài
liệu, kinh nghiệm, bài học quý giá và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án
này.
Em cũng đặc biệt xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã giúp đỡ về mặt
tinh thần cũng như vật chất để em có thể hoàn thành tốt đồ án này.
Một lần nữa em xin kính chúc quý Thầy, Cô và mọi người luôn mạnh khỏe,
hạnh phúc và ngày càng thành công trong cuộc sống.
Xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, tháng 12 năm 2019
Sinh viên

Nguyễn Văn Duy

SV: Nguyễn Văn Duy


MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC LƯU ĐỒ
LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1 . Lý do chọn đề tài......................................................................................................1
2 . Mục tiêu của đề tài...................................................................................................1
3 . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu – Đối tượng nghiên cứu....................................1
4 . Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................2
5 . Nội dung nghiên cứu................................................................................................2
6 . Bố cục đồ án.............................................................................................................2
CHƯƠNG 1...................................................................................................................1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LED TRONG QUẢNG CÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG
SMARTPHONE............................................................................................................1
1.1. Giới thiệu chung về quảng cáo..............................................................................1
1.2. Tổng quan về Led..................................................................................................4
1.2.1. Khái niệm về Led................................................................................................4
1.2.2. Lịch sử hình thành Led........................................................................................4
1.2.3. Quá trình thương mại hóa....................................................................................5
1.2.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn Led......................................................6
1.2.5. Ưu nhược điểm và ứng dụng của đèn Led..........................................................7
1.2.5.2. Ứng dụng của đèn Led.....................................................................................8
1.3. Smartphone( Điện thoại thông minh)....................................................................9
1.3.1. Định nghĩa..........................................................................................................9

1.3.2 . Thị phần............................................................................................................12
1.3.2.1. Dựa trên nền tảng vận hành...........................................................................12
1.3.2.2. Dựa trên hãng sản xuất..................................................................................12
1.3.3. Trào lưu, xu hướng công nghệ và thiết kế........................................................13
CHƯƠNG 2.................................................................................................................17
SV: Nguyễn Văn Duy


THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG......................................................................17
2.1 . Tổng quát về phần cứng.....................................................................................17
2.1.2 . Chức năng của các khối....................................................................................17
2.1.1. Sơ đồ tổng quát phần cứng...............................................................................17
2.2. Một số linh kiện sử dụng trong mạch.................................................................19
2.2.1. Vi điều khiển Atmega 32..................................................................................19
2.2.2. IC ghi dịch 74HC595.......................................................................................29
2.2.3. IC giải mã địa chỉ 74HC138.............................................................................32
2.3. Phân tích hệ thống..............................................................................................34
2.3.1. Nguyên lý hoạt động của bảng quang báo Led ma trận....................................34
2.3.2. Phân tích hệ thống............................................................................................35
2.4. Thiết kế phần cứng..............................................................................................35
2.4.1. Khối hiển thị......................................................................................................35
2.4.2. Khối điều khiển trung tâm.................................................................................43
2.4.3. Khối giao tiếp giữ vi điều khiển và smartphone...............................................45
CHƯƠNG 3.................................................................................................................50
THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG........................................................................50
3.1. Các phần mềm lập trình sử dụng cho vi điều khiển...........................................50
3.1.1. Phần mềm Proteus 8.5......................................................................................50
3.1.2. Phần mềm Codevision AVR V2.05.0...............................................................52
3.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển bảng Led ma trận................................................53
3.3. Giao diện smartphone giao tiếp với vi điều khiển...............................................61

KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI...................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................68

SV: Nguyễn Văn Duy


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của led........................................................6
Hình 1. 3 Ứng dụng của led trong thực tế.....................................................................8
Hình 1. 4. Smartphone chạy hệ điều hành android.....................................................11
Hình 1. 5 . Một chiếc Smartphone chạy hệ điều hành IOS................................................................11

Hình 2. 1. Sơ đồ khối tổng quát hệ thống phần cứng.................................................17
Hình 2. 2. Atmega32 loại chân cắm
Hình 2. 3 . Atmega32 loại chân dán.........19
Hình 2. 4. Cấu trúc bên trong của vi điều khiển AVR.................................................22
Hình 2. 5 Cấu trúc bộ nhớ vi điều khiển Atmega32....................................................24
Hình 2. 6 . Thanh ghi 8bit của vi điều khiển Atmega 32.............................................25
Hình 2. 7. Cấu trúc thanh ghi trạng thái của AVR.......................................................26
Hình 2. 8. Hình ảnh thucự tế IC 74HC595.................................................................29
Hình 2. 9. Sơ đồ chân IC 74HC595............................................................................29
Hình 2. 10. Ghép nối tiếp các IC 74HC595................................................................31
Hình 2. 11. Nguyên tắc tạo ảnh cho Led ma trận.......................................................34
Hình 2. 12. Môdun led ma trận P10...........................................................................36
Hình 2. 13. Sơ đồ đấu chân led ma trận P10..............................................................37
Hình 2. 14. Sơ đồ nguyên lý kết nối modun Led P10 với vi điều khiển Atmega32...38
Hình 2. 15. Sơ đồ mạch in kết nối modun Led P10 với vi điều khiển Atmega32......39
Hình 2. 16. Nguyên lý đưa dữ liệu vào IC 74HC595 của Led ma trận P10...............40
Hình 2. 17. Nguyên lý quét modun Led ma trận P10.................................................41
Hình 2. 18 Hình ảnh thực tế IC 74HC245...................................................................42

Hình 2. 19. Sơ đồ chân IC 74 HC245.........................................................................42
Hình 2. 20. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm Atmega32..........................43
Hình 2. 21. Sơ đồ mạch in khối điều khiển trung tâm Atmega32..............................44
Hình 2. 22. Modun ESP-02........................................................................................45
Hình 2. 23. Sơ đồ chân của Modun............................................................................46
Hình 2. 24. Cấu trúc của một khung truyền phổ biến.......................................................................47

Hình 3. 1. Giao diện chính của phần mềm Proteus 8.5..............................................50
Hình 3. 2. Giao diện của phần mềm Codevision AVR V2.05.0.................................52

SV: Nguyễn Văn Duy


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Chức năng hoạt động của 74HC595..........................................................30
Bảng 2. 2: Bảng giá trị logic của IC 74HC138...........................................................33

SV: Nguyễn Văn Duy


DANH MỤC LƯU ĐỒ
Lưu đồ 3. 1. Lưu đồ thuật toán tổng quát quét Led ma trận.......................................59
Lưu đồ 3. 4. Lưu đồ thuật toán quét hàng và cột của Led ma trận............................60

SV: Nguyễn Văn Duy


LỜI MỞ ĐẦU
1 . Lý do chọn đề tài
Ngày nay với sự phát triển mạnh của khoa học – công nghệ, đời sống con người

ngày càng được nâng cao rõ rệt nhờ ứng dụng các thành tựu của khoa học – công
nghệ. Nó cũng thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ nhiều lĩnh vực trong đó có lĩnh vực
Điện – Điện tử.
Những chiếc điện thoại thông minh Smartphone ngày càng được cải tiến không
chỉ phục vụ nhu cầu nghe, gọi, xem phim… mà nó còn thay thế được các chức năng
của một chiếc máy tính (PC). Ưu điểm của những chiếc điện thoại này là nhỏ gọn, bộ
vi xử lý tốc độ ngày càng cao, bộ nhớ trong lớn, tích hợp đầy đủ các ứng dụng cơ
bản, kết nối không dây Bluetooth, Wifi, 3G, sử dụng được nhiều giờ liên tục… Chính
vì vậy, Smartphone rất được ưa chuộng và dần dần được thay thế cho máy tính phục
vụ các ứng dụng cơ bản. Hầu hết các thiết bị di động đều tích hợp kết nối mạng
không dây Wifi. Từ đó mở ra rất nhiều ứng dụng điều khiển, giao tiếp, kết nối giữa
các hệ thống nhúng và thiết bị di động như camera, tivi thông minh, kết nối mạng,..
Trong đề tài này em sử dụng Smartphone để điều khiển Led thông qua vi điều
khiển AVR bằng Wifi. Điều khiển Led bằng Smartphone rất thuận tiện trong việc cập
nhật dữ liệu, tiết kiệm được thời gian, tính thẩm mỹ cao, không cần sử dụng máy
tính.
2 . Mục tiêu của đề tài
Thiết kế được bảng quang báo Led ma trận qua Wifi
– Hiển thị được các thông tin cần thiết.
– Bảng Led cập nhật được nội dung mỗi khi truyền dữ liệu từ Smartphone

thông qua Wifi
Xây dựng giao diện điều khiển Led ma trận trên Smartphone truyền dữ liệu cho
vi điều khiển thông qua mô đun ESP-02
3 . Đối tượng và phạm vi nghiên cứu – Đối tượng nghiên cứu.
Nghiên cứu mô đun Led ma trận P10 màu đỏ, mô đun ESP-02, vi điều khiển AVR.
– Phạm vi nghiên cứu

SV: Nguyễn Văn Duy

1


Tìm hiểu, thiết kế bo mạch điều khiển Led ma trận, ứng dụng mô đun ESP-02,
mô đun Led ma trận P10 để thiết kế bảng Led ma trận 48 x 160 màu đỏ, hiển thị được
số và chữ cái tiếng việt có dấu truyền thông qua Wifi
4 . Phương pháp nghiên cứu
– Phương pháp lý thuyết: Cách cấp nguồn và nguyên lý hoạt động của mô

đun Led ma trận, kỹ thuật điều khiển Led ma trận
– Phương pháp thực nghiệm: Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển, bảng Led

ma trận, xây dựng giao diện trên Smartphone. Kết nối, chạy thử, kiểm tra, sửa chữa
hoàn thiện.
5 . Nội dung nghiên cứu
– Nghiên cứu các mô đun Led ma trận.
– Thiết kế bảng Led bằng mô đun Led ma trận.
– Thiết kế bộ điều khiển Led ma trận.
– Đánh giá kết quả đạt được và phương hướng phát triển của đề tài.

Sản phẩm này không chỉ phục vụ cho đào tạo mà còn được ứng dụng vào thực
tiễn xã hội. Vì hiện nay quang báo bằng Led rất phổ biến, nó đáp ứng được các nhu
cầu phát triển xã hội, bởi tính thẩm mỹ, độ bắt mắt cao, dễ dàng cập nhật nội dung,
tiện ích mà Led mang lại.
6 . Bố cục đồ án
- Chương 1: Giới thiệu chung về Led trong quảng cáo điều khiển bằng
Smartphone.
- Chương 2: Thiết kế phần cứng hệ thống.
- Chương 3: Thiết kế phần mềm hệ thống.
- Kết luận và phương hướng phát triển đề tài.

Mặc dù đã hết sức nỗ lực, cố gắng trong quá trình thực hiện đồ án nhưng với
trình độ, kiến thức, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế và thời gian có hạn nên không
thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Do đó, em rất mong muốn nhận được sự góp
ý, chỉ bảo của quý Thầy, Cô và ý kiến đóng góp của bạn bè để đồ án được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
SV: Nguyễn Văn Duy

2


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LED TRONG QUẢNG CÁO ĐIỀU KHIỂN BẰNG
SMARTPHONE
1.1. Giới thiệu chung về quảng cáo
Hằng ngày, dù ở bất cứ đâu chúng ta cũng đều bắt gặp những loại hình quảng
cáo khác nhau như trong nhà thì trên ti vi, đài radio; ngoài trời thì băng rôn, biển
quảng cáo dán bằng đề can hoặc đèn Led,… Vậy quảng cáo là gì?
Quảng cáo là hình thức tuyên truyền được trả phí hoặc không để thực hiện việc
giới thiệu thông tin về sản phẩm, dịch vụ, công ty hay ý tưởng, quảng cáo là hoạt
động truyền thông phi trực tiếp giữa người với người mà trong đó người muốn truyền
thông phải trả tiền cho các phương tiện truyền thông đại chúng để đưa thông tin đến
thuyết phục hay tác động đến người nhận thông tin.
Đặc điểm của quảng cáo
1. Quảng cáo là hình thức truyền thông phải trả tiền;
2. Bên trả phí quảng cáo là một tác nhân được xác định;
3. Nội dung quảng cáo tạo nên sự khác biệt của sản phẩm, nhằm thuyết phục
hoặc tạo ảnh hưởng tác động vào đối tượng;

4. Quảng cáo được chuyển đến đối tượng bằng nhiều phương tiện truyền thông
khác nhau;
5. Quảng cáo tiếp cận đến một đại bộ phận đối tượng khách hàng tiềm năng;
6. Quảng cáo là một hoạt động truyền thông marketing phi cá thể
Các loại hình quảng cáo
1. Quảng cáo thương hiệu
2. Quảng cáo trực tuyến
3. Quảng cáo địa phương
4. Quảng cáo chính trị
5. Quảng cáo hướng dẫn
6. Quảng cáo phản hồi trực tiếp
7. Quảng cáo thị trường doanh nghiệp
SV: Nguyễn Văn Duy

1


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
8. Quảng cáo hình ảnh công ty
9. Quảng cáo dịch vụ công ích
10. Quảng cáo tương tác
Lịch sử
Theo các tài liệu còn ghi lại thì cha đẻ của hình thức quảng cáo là một người Ai
Cập cổ. Ông đã dán tờ thông báo đầu tiên trên tường thành Thebes vào khoảng năm
3000 trước Công nguyên.
Vài thế kỷ sau đó, ở Hy Lạp hình thức thông báo này trở nên rất phổ biến khi
các thông tin dành cho công chúng được vẽ lên các tấm bảng gỗ trưng bày ở quảng
trường thành phố.
Nếu như các bảng quảng cáo đã phát triển nhanh sau sự ra đời của phương pháp
(bức áp phích đầu tiên do Caxton, người Anh, in từ năm 1477), thì họa

sĩ Pháp J.Chéret (1835-1932) lại là người phát minh ra hình thức quảng cáo hiện đại.
Đó là tờ quảng cáo một buổi biểu diễn năm 1867, gồm một câu ngắn và một hình ảnh
màu mè gây ấn tượng mạnh. Tuy nhiên, chính họa sĩ Ý L.Cappiello (1875-1942) mới
là người đầu tiên thực sự đề cập tới áp phích quảng cáo với tấm biển quảng cáo
kẹo chocolate "Klaus" của ông năm 1903.
Phương tiện quảng cáo
Quảng cáo được chuyển đi bằng nhiều phương tiện truyền thông khác nhau,
như:


Truyền hình: là phương tiện tác động đến người tiêu dùng đa dạng và toàn diện

nhất, bằng âm thanh, hình ảnh sống động. Chi phí hình thức này thường là đắt nhất.
Đôi khi gián tiếp bằng hình thức bảo trợ các show, hay kèm theo logo quảng cáo trên
nền sàn, hay treo trên tường đàng sau diễn viên, MC. Xem thêm Quảng cáo truyền
hình.


Báo chí: tác động bằng hình ảnh và khẩu hiệu. Đôi khi bằng những bài viết giả

như tường thuật bằng những phóng viên được mướn.


Internet: Khi công nghệ thông tin và Internet phát triển, loại hình báo mạng

cũng phát triển nên các công ty thường khai thác phương tiện này. Còn có thể gửi vào
các hòm email để quảng cáo, hay gọi là thư rác. Hay các đoạn phim quảng cáo trên
SV: Nguyễn Văn Duy

2

Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
các trang mạng. Xem thêm: Quảng cáo trực tuyến. Ngày nay internet rất phổ cập đến
nhiều gia đình, đó là một lợi thế để các doanh nghiệp khai thác quảng cáo sản phẩm
và thương hiệu ở các mạng trên internet.


Với doanh nghiệp quảng bá thương hiệu thì họ phải cho mọi người trong xã

hội nhìn thấy và nhớ đến thương hiệu dịch vụ của mình, đó chính là quảng cáo hình
ảnh hoặc đoạn text.


Với doanh nghiệp muốn bán sản phẩm tức là bán cho khách hàng cuối cùng, họ

phải tập trung giới thiệu sản phẩm của họ đến trực tiếp người có nhu cầu thì hiệu quả
mới cao.


Phát thanh: tác động bằng âm thanh, là những đoạn quảng cáo bằng lời nói hay

âm nhạc.


Quảng cáo qua bưu điện: Gửi thư đến nhà các khách hàng kèm theo thông tin

giới thiệu về công ty và sản phẩm. Chi phí khá rẻ, nhưng tác dụng thấp vì mỗi thư chỉ
tác động được đến 1 gia đình.


Quảng cáo trên các phương tiện vận chuyển: sơn hình sản phẩm và tên công ty

lên thành xe, nhất là xe bus để có diện tích thân xe lớn và lượng khách đi xe rất nhiều
trong mỗi ngày, có tác dụng khá hiệu quả. Nhưng vì sơn lên thành xe thì khó thay đổi
liên tục nên người ta thường dùng xe bus là phương tiện quảng cáo cho những sản
phẩm có vòng đời khá dài hoặc thương hiệu cả công ty chứ không giới thiệu những
sản phẩm vòng đời ngắn, hình ảnh quảng cáo nhanh bị lạc hậu.


Quảng cáo qua ấn phẩm danh bạ doanh nghiệp: là những ấn phẩm phát rộng rãi

đến người tiêu dùng.


Pano quảng cáo hay bảng hiệu tấm lớn ngoài trời là loại hình quảng cáo có

kích thước lớn và thường đặt ở những nơi có vị trí trọng điểm, nhiều người qua lại
nhằm thu hút người đi đường để ý.


Quảng cáo trên tờ rơi, áp phích, pano hay băng-rôn. Tờ rơi là hình thức công ty

thường dùng, cho đội ngũ nhân viên tiếp thị đi đến các ngã tư, nơi công cộng phát
giấy in giới thiệu về sản phẩm và địa chỉ cung cấp.


Quảng cáo trên bao bì sản phẩm.



Quảng cáo truyền miệng: thông qua đội ngũ nhân viên đi tuyên truyền.

SV: Nguyễn Văn Duy

3


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
 Quảng cáo từ đèn LED: là những đèn lớn treo nơi công cộng đập vào mắt
người đi đường thấy hình ảnh và sản phẩm công ty.


Quảng cáo SMS: thông qua các hãng viễn thông, gửi tin nhắn đến các khách

hàng giới thiệu về sản phẩm, chương trình khuyến mại... mà công ty đang áp dụng.


Quảng cáo qua các chương trình giới thiệu sản phẩm tại các nơi công cộng.



Quảng cáo trên xe: trang trí bên ngoài xe cá nhân với các thương hiệu sản

phẩm, nhằm thu hút người cùng đi trên đường hoặc những người đi bộ trong khu vực
xe có dán quảng cáo chạy ngang.
1.2. Tổng quan về Led
1.2.1. Khái niệm về Led
Led (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa
là điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh

sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như
điốt, Led được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P
ghép với một khối bán dẫn loại N.
Hình 1. 1 Một số loại Led trong thực tế

Với các ưu điểm ánh sáng lớn, độ bền cao, ít tiêu tốn điện năng, Led được ứng
dụng rộng rãi trên các lĩnh vực: Bảng quảng cáo ngoài trời, đồng hồ cỡ lớn đặt tại các
biển quảng cáo tấm lớn trên đường cao tốc, hệ thống đèn giao thông, biển chỉ dẫn, và
các sản phẩm khác như bảng chạy chữ điện tử, bảng hệ thống giờ, bảng tỷ giá, bảng
chứng khoán, hệ thống xếp hàng tự động… Việc sử dụng rộng rãi thiết bị chiếu sáng
bằng loại đèn này có thể giúp chúng ta tiết kiệm đuợc nhiều năng lượng.
1.2.2. Lịch sử hình thành Led
Đèn Led đã có mặt từ những thập niên 60, nhưng hầu hết chỉ dùng hiển thị thời
gian của đồng hồ báo thức hay dung lượng pin của máy ghi hình. Một thời gian dài,
đèn Led đã không được dùng làm nguồn sáng bởi vì chúng chỉ cho ánh sáng đỏ, xanh
lá cây và vàng mà không cho ánh sáng trắng.
Đến năm 1993, công ty hoá chất Nichia của Nhật Bản cho ra đời loại đèn Led
xanh dương, là sự kết hợp giữa ánh sáng đỏ và xanh lá cây để là cơ sở để phát triển
SV: Nguyễn Văn Duy

4


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
đèn Led cho ra ánh sáng trắng. Sự kiện này đã mở ra một lĩnh vực mới về công nghệ
Led. Đèn Led dựa trên công nghệ bán dẫn ngày càng tăng về độ chiếu sáng, hiệu suất
và tuổi thọ, giống như bộ vi xử lý của máy tính, phát triển ngày càng nhanh và giá
thành ngày càng giảm theo thời gian.
Năm 1960: Phát minh ra đèn Led ánh sáng đỏ.
Năm 1970: Phát minh ra Led 7 đoạn.

Năm 1980: Phát minh ra Led xanh lá cây.
Năm 1990: Phát minh ra Led xanh dương là cơ sở để phát triển đèn Led ánh sáng
trắng.
Năm 2000: Thời điểm bùng nổ đèn Led chiếu sáng.
1.2.3. Quá trình thương mại hóa
LED đầu tiên được thương mại hóa để thay thế cho đèn chỉ thị làm bằng đèn dây
tóc, nê-on và màn hình bảy đoạn. Đầu tiên là các thiết bị mất tiền trong phòng thí
nghiệm. Sau đó là tivi, rađiô, điện thoại, máy tính và thậm chí là đồng hồ. Đến năm
1968, LED cực kì đắt, cỡ 200 đôla Mỹ mà lại ít ứng dụng. Năm 1968, Công ty
Monsanto là công ty đầu tiên sản xuất LED hàng loạt dùng gali asen phốt pho
(GaAsP). Năm này, Hewlett Packard cũng giới thiệu LED làm từ GaAsP do công ty
Monsanto cung cấp. Các LED này là LED đỏ và có thấu kính nhựa đi kèm trên từng
chữ số để có thể dùng trong màn hình máy tính và chỉ đủ sáng để làm đèn chỉ thị.
Thời gian sau đó thì LED vàng, cam.. cũng trở nên phổ biến. Năm 1970, LED thật sự
đã được thương mại hóa thành công khi công ty Fairchild Semiconductor bán ra thị
trường 5 xu Mỹ cho mỗi bóng LED. Công ty này đã sản xuất bằng quy trình Planar
do tiến sĩ Jean Hoerni phát minh khi làm việc cho họ. Sự kết hợp giữa quy trình
Planar và các phương pháp đóng gói giúp nhóm trưởng Thomas Brandt của công ty
Fairchild đã có được khả năng giảm thiểu giá thành cần thiết. Các phương pháp này
vẫn được các công ty dùng để sản xuất LED hiện nay.
Ngành công nghệ vật liệu cho LED đã phát triển ngày càng mạnh mẽ. Công suất
ngày càng tăng nhưng hiệu suất, độ tin cậy vẫn đạt được mức có thể chấp nhận. Việc
phát minh và phát triển LED trắng công suất cao nhanh chóng thay thế đèn dây tóc,
đèn huỳnh quang. LED ngày này đa số là cỡ 5mm T1¾ và 3mm T1. Tuy nhiên, xu
SV: Nguyễn Văn Duy

5


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone

hướng công suất ngày càng lớn nên các kiểu đóng gói khác cũng được phát triển để
đáp ứng yêu cầu tỏa nhiệt. LED công suất cao ngày nay cấu trúc bên trong rất phức
tạp nhưng bề ngoài thì như các LED thời ban đầu.
1.2.4. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đèn Led
1.2.4.1. Cấu tạo của đèn Led

Hình 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của led
Giống như điốt, Led được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối
bán dẫn loại N. Kích thước của các lớp bán dẫn này rất nhỏ, chỉ cỡ vài phần trăm
milimet.
Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng nhựa trong suốt hoặc có thể pha thêm chất
màu tùy loại Led. Lớp vỏ này có tác dụng làm giá đỡ, bảo vệ kết cấu của đèn Led
đồng thời phần chóp cầu phía trên có tác dụng hội tụ hướng ánh sáng phát ra theo một
hướng với một góc mở nhất định. Led thường có một chân cực âm và một chân cực
dương.
1.2.4.2. Nguyên lý hoạt động của đèn Led
Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi
ghép với khối bán dẫn N chứa các điện tử tự do thì các lỗ trống này có xu hướng
chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện
tích âm) từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm thiếu hụt lỗ trống và
dư thừa điện tử trong khi khối N tích điện dương thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ
trống.
Ở giữa hai mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại
gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.
6
SV: Nguyễn Văn Duy


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hay các bức xạ

điện
từ có bước sóng gần đó.
Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát
ra khác nhau tức màu sắc của Led sẽ khác nhau. Mức năng lượng và màu sắc của Led
hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
Led thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng
1,5 V đến 3 V nhưng điện thế phân cực nghịch ở Led thì không cao. Do đó, Led rất
dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.
Các loại Led và điện thế phân cực thuận:
- Đỏ và vàng: 1,9 V – 2,2 V.
- Trắng, xanh lá cây, xanh dương: 3,0 V – 3,4 V.
1.2.5. Ưu nhược điểm và ứng dụng của đèn Led
1.2.5.1 . Ưu nhược điểm của đèn Led
 Ưu điểm
Tuổi thọ cao: Hiện tại đèn Led cho ánh sáng trắng có tuổi thọ lên tới 50.000 giờ
sử dụng liên tục gấp 50 lần so với bóng đèn 60 W thông thường. Nếu sử dụng 10 giờ
mỗi ngày, thì bóng có thể sử dụng trong 23 năm.
Lợi ích kinh tế: Đèn Led tiết kiệm 70 – 80 % năng lượng so với các loại bóng
đèn thông thường.
Tốt cho thị lực của người sử dụng: Ánh sáng của đèn LED dịu mát, hiệu ứng
chói mắt thấp và hoàn toàn không bị nhấp nháy như bóng đèn huỳnh quang vốn bị coi
là nguyên nhân gây ra bệnh đau nửa đầu và động kinh.
Ít ảnh hưởng tới môi trường: Do phần lớn năng lượng được chuyển hóa thành
quang năng, do đó hiệu ứng nhiệt của đèn Led rất thấp. Nó hoàn toàn không tỏa nhiệt
ra môi trường. Các nghiên cứu khoa học cho thấy một bóng Led trung bình tỏa ra một
lượng nhiệt 3,4 btu/h (tương đương với 1 W), trong khi một bóng đèn dây tóc có độ
sáng tương đương tỏa ra nhiệt lượng khoảng 85 btu/h (tương đương với 25 W). Ngoài
ra bóng đèn Led không chứa thủy ngân do đó sẽ ít gây hại cho môi trường hơn khi
thải bỏ.
SV: Nguyễn Văn Duy

7


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
Thời gian khởi động nhanh: Không giống với bóng đèn huỳnh quang, đèn Led
gần như bật sáng ngay lập tức khi được cấp điện.
Bền vững đặc biệt: Do được làm từ chất liệu nhựa cao cấp nên đèn Led có thể
chịu đựng các lực va đập mạnh hoặc các ảnh hưởng bởi thời tiết như mưa, nắng,…
 Nhược điểm
Chi phí sản xuất cao, lắp đặt thi công phức tạp, tốn nhiều thời gian hơn các loại
bóng thông thường khác.
Tỏa nhiệt ở chân đèn, gây ảnh hưởng đến các bộ phận liền kề.
Chưa tiện dụng: Đèn Led vẫn là mặt hàng công nghệ cao phải mua từ đại lý của
hãng, bộ điều khiển của hãng nào chỉ chạy với đèn Led của đúng hãng đấy mà thôi.
1.2.5.2. Ứng dụng của đèn Led
Đèn Led dùng trong chiếu sáng chủ yếu sử dụng các Led phát ánh sáng trắng.
Led được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn
quảng cáo, trang trí, đèn giao thông, máy chiếu bằng Led.
Nghiên cứu về các loại Led có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí
neon. Đèn chiếu sáng bằng Led được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết
kiệm năng lượng, tuổi thọ cao hơn so với đèn neon, đèn sợi đốt,…

Hình 1. 3 Ứng dụng của led trong thực tế
Các Led phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho
đồ điện tử dân dụng, đồ chơi trẻ em.
Ðèn Led còn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác như đèn đọc, chiếu sáng
bể bơi, nhất là cho chiếu sáng quảng cáo ngoài trời tại những nơi khó thay lắp, ít bị
hấp thụ bởi ánh nắng mặt trời, do có tuổi thọ cao hơn nhiều lần so với bóng đèn neon,
SV: Nguyễn Văn Duy

8


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
đồng thời có nhiều màu sắc phong phú như: Đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ
phách... Quảng cáo luôn là một trong các vấn đề đóng vai trò quan trọng trong sự
phát triển của một công ty, doanh nghiệp hay thậm chí là của một cửa hàng. Quảng
cáo tốt sẽ đem lại nhiều lợi ích to lớn. Cũng chính vì vậy mà không ngạc nhiên khi
hàng năm các doanh nghiệp đã đầu tư rất nhiều vào vấn đề này. Một trong những biện
pháp được ưa dùng hiện nay đó là sử dụng bảng quảng cáo bằng đèn Led, vì sự đơn
giản, hiện đại, bắt mắt, chi phí hợp lý cũng như tính hiệu quả của nó. Những bảng
thông tin, cổng chào hay những bảng Led quảng cáo với màu sắc sặc sỡ, bắt mắt, gây
nhiều chú ý chắc hẳn đã không còn xa lạ đối với người dân, nhất là người dân đô thị.
Đèn Led thực sự là có cách đột phá mới trong công nghệ cao nói chung và trong
quảng cáo nói riêng. Đó là các bảng hiệu, bảng chỉ dẫn, panel quảng cáo có sử dụng
đèn Led và mạch điện tử để tạo hiệu ứng ánh sáng. Qua tìm hiểu ta thấy nhiều đặc
điểm nổi bật của nó như độ bền của nó cao gấp mấy chục lần bóng đèn thường và rất
ít hao điện, không gây cháy nổ, an toàn tuyệt đối, chống rung động tốt, đặc biệt là nó
vẫn sáng rõ vào ban ngày. Vì vậy, có thể dùng cả những biển quảng cáo trong nhà
(indoor) và ngoài trời (outdoor) cho hiệu quả cao cũng như gây sự chú ý đồng thời
truyền đạt thông tin đến khách hàng và người đi đường.
Ngày nay Led còn được sử dụng để làm màn hình của tivi, latop, điện thoại và
các thiết bị hiển thị khác. Ngày nay, Led còn được dùng để chiếu sang đèn đường đô
thị, thay thế cho những bóng đèn cao áp.
1.3. Smartphone( Điện thoại thông minh)
1.3.1. Định nghĩa
Điện thoại thông minh hay smartphone (tiếng Anh: smartphone) là khái niệm để
chỉ loại điện thoại di động thích hợp một nền tảng hệ điều hành di động với nhiều
tính năng hỗ trợ tiên tiến về điện toán và có khả năng kết nối với nhiều thiết bị điện tử

hiện đại như TV thông minh, máy tính, robot, nhà thông minh, tích hợp hoặc
không trí thông minh nhân tạo, dựa trên nền tảng cơ bản của điện thoại di động thông
thường (điện thoại phổ thông) (tiếng Anh: feature phone).
Khái niệm smartphone ra mắt từ những năm 2003–2005. Ban đầu điện thoại
thông minh bao gồm các tính năng của điện thoại di động thông thường kết hợp với
SV: Nguyễn Văn Duy

9


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
các thiết bị phổ biến khác như PDA, thiết bị điện tử cầm tay, máy ảnh kỹ thuật số, hệ
thống định vị toàn cầu GPS. Điện thoại thông minh hiện đại ngày nay bao gồm hầu
như tất cả chức năng của laptop, máy tính như duyệt web, Wi-Fi, đồ họa, văn phòng,
chơi game, chụp ảnh, quay phim, video call, định vị toàn cầu, trợ lý ảo, các ứng dụng
của bên thứ 3 trên Kho ứng dụng di động và các phụ kiện đi kèm cho máy. Thậm chí
một số smartphone cao cấp còn đóng vai trò như một món đồ trang sức đắt tiền, tô
điểm cho người chủ nhân.
Trong lịch sử đã từng có nhiều nền tảng hệ điều hành di động cũng như nhiều
phong cách thiết kế được sinh ra và bị khai tử. Năm 2007, với sự ra đời của
chiếc iPhone thế hệ đầu tiên của Apple với màn hình cảm ứng điện dung, iPhone đã
được coi là sự định hình cho kiểu dáng thiết kế điện thoại thông minh hiện đại.
Những điện thoại thông minh phổ biến nhất hiện nay dựa trên nền tảng của 2 hệ
điều hành trụ lại thành công duy nhất là Android của Google và iOS của Apple.
Định nghĩa công nghiệp về smartphone là một thiết bị điện thoại thông minh có
một màn hình cảm ứng với kích thước và độ phân giải cao hơn so với điện thoại
truyền thống. Điện thoại thông minh được coi như một máy tính di động kết hợp với
máy ảnh kỹ thuật số và thiết bị chơi game cầm tay, vì nó có một hệ điều hành riêng
biệt được thiết kế để hiển thị phù hợp các trang website một cách bình thường cùng
nhiều chức năng khác của máy tính như thiết kế, đồ họa, chơi game, cũng như chụp

ảnh và quay phim.
Người dùng có thể thay đổi một giao diện (User interface) trên smartphone của
mình (hình nền, cách bố trí các ứng dụng), cũng như sở hữu khả năng cài đặt thêm
hoặc gỡ bỏ một ứng dụng nào đó được cung cấp trên Kho ứng dụng di động.
Với việc tích hợp những bộ vi xử lý, những con chip di động (SoC) ngày càng
mạnh mẽ, điện thoại thông minh có thể tiến hành đa tác vụ đa thao tác, xử lý đa
phương tiện ngày càng mạnh mẽ, kích thích sự phát triển của công nghệ viễn thông
và khoa học công nghệ. Kết nối dễ dàng với Internet, xử lý Email trong giây lát và
chơi những tựa game nặng nhất. Smartphone dần thay thế các thiết bị giải trí truyền
thống như: máy nghe nhạc cầm tay MP3, PDA, máy ảnh kỹ thuật số, máy ghi âm,

SV: Nguyễn Văn Duy

10


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
máy quay phim cầm tay, máy chơi game, TV, máy đọc sách,... với chất lượng ngày
càng cao.
Điện thoại thông minh có thể thay thế xử lý các vấn đề máy tính văn phòng và
các vấn đề khác, nó có thể giao tiếp với mạng duy trì một thời gian kết nối liền mạch,
đồng thời có thể vô hiệu hóa mạng bất cứ lúc nào, và đồng bộ hóa dữ liệu với máy
tính, máy tính xách tay, robot, ra lệnh bằng giọng nói với trí thông minh nhân tạo,
điều khiển nhà thông minh và các thiết bị điện tử khác.

Hình 1. 4. Smartphone chạy hệ điều hành android

Hình 1. 5 . Một chiếc Smartphone chạy hệ điều hành IOS
1.3.2 . Thị phần
SV: Nguyễn Văn Duy

11


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
Thị phần điện thoại thông minh được chia thành hãng sản xuất và nền tảng hệ
điều hành. Trong khi chỉ còn 2 nền tảng hệ điều hành còn tồn tại thành công thì số
lượng các hãng sản xuất điện thoại thông minh là rất nhiều, nổi tiếng với những cái
tên dẫn đầu như Samsung, Huawei, Apple, Xiaomi, Oppo, Vivo, Sony, HTC, LG,...
1.3.2.1. Dựa trên nền tảng vận hành
Trong lịch sử phát triển của điện thoại thông minh, có nhiều nền tảng hệ điều
hành di động ra đời, có nền tảng gặt hái thành công và giữ vị trí bá vương, có nền
tảng nhanh chóng bị khai tử và đi vào quên lãng. Lý do cho sự thất bại phổ biển nhất
là Kho ứng dụng của nền tảng quá nghèo nàn và không được các nhà phát triển phần
mềm ưu ái.
Tính tới cuối quý III năm 2013, Android là hệ điều hành phổ biến nhất, chiếm
tới 81.9% trong tổng số 211,6 triệu điện thoại được tiêu thụ trên toàn cầu, theo đó là
iOS với 12.1%, Windows Phone là 3.6% và BlackBerry OS là 1.8%.
Tính tới Quý 3, 2018, Android của Google vẫn luôn là phổ biến nhất thế giới,
chiếm 88% các thiết bị thông minh, trong khi iOS của Apple chiếm 12% còn lại. Điều
này dễ hiểu vì Android là hệ điều hành mở được Google cho phép các hãng di động
khác sử dụng và tùy biến (các OEM), còn iOS là hệ điều hành đóng độc quyền chỉ
trên dòng iPhone và máy tính bảng iPad của họ.
1.3.2.2. Dựa trên hãng sản xuất
Theo GSMArena, thống kê từ Counterpoint Research về thị trường smartphone
toàn cầu trong quý 3/2018 cho thấy 5 hãng sản xuất lớn nhất vẫn là năm cái tên quen
thuộc:
- Samsung (19%),
- Huawei (14%),
- Apple (12%),

- Oppo (9%)
- Xiaomi (9%).
Một cái tên đáng chú ý là HMD Global (sở hữu Nokia) tuy không lọt vào danh
sách nhưng sở hữu mức tăng trưởng ấn tượng, lên tới 73% so với cùng kỳ năm ngoái.
Tổng sản lượng smartphone xuất xưởng trong quý 3, 2018 đạt 380 triệu thiết bị.
SV: Nguyễn Văn Duy

12


Chương 1: Giới thiệu chung về led trong quảng cáo điều khiển bằng Smartphone
Về thị phần tại từng thị trường, Oppo là kẻ chiếm lĩnh khu vực châu Á với thị
phần 16%, theo sát nút phía sau là Huawei (15%), Vivo (15%) và Xiaomi (14%). Cả
bốn đại diện đều đến từ Trung Quốc trong khi Samsung tụt xuống thứ 5 với 10% thị
phần.
Tại Bắc Mỹ, Apple tiếp tục chiếm phần lớn thị trường với thị phần 39%, tiếp
theo là Samsung (26%).
Châu Âu là thị trường mạnh nhất của Samsung với thị phần 31%, theo sau là
Huawei (22%) và Apple (19%).
Xiaomi được đánh giá là hãng di động của mức tăng trưởng nhanh nhất, trong
khi Apple là hãng có doanh thu nhờ điện thoại thông minh lớn nhất lịch sử.
1.3.3. Trào lưu, xu hướng công nghệ và thiết kế
Đã hơn 10 năm kể từ chiếc iPhone đầu tiên được giới thiệu, được coi là chiếc
điện thoại định hình thiết kế cho smartphone hiện đại với màn hình cảm ứng điện
dung, nói không với bút cảm ứng stylus phức tạp, thiết kế smartphone đã trải qua
nhiều giai đoạn nổi bật. Thị trường điện thoại thông minh chứng kiến sự cạnh tranh
khốc liệt nhất từ các hãng điện tử, điển hình như:
- Kích thước màn hình càng ngày càng lớn: Tháng 9, 2014, Apple ra mắt bộ
đôi iPhone 6 / iPhone 6 Plus với chiếc 6 Plus với màn hình ngoại cỡ 5,5 inch Full
HD. Các hãng điện thoại càng ngày càng gia tăng kích thước màn hình. Năm

2018, Huawei ra mắt mẫu Huawei Mate 20 X với màn hình 7,2 inch độ phân giải Full
HD.
- Thiết kế nguyên khối, khả năng chống nước, chống bụi: Không còn thời đại
cho những chiếc điện thoại thông minh làm bằng nhựa có thể thảo bỏ nắp lưng và
thay pin dễ dàng, điện thoại thông minh ngày nay được thiết kế bằng kim loại, kính
sang trọng, nguyên khối mang đến vẻ đẹp sang trọng và là món đồ trang sức cho
người dùng. Khả năng chống nước chống bụi đạt IP67. IP68 (có khả năng ngâm nước
30 phút ở độ sâu 1,5m).
- Loại bỏ jack cắm tai nghe 3,5 mm, sử dụng cổng tai nghe USB-type C: Mở
đầu xu hướng này là Apple với bộ đôi iPhone 7/ iPhone 7 Plus ra mắt tháng 9 năm
2016. Apple đã bỏ jack cắm tai nghe 3,5 mm truyền thống thay bằng tai
SV: Nguyễn Văn Duy

13