Bảng điện tử hiển thị thông tin thời tiết

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
rr^

4-Ạ

/Ạ •

Tên đề tài:
BẢNG ĐIỆN TỬ HIỂN THỊ THÔNG TIN THỜI TIÉT

Trình độ đào tạo:

Đại Học Chính Quy

Ngành:

Công Nghê Kỹ Thuât Điên - Điên Tử

Chuyên ngành:

Điều Khiển và Tự Động Hóa

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Lưu Hoàng

Sinh viên thực hiện:

Võ Đình Huy

Mã số sinh viên:

16031543

Lớp:

DH16TD

Bà Rịa Vũng Tàu, tháng 5 năm 2020


PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo
Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)

Họ tên sinh viên:

Võ Đình Huy

MSSV:

16031543

Lớp:

DH16TD

Chuyên ngành:

Điều Khiển Và Tự Động Hóa

Hệ đào tạo:

Đại Học Chính Quy

I. Tên đề tài:

BẢNG ĐIỆN TỬ HIỂN THỊ THÔNG TIN THỜI TIẾT

II. Giảng viên hướng dẫn

Ths. Lưu Hoàng
12/2019

IV. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 05/2020
Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày

Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Trưởng bộ môn
(Ký và ghi rõ họ tên)

...

tháng ... năm 2020

Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Trưởng khoa
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHÂN XET^CỔ« giáo viên hướng dẫn)
•

Thái độ, tác phong và nhận thức trong quá trình thực hiện:

• Kiến thức chuyên môn:

• Hình thức, bố cục trình bày:

• Nội dung, kết quả:

• Nhận xét khác:

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày ... tháng ... năm 2020

Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHÂN XET (Của giáo viên phản biện)
•

Thái độ, tác phong và nhận thức trong quá trình thực hiện:

• Kiến thức chuyên môn:

• Hình thức, bố cục trình bày:

• Nội dung, kết quả:

• Nhận xét khác:

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày ... tháng ... năm 2020

Giáo viên phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin gởi lời cảm ơn đến Thầy Lưu Hoàng - Giảng viên bộ môn Điện
- Điện Tử, đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, giảng giải cho em trong lựa chọn đề tài cũng
như trong quá trình thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đồ án cũng đã xảy ra nhiều
khó khăn, thiếu sót nhưng được sự hỗ trợ và góp ý của Thầy nên nhóm đã hoàn thành
được đồ án.
Trong suốt thời gian được theo học tại trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, em đãnhận
được nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ Thầy Cô và bạn bè. Cảm ơn Hiệu Trưởng, cùng các
quý thầy cô trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu đã hỗ trợ tận tình về trang thiết bị, phần
mềm, cơ sở vật chất tạo điều kiện hoàn thành đồ án. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi
lời cảm ơn tới quý Thầy Cô, những người đã truyền lại cho em rất nhiều kinh nghiệm và
kiến thức quý báu, những sự giúp đỡ ấy đã tiếp thêm động lực cho em vững bước trên con
đường mình đã chọn. Và đặc biệt là Thầy, Cô khoa Điện - Điện tử đã truyền đạt kiến thức,

kinh nghiệm cũng như tạo những điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài.
Xin cảm ơn các bạn cùng khóa, cùng khoa đã động viên, khích lệ, ủng hộ về nhiều mặt
góp phần làm nên thành công của đồ án này.
Cảm ơn Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu!
Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài

Võ Đình Huy


MỤC LỤC

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP........................................................ 1
I. Tên đề tài:

BẢNG ĐIỆN TỬ HIỂN THỊ THÔNG TIN THỜI TIẾT........ i

II. Giảng viên hướng dẫn: Ths. Lưu Hoàng................................................... i
III. Ngày giao đề tài: 12/2019.......................................................................... i
IV. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 05/2020........................ i
NHẬN XÉT (Của giáo viên hướng dân)................................................................... 3
NHẬN XÉT(C ủ ứ

giáo viên phản b iện ).................................................................... 4

LỜI CẢM Ơ N ............................................................................................................... 5
CHƯƠNG I TỔNG QUAN ..................................................................................... 11
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................. 11

1.2

MỤC TIÊU.................................................................................................... 11

1.3

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................................... 12

1.4

GIỚI HẠN..................................................................................................... 12

1.5 BỐ CỤC ........................................................................................................ 12
CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................ 14
2.1

Các chuẩn giao tiếp ...................................................................................... 14

2.1.1

Chuẩn giao tiếp wifí............................................................................... 14

2.1.2

Chuẩn giao tiếp SPI............................................................................... 15

2.2 IO T ................................................................................................................. 17
2.3

Webserver...................................................................................................... 19


2.4

ESP32 ....

2.5

20

Phương pháp quét module led matrix p10 full color ................................ 21

2.5.1 Font chữ ..................................................................................................

26

2.5.2 Font chữ tiếng việt.................................................................................

28

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN VÀ THIẾT K Ế ...........................................................

30

3.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................

30

3.2

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT K Ế ....................................................................

30

3.2.1 VI XỬ LÝ TRUNG TÂ M ....................................................................

30

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

31

3.2.2 Nguồn.......................................................................................................

32

CHƯƠNG IV THI CÔNG HỆ THỐNG ..................................................................

33

4.1

Thi công mô hình .........................................................................................

33

4.2

Lưu đồ thuật toán .........................................................................................

34

4.3

Kết nối...........................................................................................................

35

4.4

Phần mềm lập trình esp32...........................................................................

35

4.4.1 Giới thiệu ................................................................................................

35

4.4.2 Cài đặt arduino ID E ...............................................................................

36

4.5

Lập trình esp32 bằng arduino IDE.............................................................

39

4.6

Chương trình ..................................................................................................

44

CHƯƠNG V Kết quả - nhận xét - đánh giá...........................................................

47

5.1

Cấu hình cho hệ thống kết nối internet.....................................................

47

5.2

Mô hình chạy thực tế.....................................................................................

51


5.3

Nhận xét & đánh giá:.................................................................................... 53

5.3.1

Nhận xét:................................................................................................. 53

5.3.2

Đánh giá:................................................................................................. 53

CHƯƠNG VI Kết luận và hướng phát triển............................................................. 54
6.1

Kết luận......................................................................................................... 54

6.2

Hướng phát triển .......................................................................................... 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 55


MỤC LỤC HINH ẢNH
Hình II-1 Giao tiếp kết nối w ifi......................................................................................................... 15
Hình II-2Sơ đồ xung SPI....................................................................................................................... 17
Hình II-3Mặt sau led p10 full color.................................................................................................. 22
Hình II-4Mặt trước led p10 full color.............................................................................................. 22
Hình II-5 Sơ đồ chân kết nối của module led p10 full color................................................... 24
Hình II-6Chiều đi của data module led p10 full color............................................................... 25
Hình II-7Giao diện của phần mềm LCD font maker.................................................................. 26
Hình II-8 Chọn font chữ cho mã led................................................................................................. 27
Hình II-9Giao diện của phần mềm LCD font maker.................................................................. 27
Hình II-10Xuât mã font led.................................................................................................................. 28
Hình III-1KIT ESP32............................................................................................................................. 30

Hình III-2KIT ESP32 PINOUT.......................................................................................................... 31
Hình III-3Nguồn LED 5V 70A........................................................................................................... 32
Hình IV- 1Kích thước khung led........................................................................................................ 33
Hình IV-2Giao diện web arduino.cc................................................................................................. 36
Hình IV-3Giao diện tải arduino ID E............................................................................................... 37
Hình IV-4 Đã tải xong arduino ID E................................................................................................. 37
Hình IV-5Giải nén arduino IDE......................................................................................................... 38
Hình IV-6Giao diện lập trình arduino IDE..................................................................................... 39
Hình IV-7Giao diện nhập link để tải thư viện arduino.............................................................. 40


Hình IV-8Giao diện tải thư viện arduino ID E.......................................................................... 41
Hình IV-9Chọn KIT arduino để biên dịch và nạp code......................................................... 42
Hình IV-10Chọn cổng để nạp code................................................................................................ 43
Hình IV-11Giao diện các ví dụ để tham khảo trong arduino IDE...................................... 44
Hình V-1Giao diện chính trên Webserver của hệ thống......................................................... 47
Hình V-2Cài đặt wifi để kết nối internet...................................................................................... 48
Hình V-3Giao diện nhập API để lấy thông tin từ mạng internet........................................ 48
Hình V-4Giao diện nhập để chạy thông báo.............................................................................. 49
Hình V-5Chỉnh màu và tốc độ của chữ chạy thông báo........................................................ 49
Hình V-6Giao diện cài đặt mật khẩu............................................................................................. 50
Hình V-7Giao diện cài đặt thời gian bật tắt................................................................................. 50
Hình V-8Chạy hệ thống thực tế....................................................................................................... 51
Hình V-9Chạy hệ thống thực tế....................................................................................................... 52


CHƯƠNG I

TỐNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cùng với sự tiến bộ của xã hội nhu
cầu về thông tin trở nên thiết yếu đối với con người trong hoạt động kinh doanh sản xuất
việc đưa thông tin đến với mọi người trở nên dễ dàng và nhanh chóng. Thông qua nhiều
hình thức khác nhau mà doanh nghiệp hay hộ kinh doanh nhỏ lẻ, nơi công cộng có thể giới
thiệu sản phẩm hay thông tin hàng hóa giá cả đến mọi người.
Hiện nay có nhiều biển quảng cáo, băng rôn, khẩu hiệu, thông báo trong thực tế với
nhiều chất liệu như biển quảng cáo sắt, gỗ, vải, phướn,... thì bảng led thể hiện tính ưu việt
hơn hẳn các loại quảng cáo truyền thống. Thông tin hiển thị trên bảng led ma trận có thể sửa
chữa dễ dàng hơn dễ lắp đặt và dễ thay thế.
Chúng ta bắt gặp rất nhiều bảng thông tin như vậy trong thực tế. Khi tới phi trường bạn
có thể biết được thời gian chuyến bay, địa điểm và chuyến bay số hiệu nào. Hoặc khi vào
khu ăn uống bảng led có thể hiện thị các hình ảnh sinh động về món ăn hay logo hiện lên với
đủ kiểu biến hóa.
Với mong muốn giới thiệu ứng dụng của bảng led và thiết yếu trong đời sống cũng như
tầm quan trong của của bảng thông báo em đã tìm hiểu và thiết kế mô hình.
1.2 MỤC TIÊU
Mục tiêu của em sẽ tiến hành thiết kế và thi công mô hình bảng LED MATRIX. Mô
hình sẽ nhằm mục đích hiển thông tin thời tiết như tia uv, chất lượng không khí, giờ hiện tại,
tốc độ gió, nhiệt độ. Nếu như tia uv cao có khả năng ảnh hưởng đến da sẽ hiển thị cảnh báo
cho người xem biết như không nên đi ra đường, dự báo thời tiết 4 giờ gần nhất bằng hình
ảnh. Ngoài ra bảng led cũng có thể nhập thông báo tùy ý có thể chỉnh được tốc độ và màu
sắc.


1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Em đã nghiên cứu các nội dung sau:
- Nội dung 1: Nghiên cứu Module LED p10 full color dùng cho bảng thông báo.
- Nội dung 2: Nghiên cứu KIT ESP32.
- Nội dung 3: Lập trình cho ESP32 trên arduino IDE.

- Nội dung 4: Thiết kế tính toán nguồn cho thiết bị.
- Nội dung 5: Thi công phần cứng, khung, thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
- Nội dung 6: Cài đặt và điều chỉnh hệ thống để đặt được tối ưu.
- Nội dung 7: Viết báo cáo.
- Nội dung 8: Bảo vệ luận văn.
1.4 GIỚI HẠN
Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:
-

Sử dụng KIT thu phát wifi ESP32

-

Kích thước phần led hiển thị 128x64

-

Sử dụng 16 Module P10 FULL COLOR ghép lại

-

Sử dụng webserver để cài đặt thông số

- Nội dung hiển thị bao gồm: ký tự số, chữ có dấu, hiệu ứng, các icon thời tiết, nhiệt
độ, độ ẩm, tốc độ gió, chất lượng không khí, tia uv, giờ hiện tại.
1.5 BỐ CỤC
Đề tài “Thiết kế bảng điện tử hiện thị thông tin thời tiết” được trình bày như sau:
> Chương 1: Tổng quan
Chương này em sẽ đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên
cứu, các giới hạn và bố cục đồ án.

> Chương 2: Cơ sở lý thuyết


Chương này em sẽ nói tổng quát các kiến thức cơ bản để hoàn thành mô hình này. Bao
gồm chuẩn giao tiếp để có thể lấy dữ liệu và đẩy dữ liệu lên bảng led, quy trình quét led, các
công cụ cần thiết.
> Chương 3: Tính toán và thiết kế
Chương này em sẽ trình bày sơ đồ khối, tính toán và chọn linh kiện.
> Chương 4: Thi công và kết quả thực hiện
Chương này em trình bày các bước thi công mạch, lắp ráp, kiểm tra và thi công mô
hình.
> Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá
Chương này em sẽ nêu lên kết quả đạt được, nhận xét và đánh giá mô hình.
> Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương này nêu lên kết luận về những gì đã thực hiện đồng thời đưa ra hướng phát
triển cho mô hình.


CHƯƠNG II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Các chuẩn giao tiếp
2.1.1 Chuẩn giao tiếp wifi
Wifi là mạng kết nối Internet không dây, là từ viết tắt của Wireless Fidelity, sử dụng
sóng vô tuyến để truyền tín hiệu. Loại sóng vô tuyến này tương tự như sóng điện thoại,
truyền hình và radio. Và trên hầu hết các thiết bị điện tử ngày nay như máy tính, laptop, điện
thoại, máy tính bảng... đều có thể kết nối Wifi.
Kết nối Wifi dựa trên các loại chuẩn kết nối IEEE 802.11, và chủ yếu hiện nay Wifi
hoạt động trên băng tần 54 Mbps và có tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách 100 feet (gần

31 mét, các bạn cứ thử tưởng tượng mỗi 1 tầng nhà lấy trung bình là 4 mét thì theo lý thuyết
sóng wifi phát ở tầng 1 vẫn sẽ bắt được nếu bạn đang ở tầng 7 - đó là theo lý thuyết). Còn
trong thực tế thì trong mỗi ngôi nhà thường có rất nhiều vật cản sóng, nên bạn chỉ cần đứng
trên tầng 4 hoặc 5 là tín hiệu đã yếu lắm rồi.
Để có được sóng Wifi thì chúng ta cần phải có bộ phát Wifi - chính là các thiết bị như
modem, router. Đầu vào, tín hiệu Internet nguồn (được cung cấp bởi các đơn vị ISP như
FPT, Viettel, VNPT, C M C . hiện nay). Thiết bị modem, router sẽ lấy tín hiệu Internet qua
kết nối hữu tuyến rồi chuyển thành tín hiệu vô tuyến, và gửi đến các thiết bị sử dụng như
điện thoại smartphone, máy tính bảng, la p to p . Đây là quá trình nhận tín hiệu không dây
(hay còn gọi là adapter) - chính là card wifi trên laptop, điện th o ạ i. và chuyển hóa thành tín
hiệu Internet. Và quá trình này hoàn toàn có thể thực hiện ngược lại, nghĩa là router, modem
nhận tín hiệu vô tuyến từ adapter và giải mã chúng, gửi qua Internet.

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


cách. Còn các loại sóng khác tuy tần số thấp nhưng lại có thể truyền đi ở khoảng cách
rất xa như LORA, FM,...
Sóng 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 hơn là a/b/g/n/ac.

Handheld Device

Hình II-1 Giao tiếp kết nối wifi

2.1.2 Chuẩn giao tiếp SPI
SPI (Serial Peripheral Bus) là một chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao do hãng
Motorola đề xuất. Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều

phối quá trình tuyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền
thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave. SPI là một cách truyền song công (full duplex) nghĩa
là tại cùng một thời điểm quá trình truyền và nhận có thể xảy ra đồng thời. SPI đôi khi được
gọi là chuẩn truyền thông “4 dây” vì có 4 đường giao tiếp trong chuẩn này đó là SCK (Serial
Clock), MISO (Master Input Slave Output), MOSI (Master


Ouput Slave Input) và SS (Slave Select). Hình 1 thể hiện một kết SPI giữa một chip Master
và 3 chip Slave thông qua 4 đường.
SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1
đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Đây là điểm khác
biệt với truyền thông không đồng bộ mà chúng ta đã biết trong chuẩn UART. Sự tồn tại của
chân SCK giúp quá trình tuyền ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt rất cao.
Xung nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master.
M ISO - Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input còn
nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp
với nhau.
MOSI - Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường Output còn
nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các Slaves được nối trực tiếp với
nhau.


SS - Slave Select: SS là đường chọn Slave cần giap tiếp, trên các chip Slave đường SS
sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của một Slave nào đó
xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó. Chỉ có 1

Hình II-2Sơ đồ xung SPI

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

2.2 IOT
Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng
lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng,
trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là "thiết bị kết nối" và "thiết bị thông
minh"), phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm,
cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị
này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu. Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on
Internet of Things (IoT-GSI) đinh nghĩa IoT là "hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội
thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán) chuyên sâu


thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và
truyền thông hiện hữu được tích hợp, và với mục đích ấy một "vật" là một thứ trong thế giới
thực (vật thực) hoặc thế giới thông tin (vật ảo), mà vật đó có thể được nhận dạng và được
tích hợp vào một mạng lưới truyền thông. Hệ thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc
được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực được
tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh
tế được tăng cường bên cạnh việc giảm thiểu sự can dự của con người. Khi IoT được gia tố
cảm biến và cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực
với tính tổng quát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ như điện lưới thông minh, nhà
máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh. Mỗi vật được
nhận dạng riêng biệt trong hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối hợp với nhau trong
cùng hạ tầng Internet hiện hữu. Các chuyên gia dự báo rằng Internet Vạn Vật sẽ ôm trọn
chừng 30 tỉ vật trước năm 2020.

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

những lĩnh vực khác như thành phố thông minh.
IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một
định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua
một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay
người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ
điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau,
với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó.
18


Một vật trong IoT có thể là một người với một trái tim cấy ghép; một động vật ở trang
trại với bộ chip sinh học; một chiếc xe với bộ cảm ứng tích hợp cảnh báo tài xế khi bánh xe
xẹp hoặc bất kỳ vật thể tự nhiên hay nhân tạo nào mà có thể gán được một địa chỉ IP và cung
cấp khả năng truyền dữ liệu thông qua mạng lưới. Cho đến nay, IoT là những liên kết máyđến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lượng, kỹ nghệ xăng dầu. Khả
năng sản phẩm được tích hợp máy-đến-máy thường được xem như là thông minh Với sự trợ
giúp của công nghệ hiện hữu, các thiết bị này thu thập dữ liệu hữu ích rồi sau đó tự động
truyền chúng qua các thiết bị khác. Các ví dụ hiện thời trên thị trường bao gồm nhà thông
minh được trang bị những tính năng như kiểm soát và tự động bật tắt đèn, lò sưởi (giống như
bộ ổn nhiệt thông minh), hệ thống thông gió, hệ thống điều hòa không khí, và thiết bị gia
dụng như máy giặt/sấy quần áo, máy hút chân không, máy lọc không khí, lò nướng, hoặc tủ
lạnh/tủ đông có sử dụng Wi-Fi để theo dõi từ xa

2.3 Webserver
Chức năng cơ bản nhất của máy chủ web là lưu trữ, xử lí và phân phối nội dung các
trang web đến khách hàng, cụ thể ở đây là máy tính người dùng, hay còn gọi là client trong
mô hình server-client. Giao tiếp giữa của máy tính người dùng và máy chủ thực hiện thông
qua giao thức

http

. Nội dung phân phối chính từ máy chủ web là các nội dung định dạng

HTML, bao gồm hình ảnh, style sheets, các đoạn mã script hỗ trợ các nội dung văn bản thô.

Nhiều máy chủ web có thể được sử dụng cho một cao lưu lượng truy cập trang web ở
đây, Dell máy chủ đang cài đặt cùng được sử dụng cho các Wikimedia.
Tác nhân người dùng, thường là trình duyệt web hoặc trình thu thập dữ liệu web, khởi
tạo giao tiếp bằng cách yêu cầu một tài nguyên cụ thể bằng HTTP và máy chủ phản hồi với
nội dung của tài nguyên đó hoặc thông báo lỗi nếu không thể thực hiện. Tài nguyên thường
là một tệp thực sự trên bộ nhớ thứ cấp của máy chủ, nhưng điều này


không nhất thiết phải là trường hợp và phụ thuộc vào cách máy chủ web được triển khai.

Mặc dù chức năng chính là phân phát nội dung, việc triển khai đầy đủ HTTP cũng bao
gồm các cách nhận nội dung từ khách hàng. Tính năng này được sử dụng để gửi biểu mẫu
web, bao gồm tải lên tệp.
Nhiều máy chủ web chung cũng hỗ trợ kịch bản lệnh phía máy chủ bằng cách sử dụng
các trang Active Server Pages (ASP), PHP hoặc các ngôn ngữ kịch bản khác. Điều này có
nghĩa rằng hành vi của máy chủ web có thể được viết trong các tệp riêng biệt, trong khi phần
mềm máy chủ thực tế vẫn không thay đổi. Thông thường, chức năng này được sử dụng để
tạo ra các tài liệu HTML động ("on-the-fly") như trái ngược với các tài liệu tĩnh trả về.
Trước đây được sử dụng chủ yếu để lấy hoặc sửa đổi thông tin từ cơ sở dữ liệu. Cái sau
thường nhanh hơn và dễ lưu trữ hơn nhưng không thể cung cấp nội dung động.

Các máy chủ web không chỉ được sử dụng để phục vụ World Wide Web. Họ cũng có
thể được tìm thấy nhúng trong các thiết bị như máy in, thiết bị định tuyến, webcam và chỉ
phục vụ một mạng nội bộ. Sau đó, máy chủ web có thể được sử dụng như một phần của hệ
thống để theo dõi hoặc quản lý thiết bị được đề cập. Điều này thường có nghĩa là không có
phần mềm bổ sung nào phải được cài đặt trên máy khách, vì chỉ cần một trình duyệt web

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


Lõi của module là họ chip ESP32-D0WDQ6, chip nhúng được thiết kế cho khả năng
mở rộng và tùy biến cao. Có đến 2 lõi CPU độc lập có thể điều khiển, tần số clock của CPU
có thể được điều chỉnh tử 80MHZ đến 240 Mhz. Người lập trình có thể tắt CPU để sử dụng
bộ đồng xử lý công suất thấp để theo dõi sự thay đổi hoặc vượt ngưỡng của các ngoại vi.
ESP32 tích hợp bộ ngoại vi khá phong phú từ cảm biến điện dung, cảm biến Hall, SD card,
Ethernet, SPI tốc độ cao, UART, I2S hay I2C.
Việc tích hợp cả Bluetooth, BLE và Wifi đảm bảo cho khả năng ứng đáp ứng nhiều
loại ứng dụng khác nhau và module đó sử dụng với ngoại vi, thiết bị nào: wifi cho phép kết
nối rộng rãi về mặt vật lý ra Internet qua Wi-fi router, trong khi sử dụng Bluetooth cho phép
người dùng thuận tiện khi kết nối với smartphone, hay thiết bị beacon tiết kiệm điện. Ở chế
độ ngủ, chíp ESP32 tiêu thụ dòng dưới 5 ^A, phù hợp với những thiết kế mạch dùng pin hay
thiết bị đeo được. Tốc độ truyền thông cho phép lên đến 150 Mbps, và công suất tín hiệu
khoảng 20 dBm trên anten cho phép phạm vi tín hiệu xa. Như vậy module này có thông số
kỹ thuật thuộc dạng đầu bảng trên thị trường cũng như hiệu suất, độ tin cậy tốt nhất cho tích
hợp, thiết kế ứng dụng điện tử, tự động hóa, đòi hỏi phạm vi hoạt động rộng, tiết kiệm năng
lượng cũng như khả năng kết nối đa dạng.

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

2.5 Phương pháp quét module led matrix p10 full color
Cấu tạo của module bao gồm
-

10 IC ghi dịch

-

2 IC đệm dòng

-

4 IC giải mã


-

1 connector đầu vào, 1 connector đầu ra

Hình n-3Mặt sau ledp10 full color

Hình II-4Mặt trước ledp1 0 full color

Khoảng cách hai điểm ảnh
(Pitch)

10mm

Độ phân giải

10000 điểm ảnh/m


Kích thước module cơ bản/Pixel (W x
H)

320mm x 160mm 32 x 16 pixel

Khoảng cách nhìn tốt nhất

12-200 m

Góc nhìn ngang

140°

Góc nhìn dọc

140°

Số bit màu

>10 bit

Số màu hiển thị

281000 Tỷ màu

Cường độ sáng

>2000cd/m2

Nhiệt độ hoạt động
Thời gian sử dụng của LED

-30
>50,000 giờ (khoảng 15 năm - ngày dùng 8
giờ)

Nguồn điện vào

DC 5V -6A

Công suất tiêu thụ

Lớn nhất: 550w/m2;

Trung bình: 250w/m2
Chế độ quét

8s (1/8 Scan)

Phương thức truyền dữ liệu

HUB 75

Độ ẩm hoạt động

0-90%

Bảng 1: Thông số của led p10 full color

R1: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led bên trên
R2: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led phía dưới
G1: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led bên trên
G2: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led phía dưới
B1: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led bên trên


B2: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led phía dưới
CLK: Chân đẩy data vào ic ghi dịch
LAT: Chân chốt data ( đẩy data lưu trong ic ghi dịch ra ngoài led)
OE: Chân cho phép bảng led sáng ( OE=0 thì bảng led được phép sáng, OE=1 thì bảng
led auto tắt)
A,B,C: 3 chân của ic vào 3 ra 8, tức 3 chân dùng để quét led, cho phép hàng nào sáng.
Với 3 chân ABC ta điều khiển đc 8 hàng độc lập, nhưng module P10 có tới 16 hàng thì trong
1 thời điểm có 2 hàng cùng sáng.
Trong 1 thời điểm số led RGB ta có thể điều khiển là 512 x 1/8 = 64 LED RGB

in
ga •

*»
RI

BI

•

•

•

•

•

%%

R24
VJ2• •
•
A *%% kin
lNv* • • rn Ị/ 1
• •
OE 1
• •
U ĨB

•
•Gl
■gnd: : :

•G 2
•

gndí:

»B
■ GND-:

•LAT :
» GND-:
• .Ư3 •
G3Ỉ:
<*

Hình II-5 Sơ đồ chân kết nối của module ledp10 full color

Chiều đi của data

m


P10 FULL COLOR, data đi theo đường thẳng

(R2,G2,B2
)

Chiều đi của data, nhìn vào mặt LED
Hình II-6Chiều đi của data module led p10 fu ll color

Có thể thấy, module này chia ra làm 2 nửa theo chiều ngang, với dữ liệu của 8
hàng trên do RGB1 quyết định, còn 8 hàng dưới do RGB2 quyết định. Chân ABC sẽ
quyết định hàng nào trong 8 hàng của cả 2 nửa được sáng.
Phương pháp quét LED MATRIX P10 FULL COLOR
> Quét theo tỉ lê 1/8 mỗi lần quét được 2 hàng.
> Tất cả module có 16 dòng, 32 cột. Tại mỗi thời điểm nhất định sẽ có 2 dòng
được chọn.
Chân A
0

1
0
1
0
1
0
1

Chân B
0

Chân C
0

0
0
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
Bảng 2 Bảng lụa chọn hàng của module led p10

Hàng được chọn
Không hàng nào
được chọn
0,7
1,8
2,9
3,10
4,11
5,12
6,13