Vi điều khiển và ứng dụng arduino dành cho người tự học

STK

PHẠM QUANG HUY
NGUYỄN TRỌNG HIẾU

VI ĐIÊU KHIỂN VÀ ỨNG DỤNG

DÀNH CHO NGƯỜI Tự HỌC

ị::ị::ị ::
• • • •

Tự HỌC ARDUINO


PHẠM QUANG HUY - NGUYỄN TRỤNG HIẾU

VIDIÉU KHIỂN VÀ 0NG DỤNG
■

ARDUINO
DÀNH CHO
NStftfl Tự HỌC
IRươNGbẠIỊ HQCfcTMH6

THƯ víỆrĩ

1 (1 02 8 9 0 5
NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHUA HÀ NỘI

GIỚI THIỆU

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

GIÁO TRÌNH TH ực HÀNH DỪNG CHO SINH VIÊN
CÁC TRƯỜNG KỸ THUẬT
•
MỘT QUYỂN SÁCH HẤT HỮU ÍCH VÀ CẦN THIẾT
KHƠNG THỂ THIẾU Được

VỚI CÁC HỌC SINH, SINH VIÊN
CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN, ĐIỆN TỬ, cơ ĐIỆN TỬ,

GIAO THƠNG, Tự ĐỘNG HĨA VÀ NHỮNG NGƯỜI
YẾU THÍCH ĐIỆN TỬ.

QUYỂN SÁCH HẤT THUẬN TIỆN THONG VIỆC Tự HỌC

VỚI CÁC HƯỚNG DẪN CỤ THỂ, ĐẦY ĐỦ

VÀ HẤT THỰC TIỄN, GIÚP BẠN HỌC

TH ực HÀNH ĐẠT HIỆU QUẢ CAO.

SÁCH DO NHÓM NGHIÊN cứu
ỨNG DỤNG MULTIMEDIA TRONG GIẢNG DẠY

CỦA TỦ SÁCH STK BIÊN SOẠN VỚI PHƯƠNG CHÂM:

2

■

XEM THAO TÁC BẰNG HÌNH ẢNH;

■

HỌC NHANH CHĨNG DỄ DÀNG;

■

ỨNG DỤNG NGA Y NHỮNG GÌ ĐÃ HỌC.


Glđl THIỆU

ARIOUINO DÀNH CHO NGƯỂÍI Tự HỌC

Glóỉl THIỆU
Chúc mừng các bạn đến với tủ sách STK qua bộ sách Tự động hóaThiực hành điều khiển lập trình (PLC), vi xử lý và vi điều khiển.

Bộ sách này gồm những chuyên để sau:

1.

Lập trình điểu khiển với S7-Tia Portal.

2.

Tự động hóa tích hợp tồn diện-Huớng dẫn sử dụng Simatic Tia Portal.

3.

Điều khiển lập trình và tạo giao diện HMI với WinCC Flexible.

4.

Điều khiển lập trình và tạo giao diện HMI với Pic Omron.

5.

Điều khiển lập trình Scada - Truyền thơng trong cơng nghiệp.

6.

Giáo trình thực hành vi xử lý.

7.

Giáo trình thực hành vi điều khiển.

8.

Giáo trình thực hành vi xử lý và vi điều khiển với Proteus.

9.

Lập trình điều khiển với Arduino.

10. Vi điều khiển và ứng dụng-Arduino dành cho người tự học.

11. Arduino dành cho người bắt đầu.
12. Tự học lập trình điều khiển với Arduino.
13. Vi điều khiển và ứng dụng-Lập trình Arduino từ A-Z.
14. Lập trình điều khiển với Rasphberry-Rasphberry dành cho người tự học.

Tên gọi của sách của 8 tập đầu tiên hết sức quen thuộc với sinh viên,
kỹ sư chuyên ngành Điện-Điện tử. 6 tập còn lại giới thiệu tới bạn đọc với một
cái tên mới là Arduino và Raspberry. Vậy Arduino và Raspberry là gì? Những
lĩnh vực nào có thể ứng dụng được Arduino, giá thành Arduino có mắc lắm
khơng, Arduino có dễ dùng và dễ sử dụng hay không và nhiều câu hỏi khác
nữa mà những người làm kỹ thuật muốn biết trước khi thử nghiệm với Arduino.
Riêng về bo mạch Raspberry các bạn có thể tham khảo trên mạng cũng như
tham khảo phần phụ lục cuối sách.

Arduino được tạo ra đầu tiên tại Ivrea - Italy vào năm 2005. Arduino
chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn
dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người
phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute (IDI). Mặc dù hầu như
không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt
nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Arduino làm
việc trên nguồn mở dựa trên nền tảng mạch mẫu điện tử (Kít), bao gồm một vi
điều khiển, một ngón ngữ lập trinh và một IDE (trình soạn thảo).


Gldl TH1ỆD

AROUINO DÀNH CHO NGƯỜI ĩự HQC

Arduino là một công cụ để thực hiện các ứng dụng tương tác, được thiết
kê' để nhằm làm đơn giản những tác vụ dành cho những người mới bắt đầu sử

dụng vi điều khiển cho nhiều mục đích (như tạo Robot, trang trí quảng cáo sử
dụng LED, quang báo, điều khiển động cơ, điều khiển nhiệt độ, áp suất độ
ẩm...). Arduino được lắp ráp với các linh kiện điện tử, thiết bị điên... tương tự như
trò chơi lắp ráp Lego, nhưng Arduino vẫn đủ linh hoạt cho các chuyên gia phát
triển các dự án phức tạp.

Vào năm 2008, Arduino bắt đầu được một số thành viên trong các
cộng đồng giới thiệu trên các trang mạng nhưng cũng chỉ phát triển gói gọn
trong một sơ' chun viên mà thơi. Tới năm 2011 tình hình sáng sủa hơn, cuộc
thi Robocon tại Việt Nam góp phần phát triển nhanh hơn việc sử dụng Arduino
từ những nhóm sinh viên mê say tham gia Robocon. Hầu như các robot thi
Robocon hiện tại đều ít nhiều sử dụng Arduino cùng các bo mạch mở rộng cho
nó. Tại Việt Nam, Arduino chủ yếu được nghiên cứu và ứng dụng tại các
trường Đại Học. Nếu chịu khó tra cứu từ khóa Arduino trên mạng, bạn sẽ truy
cập không biết bao nhiêu trang web cho phép bạn tải về các Ebook cũng như
các bài hướng dẫn (tutorial) kiểu bắt tay chỉ việc, học lập trình điều khiển
Arduino từ cơ bản đến nâng cao. Nhờ vậy, tại các nước phát triển Arduino đã
xâm nhập đến cả những học sinh mới học cấp 3 sử dụng cả Iphone, Ipad để
điều khiển từ xa máy bay, vật thể không người lái, các mạch báo động lắp ráp
trong nhà, lắp ráp các loại robot khác nhau trong khi các học sinh đó khơng
được trang bị sâu kiến thức Điện-điện tử so với các các sinh viên chuyên
ngành. Nhiều mạch điện tử trong sơ' đó đủ hàm lượng học thuật để làm các để
tài tốt nghiệp cho sinh viên chuyên ngành Điện-Điện tử.
Vào năm 2015, Arduino Uno có lẽ là bo mạch tốt nhất dành cho các
bạn sinh viên, học sinh muốn tìm hiểu, nghiên cứu về vi điều khiển để ứng
dụng trong cuộc sống, trong công nghiệp, trong khoa học, thi Robocon...
Những người mới bắt đầu sử dụng vi điều khiển có thể áp dụng
Arduino vào những ứng dụng thực tiễn trong đời sống với những lý do sau:
•

Bo mạch có giá rẻ, dễ sử dụng ứng dụng trong nhiều ngành nghề như:
Thi Robot, điều khiển các bảng quảng cáo, quang báo sử dụng LED
đơn, LED ma trận, điều khiển động cơ, điều khiển nhiệt độ ..., hiển thị
kết quả đo trên LED 7 đoạn, LCD. Bo mạch (phần cứng) được thiết kế
có mã nguồn mở cho cả phần cứng lẫn phần mềm.

Với ý tưởng mã nguồn mở (Open sources) có nghĩa là phần cúng,
phần mềm, sơ đồ mạch, phần mềm soạn thảo của IDE để viết code, ý
tưởng thiết kế, sẽ không phải mất tiền mua, Arduino là một kít xử lý
được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm
biến, động cơ,...
4


ARDBINO PẦNH CHe NGƯỜI Tự HỌC_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 6101 TiỆI

•

Điểm hấp dẫn ở Arduino là các bạn lập trình với ngơn ngữ rất dễ
học (giống như c, C++, Matlab), các phần tử ngoại vi trên kít Arduino
đều được chuẩn hóa, với giá thành rẻ phù hợp với túi tiền cho người sử
dụng bo mạch Arduino.

•

Arduino có thể dễ dàng phát triển nhiều chức năng hơn qua các bo
mạch mở rộng có tên chung là Shields. Bo mạch Arduino có thể được
lắp ráp với các linh kiện điện tử, thiết bị điện khác có cấu trúc tương tự
như trò chơi lắp ráp Lego, nhưng bo mạch Arduino vẫn đủ linh hoạt để
cho các chuyên gia phát triển các dự án từ đơn giản cho đến phức tạp

của các chun gia.

•

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là
những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên tồn thê' giới trong vài
năm gần đây. Sô' lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải
rộng từ bậc phổ thơng lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người
tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức đô phổ biến.

Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên
cứu tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải
sử dụng. Ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bo mạch Arduino
Megầ ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và
các thiết bị khác?

•

Arduino thật ra là một bo mạch vi điều khiển được dùng để lập trình
tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc
các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của Arduino là mòi trường phát triển
ứng dụng rất dễ sử dụng, với một ngơn ngữ lập trình có thể học một cách
nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình.

•

Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là: Phần cứng cho bo mạch
Arduino có giá khá rẻ, tại thời điểm tháng 8-2016, chỉ với khoảng
250.000 đ, người dùng đã có thể sở hữu một bo mạch Arduino Mega
2560 R3 (theo nguyên bản Arduino, phiên bản chất lượng tốt) với sô'

lượng cổng giao tiếp ngoại vi và dung lượng bô nhớ nhiều nhất so với các
dạng bo mạch của Arduino. Hay bo mạch Arduino UNO có cổng USB
sử dụng rộng rãi nhất hiện nay có giá khoảng 160.000 đ. Một bo mạch
Arduino UNO nếu mua ở châu Âu có giá khoảng 10-15 $ us, mua đồ
Trung Quốc cịn có giá rẻ bất ngờ (khoảng 6 đến 9 $ US). Việc thay
thê' con chip vi điều khiển trên bo mạch (xem như trái tim của bo mạch)
nếu bị cháy cũng có thể mua dễ dàng với chi phí khơng q us $ 3. Vì
vậy, bạn có thể n tâm đủ khả năng tài chính để khắc phục cho
những sai lầm nếu có.

5


GIĨI THIỆU

ARDUINO DÀNH CHO NGƯỬI Tự HỌC

Arduino có nền tảng làm việc khác với các bo mạch trước đó có trên
thị trường từ các hãng khác nhau vì các tính năng sau:
•

Arduino làm việc trong một mơi trường đa hệ điều hành, nó có thể chạy
trên Windows, Macintosh, và Linux.

•

Nó làm việc dựa trên IDE với một trình soạn thảo trong mơi trường phát
triển tích hợp, mơi trường phát triển này rất dễ sử dụng được sử dụng
bởi các nghệ sĩ và những nhà thiết kế.

•

Chương trình thiết kế (lập trình) có thể được tải từ máy tính vào bo
mạch thông qua cổng USB (cáp USB), không phải là một cổng nối tiếp
(serial port). Tính năng này rất hữu ích, bởi vì nhiều máy tính đời mới
khơng có cổng nối tiếp.

•

Do dự án Aduino có mã nguồn mỏ cả phần cứng và phần mềm nên
nếu muốn, bạn có thể tải về các sơ đồ mạch, mua tất cả các thành
phần, và tự làm bo mạch cho riêng bạn, mà không phải trả bất cứ điều
gì tới các nhà sản xuất của Arduino.

•

Có một cộng đồng năng động của người sử dụng, vì vậy có rất nhiều
người trong cộng đồng có thể giúp bạn.

•

Sách vở viết hướng dẫn sử dụng Arduino rất đa dạng từ nhiều nguồn,
nhiều tác giả khác nhau (tiếng Anh). Đa số các sách đều có các bài
tập từ cơ bản cho đến nâng cao. Các bài tập trong sách đều có mã
nguồn để người đọc dễ theo dõi kiểm tra.

•

Dự án Arduino được phát triển trong một mơi trường giáo dục và do đó
rất tốt cho người mới bắt đầu làm quen với Arduino có được những thứ

làm việc một cách nhanh chóng.

ĐƠÌ TƯỢNG SỬ DỤNG SÁCH
Cuốn sách này được soạn nhằm giúp người mới bắt đầu làm quen với
vi xử lý, điều khiển, những kỹ sư ra trường đã lâu khơng có điều kiện cũng như
thời gian để hiểu những lệnh rối rắm, phức tạp của các họ vi xử lý, vi điều
khiển thì nay có thể áp dụng các kiến thức trong sách để tự học, lập trình điều
khiển nhiều mạch điện tử ứng dụng trong cơng nghiệp cũng như dân dụng.
Nhiều lợi ích mà họ có thể nhận được từ việc học cách sử dụng lập trình điều
khiển trên nền tảng Arduino qua việc áp dụng triết lý của những người sáng
lập ra nó.
Cuón sách này ban đầu được các tác giả dự định được viết cho những
người bắt đầu làm quen với Điên-Điện tử, các học sinh trung cấp nghề cũng như
càc học sinh Qấp 3 cỏ thể khai thác và ứng dụng Arduino trong điều khiển. Nhưng
càng đi sâu, vấn đề càng trỏ nên phức tạp bởi hai nguyên nhân chính sau:
6


ARDUINO DÀNH CHO NGƯỜI ĩự HỌC

Giữl THIỆU

•

Việc xử lý hình ảnh minh họa mất rất nhiều thời gian, việc chụp các
mạch điện lắp ráp các linh kiện với bo mạch bằng máy ảnh không đạt
do ảnh không rõ nét trong quá trình in ấn. Việc vẽ hình minh họa bằng
các phần mềm chun dùng như CorelDraw hay Adobe Illustrator thì
có thuận lợi là ảnh rất rõ nhưng mất rất nhiều thời gian.

•

Nếu chỉ lập trình Arduino cho việc điều khiển LED, tạo các hiệu ứng
cho LED thì đáp ứng được đối tượng đề ra ngay từ đầu nhưng sẽ làm
người học hiểu sai sức mạnh của Arduino là chỉ có điều khiển LED
trong quảng cáo.

Nhiều ứng dụng điều khiển khác phức tạp hơn như:
>

Điều khiển LED 7 đoạn, LED ma trận, LCD.

>

Điều khiển động cơ DC, động cơ servo, động cơ bước.

>

Điều khiển ngõ ra theo yêu cầu với đầu vào là các cảm biến
nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, quang trở, siêu âm.

>

Truyền thông nối tiếp.

>

Giao tiếp qua Ethernet.

>

Đọc và ghi thẻ nhớ SD Card.

>

Công nghệ RFID để đọc và điều khiển thẻ.

>

Nhiều ứng dụng khác nữa ...

Các bạn có thể tham khảo các Ebook liên quan đến học Arduino và
Rapberry) từ cơ bản đến nâng cao trình bày trong phụ lục (Gồm 2 đĩa DVD) và
các bài viết (tutorial) trên mạng để khai thác và sử dụng có hiệu quả Arduino
trong dân dũng cũng như công nghiệp.
Các tác giả hy vọng sau khi xuất bản cuốn sử dụng Arduino, bo mạch
này sẽ được phổ biến rộng rãi. Có nhiều người hơn nhất là các giáo viên bắt
đầu đưa Arduino vào giảng dạy và ứng dụng nó vào mơn học của mình. Qua
kinh nghiệm nhiều năm viết sách và dạy học, chắc chắn sẽ có nhiều người sử
dụng bo mạch Arduino để lập trình để tạo các sản phẩm rất thực tế trong sản
xuất cũng như đưa vào giảng dạy góp phần đổi mới việc dạy và học. Chúng tơi
tin chắc: Nếu bạn đọc đã có chun mơn nhất định, các bạn sẽ là những nhà
thiết kế kiêm nghệ sĩ và cuốn sách này sẽ dành cho bạn.

Điều mong muốn của các tác giả khi tổng hợp và biên soạn bộ sách
học lập trình điều khiển với Arduino là mang đến bạn đọc những thông tin mới,
các công cụ lập trình đơn giản, cho phép một người khơng chun vể linh vực
Điện-Điện tử trong vòng 3 tới 5 ngày thực hành là bắt đầu khai thác và áp
dụng Arduino vào trong công việc.
7

6101 THIỆU

ARDOIN DÀNH CHO NGWl Tự HQC

Rất nhiều sinh viên trong cũng như ngoài ngành Điện, những người
mới bắt đầu tiếp cận điện tử (vi điểu khiển) lần đầu đều nghĩ rằng: Họ phải học
cách để xây dựng tất cả mọi thứ từ đầu thường đều “bỏ của chạy lấy ngườỉ’ sau
vài buổi học đầu tiên, đây là một sự lãng phí thời gian:

Những gì bạn muốn khi học là
để làm việc được, một khi sử dụng được
Arduino sẽ là động lực cho bạn học
những lý thuyết phức tạp của các họ vi
điều khiển kinh điển tại các trường.

Nội dung sách gồm 10 chương
và phụ lục.
Lưu ý: Các bạn nên xem và thực hành
các bài tập trong sách “LẬP TRÌNH
ĐIỂU KHIẾN VÔI ARDUINO" cũng do tủ

sách STK biên soạn trước khi thực hành
các bài tập trong chun đề này.
•

CHƯƠNG 1:GIƠI THIỆU.

•

CHƯƠNG 2: PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MEM ARDUINO.

•

CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN VÀ TẠO HIỆU ỨNG VỚI 6 LED.

•
•

CHƯƠNG 4: ĐIỀU KHIỂN và tạo hiệu ứng vói 12 LED.
CHƯƠNG 5: ĐIỀU KHIỂN VÀ TẠO HIỆU ỨNG VỚI 12 LED THEO
MẢNG.

•

CHƯƠNG 6: QUẢNG CÁO VỚI LED MA TRẬN.

•

CHƯƠNG 7: ĐIỀU KHIỂN LED 7 ĐOẠN.

•

CHƯƠNG 8: HlỂN thị kết quả đo nhiệt độ và độ
LED 7 ĐOẠN.

•

CHƯƠNG 9: ARDUINO VÀ MODULE CẢM BIẾN ÂM THANH.

•

CHƯƠNG 10: ARDUINO VÀ MODULE CẢM BIẾN ÁNH SÁNG.

Ẩm

bằng

PHỤ LỤC: GIÔI THIỆU SÁCH VÀ EBOOK HỌC ARDUINO VÀ
RASPBERRY.
Một số im cn lu ý khi s dng sỏch:


ã

ô.
8

Ti liờu biờn soạn trên phiên bản Arduino chạy trên nền Windows, nếu
máy tính các bạn dùng hệ điều hành Linux hay Mac vẫn có thể thực
hành các bài tập trong sách mà không ảnh hưởng nhiều đến việc thực
hành hãy thạm khảo thêm trong trang web: />

ARDUINO DÀNH CHỮ N6ƯIII Tự HỌC_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Glơl THIỆU

•

Bo mạch Arduino sử dụng trong sách là Arduino UNO, các bạn vẫn có
thể dùng các bo mạch Arduino có cổng USB khác để thực hành (cần
lưu ý khai báo bo mạch tương ứng trong phần mềm và các chân kết nối
trong phần cứng chính xác).

•

Việc tìm hiểu cách tải chương trình cũng như các sách, phim học liên
quan đến Arduino cũng như các chương trình khác liên quan đến vi
điều khiển các bạn có thể tham khảo bài viết “CÁCH TẢI DỮ LIỆU
TRÊN MẠNG VÔI UTORRENT” tải về theo đường dẫn sau để có thể
khai thác nguồn tài ngun vơ cùng phong phú trên mạng qua việc tải
về các Ebook, phim, chương trình và nhiều hơn nữa mà khơng mất
nhiều thời gian với việc sử dụng utorrent.

/>(Lưu ý: Nếu trang web khơng truy cập được,
bạn đọc có thể vào trang web />•

Trong q trình biên soạn khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng tơi
mong được các bạn đọc góp ý, trao đổi để nội dung biên soạn ngày
càng tốt hơn. Hãy tải về các dữ liệu (code lập trình) theo đường dẫn sau
để thực hành các bài tập trong sách:
/>

Hy vọng các bạn sẽ nhanh chóng khai thác có hiệu quả bo mạch
Arduino trong cơng việc của mình.
Mọi thắc mắc, góp ỷ xin gửi về hộp thư: nhasachstk© yahoo.com.vn.
TỦ SÁCH STK

742 ĐIỆN BIÊN PHÙ - QUẬN 10 - TP Hổ CHÍ MINH

»(08)38334168 - 0903728344

Trang web: www.stkbook.com,www.nhasachstk.com
Email: ,

Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp, nhất là ý kiến của các
thầy, cơ có nhiều kinh nghiêm giảng dạy các chủ đề liên quan trong sách để
sách được hoàn thiện hơn trong những lần tái bản sau.

Các tác giả

ỉ


GI flI THIỆU

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Còn nhiều tài liệu (Ebook) cũng như phim học Arduino, Raspberry trên
mạng các bạn có thể tải về tham khảo, học để hiểu sâu hơn về cách lập trình
trên Arduino. Các bạn có thể liên hệ tủ sách STK để có các tài liệu hướng dẫn
sử dụng bo mạch Arduino sau:

•

30 Arduino Projects For The Evil genius.

•

Arduino Adventures Escape from Gemini Station.

•

Arduino A Quickstart Guide.

•

Arduino Android Projects for the Evil Genius.

•

Arduino Cookbook.

•

Arduino for Dummy.

•

Arduino In Action.

•

Arduino projects to save the world.

•

Arduino Starter Kit Manual.

•

Atmospheric Monitoring With Arduino.

•

Beginning Android ADK with Arduino.

•

Beginning Sensor Networks with Arduino and Raspberry Pi.

•

Build an Arduino Compatible Breadboard Microcontroller.

•

Building Autonomous Line Followers using Arduino and PID.

•

Environmental Monitoring with Arduino.

•

Learn Electronics with Arduino.

•

Make a Mind Controlled Arduino Robot.

•

Make an Arduino Controlled Robot.

•

Practical Arduino Cool Projects for Open Source Hardware.

•

Professional Android Open Accessory Programming With Arduino
V413HAV.

•

Programming Your Home Automate with Arduino, Android, and Your
Computer.

•

Practical Arduino Cool Projects for Open Source Hardware.

•

Practical Arduino Engineering.

•

Programming Arduino Next Steps Going Further with Sketches.
Lưu ý: Còn nhiều tài liệu học Arduino khác với đầy đủ code giúp bạn dễ
dàng kiểm tra kết quả chưa trình bày ờ đây.

10


ARDUINO DÀNH CHO NGƯOI ĩự HỌC

CHƯdNG 1: Glỡl THIỆU THIẾT KẾ QUẢNG CÁO

CHIftfNG1

Glóỉl THIỆU THIẾT KÊ QUẢNG CÁO
Ngày nay, cơng nghệ quảng cáo ngày càng tiên tiến. Cơng nghệ trang
trí đèn LED hiện đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh
vực. Nếu có dịp đi trên phố bạn sẽ gặp những bảng hiệu quảng cáo rất nổi bật’
nhấp nháy nhiều màu và bắt mắt. Đèn LED đã thực sự xâm nhập vào cuộc
sống, đặc biệt là trong hệ thống chiếu sáng và trong ngành quảng cáo. Nhìn
vào những bảng hiệu LED trên đường phố ta mới thực sự nhận thấy rõ rệt, ứng
dụng đèn LED trong quảng cáo đã phát triển như thế nào trong những năm
qua. Những năm gần đây, khi nhu cầu thẩm mỹ đã được nâng lên một bậc.
Các bảng hiệu quảng cáo từ đó cũng có những cuộc cách mạng cho riêng nó
kèm theo đó là sự đa dạng về chủng loại cũng như phong cách. Nổi bật hơn cả
trong sơ' đó là sự lên ngôi của đèn LED, một trong những linh kiện điện tử đượe
các nhà thiết kế quảng cáo rất ưu ái trong giai đoạn hiện nay.

Vậy đâu là sức hấp dẫn đã làm cho quảng cáo bằng đèn LED “lên
ngôi” trong giai đoạn hiện nay. Sau đây là một vài điểm khác biệt nổi bật của

việc quảng cáo bằng đèn LED:
Những hiệu quả của việc sử dụng bảng hiệu quảng cáo bằng LED
•

Đèn LED lă một loại bóng đèn phát sáng đời mới tiêu hao năng lượng
thấp, có nhiều màu sắc để chọn lựa, và có nhiều ứng dụng trong cuộc
sống ngày nay và tương lai.

•

Kích thước nhỏ, dễ lắp ráp, có thể phát sáng nhiều màu và có độ thẩm
mỹ cao.

•

Tiết kiệm điện năng: Ước tính chỉ với cõng suất 1/5 so với tất cả các
còng nghệ chiếu sáng khác. Tiết kiệm rất nhiều năng lượng (1000
bóng đèn LED = 1 bóng đèn Neon 0,6 m). Ngoải ra tuổi thọ của đèn
LED có thể lên đến 100.000 giờ (tương đương 10 năm).

•

Tính sử dụng rộng rãi và an tồn: Khơng gây nên cháy nổ như đèn
neon và có thể sử dụng ở bất cứ nơi đâu.

Đèn LED đã thực sự trở thành công nghệ chiếu sáng tiết kiệm, hiệu quả
nhất trong giai đoạn này, nhất là đối với lĩnh vực quảng cáo. Với nhiều tính năng
vượt trội của nó, đèn LED sẽ là cơng nghệ chiếu sáng trọng tương lai.

Một số ứng dụng thường gặp của LED:

•

Làm bảng hiệu cho các cửa hàng, trung tâm thương mại.

•

Sử dụng trong trường học: Thông*báo lịch học, tuyển sinh...
11


CHƯƠNG 1: aíl THIỆU THÉT KỂ QUẢNG cái

ARDUIN8 DÀNH CHI KGƯ0I Tự HỌC

•

Làm bảng thơng báo trong các cơ quan: Ngân hàng, bưu điện, công ty
xổ số kiến thiết, ủy ban nhân dân, chi cục thuế, chứng khốn...

•

Sử dụng trên đường giao thơng: Làm cổng chào, thơng báo tình hình
giao thơng...

•

Làm bảng quảng cáo cho cơng ty, nhà hàng, showroom, siêu thị.

Hiện nay đèn LED đã bắt đầu thay thế dần các loại các loại đèn thông
dụng trong chiếu sáng mặc dầu giá thành còn khá cao, nhưng so về lâu dài thì

rất tiết kiệm về mặt năng lượng, cụ thể trong chiếu sáng công cộng: Đèn
đường LED, đèn chiếu sáng vỉa hè..., trong chiếu sáng quảng cáo Neon-LED
thay cho đèn Neon-sign tiết kiệm 50% điện năng, các bảng quảng cáo LED rất
sinh động và tiết kiệm năng lượng. Để tạo thành các bảng hiệu có thơng tin cố
định người ta thường dùng các loại LED đơn với nhiểu màu sắc để tạo các ký
tự và hình ảnh, dùng mạch điện tử điều khiển sự chớp tắt và tạo hiệu ứng ánh
sáng mong muốn. Việc sử dụng đèn LED và mạch điện tử để tạo các hiệu ứng
ánh sáng nhằm mục đích gây sự chú ý và truyền đạt thơng tin của công ty đến
khách hàng hoặc người đi đường .
•

LEDsign: Là các bảng hiệu (biển hiệu) có sử dụng LED để trang tri và gây
sự chú ý cao trong cảnh báo và trong kinh doanh để thu hút sự chú ý của
khách hàng. Một số tên liên quan: Bảng thịng tin điện tử, bảng hiệu LED,
bảng quang báo, màn‘hình LED, LED Display, LEDsign...

•

Bảng điện tử có thơng tin thay đổi được cịn gọi là bảng quang báo hay
màn hình điện tử LED.

Do có nhiều màu sắc,
nhiều cách hiển thị sinh
động, dễ thu hút sự chú ý
tới mọi người. Dễ thay đổi
thông tin trên bảng điện
tử, nên đây được xem
như là phương tiện để
truyền đạt thơng tin hiện
đại, nhanh chóng.

12


ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

BIỂN HIỆU QUẢNG CÁO NEON SIGN

CHƯƠNG 1:6101ĨHIỆO THIỄT KẾ QUẢNG cáo

í

Neon sign thường được gắn trên các bảng hiệu với nhiêu hình dạng và
kích thước khác nhau.
Nhưng neon sign thật sự là gì?

Nó là một loại đèn dùng các ống thủy tinh trung tính có đường kính
khác nhau được uốn thành chữ hay biểu tượng theo u cầu khách hàng, bên
trong có chứa khí hiếm như neon hay argon, hay bất kỳ khí trơ khác trong môi
trường áp suất thấp phát xạ ánh sáng. Neon cho ra ánh sáng màu đỏ trong khi
argon ánh sáng yếu hơn thường là ánh sáng vàng, xanh dương, xanh lá cây,
trắng. Neon sign phát sáng khi ta cấp một nguồn áp cao vào đèn.
Sử dụng mặt nhôm làm nền để gắn đèn neon sign là một trong
những cách thể hiện hiệu quả và đẹp mắt. Neon sign sở hữu vẻ đẹp ánh sáng
lung linh huyền ảo vể đém và đặc biệt có rất nhiều màu sắc để cho bạn
lựa chọn để thể hiện nội dung. Đèn neon sign được uốn bằng tay theo nội
dung thiết kế. Biển đèn neon signs được làm bằng các ống được uốn theo các
hình khác nhau. Đường kính ống thường là 8-11 mm cho các đèn trong nhà và
12-13 mm cho đèn trong nhà cỡ lớn, ngồi trời.
Đèn có đường kính càng nhỏ thì càng dễ uốn cong thành hình ảnh

nhưng khó nhìn thấy từ xa. ống kích thước lớn hơn dễ nhìn thấy và thích hợp
dùng làm tên cửa hiệu. Tuy nhiên, ống lớn khó làm các chữ nhỏ.

13


CHƯƠNG 1: Glơl THIỆU THIẾT KÊ QUÀNG CÁU

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

Neon sign có nhiều màu được uốn theo chữ viết hoặc hình ảnh thường
dùng để trang trí, quảng cáo và biển hiệu các quán rượu, nhà hàng, sòng bạc,
khách sạn, và những nơi vui chơi giải trí. Bằng cách thiết kế các bộ phận
chuyển mạch, có thể tạo ra vơ số hình ảnh sống động và rực rỡ.

14


ARDUINO DÀNH CHO NGlítìl Tự HỌC

CHƯƠNG 1: Glưl THIỆU THIẾT KÉ QUÀNG CÁO

15


CHƯdNG 1: Glđl TNỆg ĨMÉĨ KẾ QŨÍĨIG cái

ARDUINO DÀNH CHO NGIÍ0I Tự HQC

BẢNG HIỆU LED

Đây là bảng sử dụng các đèn LED rời có màu sắc khác nhau, được
gắn vào một tấm cố định theo hình dáng khách hàng yêu cầu (bóng LED, gắn
chạy xung quanh viền chữ, các chữ). Một chương trình sẽ điều khiển bật tắt
nháy sáng đèn để tạo ra hiệu ứng mong muốn. Loại bảng hiệu này có thể tạo
những hiệu ứng khá đẹp mắt trong khi giá thành lại thấp hơn so với biển hiệu
LED ma trận hay màn hình full color. Nhược điểm lớn nhất của loại bảng này là
nội dung hiển thị trên bảng loại này không thể thay đổi được. Đèn LED có ưu
điểm sáng được cả ban ngày và gây được sự chú ý cao.
Ánh sáng đèn LED được tạo ra
bởi vật liệu bán dẫn do đó độ sáng ln
ổn định. Nội dung quảng cáo có thể
chuyển động lên xuống, trái phải, nhấp
nháy. Đây là loại bảng quảng cáo sử
dụng công nghệ siêu tiết kiệm điện
năng, hiệu quả quảng cáo cao. Bảng
hiệu quảng cáo rất hiệu quả cho các
cửa hàng điện thoại, xe máy, shop thời
trang, vàng bạc, đá quý, mỹ phẩm, làm
đẹp, cắt tóc, nhà hàng, quán bar, quán
cafe... Đặc biệt dùng để làm các bảng
vẫy và bảng cỡ nhỏ.

16


AROUINO DÀNH CHO N8ƯỪI Tự HỌC

CHƯƠHG1: Glđl THIỆU THIẾT ,KỂ QUÁNG CÃO

Bảng LED vẫy là một ứng dụng phổ biến nhất về đèn LED, sử dụng
bảng hiệu LED vẫy hình ảnh hiển thị vô cùng sống động và cuốn hút. Bảng LED
vẫy có giá thành rẻ, chi phí thấp mà hiệu quả đem lại cao. Đặc biệt với LED vẫy
trên nền chữ nổi là một sự lựa chọn làm thay đổi cả không gian, bề mặt của
doanh nghiệp, tạo vẻ ấn tượng thu hút với người nhìn từ xa.

Với kích thước và trọng lượng nhẹ, có thể lắp đặt, di dời theo nhiều vị trí
mà bạn muốn. Kết cấu và giá thành của bảng LED vẫy phụ thuộc chủ yếu vào
số lượng LED sử dụng trên bảng hiệu sẽ giúp bạn có nhiều lựa chọn trong yêu
cầu thiết kế để có một bảng hiệu ưng ý.
BẢNG QUẢNG CÁO LED VẪY

Đây là bảng sử dụng các đèn LED rời có màu sắc khác nhau, được
gắn vào một tấm nền cố định theo hình dáng khách hàng yêu cầu. Một bo
mạch được lập trình sẽ điều khiển bật/tắt đèn cũng như thay đổi màu sắc để
tạo ra hiệu ứng mong muốn.

Loại bảng này có thể tạo những hiệu ứng khá đẹp mắt trong khi giá
thành lại thấp hdn so với bảng LED ma trận hay màn hình full color.
17


CHƯƠNG 1: Glơl THIỆU THIẾT KÊ QUÃNG CÁU

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

Nhược điểm lớn nhất của loại bảng này là nội dung hiển thị trên bảng
loại này không thể thay đổi được.
Ưu điểm của sản phẩm
•

Bảng LED vẫy là một ứng dụng phổ biến nhất về LED, sử dụng bảng
LED vẫy hình ảnh hiển thị vơ cùng sống động và cuốn hút.

•

Bảng LED vẫy có giá thành rẻ, chi phí thấp mà hiệu quả đem lại cao.
Đặc biệt với LED trên nền chữ nổi là một sự lựa chọn làm thay đổi cả
không gian, bề mặt của doanh nghiệp, tạo vẻ ấn tượng thu hút với
người nhìn ngay từ đằng xa.

LED là thành phần chính của bảng quảng cáo LED vẫy, chúng ta cần
tìm hiểu LED trước khi thành lập mạch điện tử điều khiển nó.

ĐÈN LED LÀ GÌ?
Có nhiều người hiểu đèn LED là gì nhưng cũng khơng ít người chưa biết.
LED viết tắt của cụm từ tiếng Anh Light Emitting Diode, tạm dịch là Diode phát
quang nó là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hoặc tia hồng ngoại, tử
ngoại tùy từng loại LED. Cũng giống như diode, LED được bấu tạo từ một bán
dẫn loại p ghép với một bán dẫn loại N. Nó có tính chất của một diode chỉ cho
dịng điện chạy qua theo một chiều, vì thế đa số trường hợp ta phải nuôi đèn
LED bằng nguồn điện một chiều. Nếu ta nối đèn LED với một nguồn xoay chiều
có điện áp phù hợp thì đèn LED vẫn sáng. Trong trường hợp này, chỉ một nửa
chu kỳ của dòng xoay chiều đi qua được đèn LED và làm cho nó phát sáng. Nếu
muốn kiểm chứng, bạn có thể nối đèn LED với nguồn xoay chiều rồi dùng điện
thoại có camera quay lại. Bạn sẽ thấy nó nhấp nháy chứ khơng sáng liên tục.
Nếu dùng nguồn 1 chiều (DC) thì khơng có hiện tượng này. LED phát sáng là do
sự tái hợp của điện tử và lỗ trống trong chất bán dẫn khi có dịng điện chạy qua.
Sự tái hợp này sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ ánh sáng. Tùy theo
loại bán dẫn được sử dụng mà năng lượng được giải phóng khác nhau và ánh

sáng phát ra có màu sắc khác nhau. LED đơn sắc chỉ phát ra ánh sáng trong
một vùng bước sóng nhỏ và khơng phát ra các bước sóng khác. Khơng giống
như bóng đèn sợi đốt thơng thường hoạt động dựa trên việc đốt nóng dây tóc,
nguyên lý phát quang của đèn LED làm cho nó có hiệu suất phát sáng cao hơn
nhiều do ít bị hao tổn nhiệt.
Cấu tạo của đèn LED

Bộ phận chính của một đèn LED là hai lớp bán dẫn loại p và loại N đặt
tiếp xúc với nhau. Kích thước của các lớp bán dẫn này rất nhỏ, chỉ cỡ vài phần
trăm milimet. Do vậy công nghệ chế tạo đèn LED cũng địi hỏi cơng nghệ cao.
Ổ Việt Nam đã sản xuất được đèn LED, khơng tính việc nhập chip về rồi chế
tạo thành phẩm. Phần trình bày trang bên mô tả lớp bán dẫn và cấu tạo bên
trong của một bóng đèn LED thơng thường.
18


ARDUINO DÀNH CHO NGƯOl Tự HỌC

CHƯƠNG1: Glơl THIỆU ĨHỂT KẾ qỒNG CÁO

Lớp bán dẫn được vẽ phóng đại lên để cho ta dễ hình dung. Thực tê'
việc nối điện cực cho các lớp bán dẫn này rất khó vì kích thước rất nhỏ. Hình
trên mơ tả sát thực tế hơn với lớp bán dẫn được đặt trong một đĩa phản quang.
Vỏ bọc bên ngoài được làm bằng nhựa trong suốt hoặc có thể pha thêm chất
tạo màu. Lớp vỏ này có tác dụng làm giá đỡ, bảo vệ kết cấu của đèn đơng 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. Vì cấu tạo phần bán dẫn và dây nối bên
trong rất nhỏ nên nếu chúng ta tác động lực quá mạnh vào chân điện cực của
đèn LED có thể gây phá vỡ kết cấu và có thể làm hỏng đèn.

Hiện nay đã có những loại bóng LED cao cấp dùng cho biển quảng
cáo LEDsign cỡ lớn. Đường kính bóng LED có hai loại: Loại 5 ly bọc nhựa
thành 8 ly và loại 8 ly bọc nhựa thành 12 ly.

Loại LED mới này có đủ
cả đơn sắc, 7 màu và full color.
Hình dưới là một số dạng LED
hay dùng ngoài thị rường. Các
bạn sẽ được giới thiệu một số loại
chính để tham khảo.

10


CHƯƠNG 1: Glơl THIỆU THIẾT KÉ QUẢNG CÁO

•

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

Loại LED 5 ly bọc nhựa 8 ly: Loại này có lẽ là loại có giá rẻ nhất của
dịng LED đúc. Nó có màu sắc tương tự như LED 5 ly đơn sắc thơng
thường. Mỗi bóng LED đã được nối sẵn điện trở hạn dòng phù hợp.
Bạn chỉ việc nối hai đầu dây của cụm thẳng vào nguồn 5V hoặc 12V là
LED sáng. Các bóng LED được bọc nhựa kín nên có thể chống được
nước mưa. Điều khiển giống như LED 5 ly thường, nối chung cực
dương của các cụm bóng cịn cực âm nối vào mạch điều khiển.

Loại LED 8 ly bọc nhựa 12 ly đơn sắc: Loại này tương tự như loại 5
ly chỉ khác kích thước. Thường dùng cho những biển chữ lớn, treo ở

trên cao.
Loại LED 8 ly bọc nhựa 12 ly bảy màu: Loại này có 4 đầu dây cho mỗi
LED. Thực ra 7 màu là kết quả pha trộn giữa 3 màu đỏ, xanh lá, xanh
dương. Ví dụ, nếu ta cho màu đỏ sáng cùng màu xanh dương sẽ có
màu tím, màu đỏ sáng cùng màu xanh lá sẽ có màu vàng.... Mỗi bóng
ta sẽ có 1 dây dương chung và ba dây còn lại là của ba màu.

LED đúc nối dây sẵn dùng
cho biển LEDsign cỡ lớn
Loại LED đúc full color: Mỗi
bóng loại này được gắn 1 chip điều
khiển màu và có 4 đầu dây ra. Tùy
theo loại LED ta có thể điều khiển
bằng mạch điều khiển thông thường
hoặc phải mua của nhà sản xuất. Loại
LED này khi gắn cần phải vẽ lại đúng
theo sơ đồ vị trí từng bóng. Nói chung
việc điều khiển tương đối phức tạp.
Phải dân trong nghề điện tử mới có
thể thực hiện được.

20


ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

CHƯƠNG 1: GIÓI THIỆU THIẾT KỄ QUÀNG CÁO

Loại LED full color này tuy có giá thành mắc nhưng cho nhiều hiệu ứng
tùy vào việc bố trí và điểu khiển màu.

Đèn LED chiếu âm LED cụm
Được sử dụng nếu các
bạn muốn có được kiểu chữ
nổi chiếu sáng như hình bên.
Loại LED này bán
sẵn, người thiết kế chỉ việc
mua về và gắn là xong.

Đèn LED dây
Sử dụng đèn LED dây
có thể lắp đặt chạy phía trong
mặt kính. Vào buổi tối có thể
tạo ra các hiệu ứng đổi màu
và hình ảnh khác nhau. Vào
thời gian ban ngày, các dây
đèn LED này cũng không ảnh
hưởng nhiều đến kiến trúc bề
mặt kính.

21


CHtflMG 1: ail THỆI TBẾT HẾ QBANG cáo

AROUINO DÀNH CHO NGƯỂTl Tự HỌC

ĐÈN LED CHIẾU SÁNG NGHỆ THUẬT
Các bộ đèn pha LED cơng suất -300W có thể chiếu xa đến 150 m, và
có thể tạo được nhiều hiệu ứng đổi màu khác nhau, ứng dụng cho cơng trình

này, các hiệu ứng ánh sáng từ màu tĩnh đến các hiệu ứng đổi màu khác nhau
Các LED
được tự động kích
hoạt từ khi mặt
trời
lặn
đến
12h đêm khơng
những làm cơng
trình nổi bật, trở
thành một điểm
đến thú vị cho
khách du lịch, mà
cịn có ý nghĩa
trong việc tiết
kiệm năng lượng.

Với hiệu quả mang lại: Chi phí bảo trì thấp, tiết kiệm điện, có thể
đổi màu thể hiện được nét độc đáo của đường cong kiến trúc công trình, ánh
sáng tập trung vào các chi tiết cơng trình, khơng có ánh sáng thừa gây lãng phí
và ơ nhiễm ánh sáng, sử dụng LED rất hiệu quả so với việc sử dụng các bộ
đèn pha thông thưởng hàng ngàn Watt có tuổi thọ thấp và tỏa nhiều nhiệt.

22


ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU THIẾT KÉ QUẢNG CÁO

MÀN HÌNH LED FULL COLOR

Màn hình full color dẫn đầu về khả năng hiển thị thông tin một cách rõ
ràng và sinh động nhất so với các sản phẩm bảng điện tử có trên thị trườm
hiện nay.
Do khả năng
hiển thị một dải rộng
các màu sắc và một
bộ xử lý mạnh mẽ,
bảng điện tử loại này
có khả năng hiển thị
những hình ảnh video
như một màn hình TV
nhưng với kích thước
linh hoạt theo yêu cầu
của khách hàng.

Nhờ sự linh hoạt về kích thước này, có thể tạo một bảng quảng cáo kết
hợp các module full color (ví dụ để hiển thị logo của doanh nghiệp hay cửa
hàng) với các module ít màu hon để giảm giá thành trong khi vẫn tạo được
hiệu ứng mong muốn.
Đặc điểm chính của sản phẩm màn hình full color:
•

Kết cấu hiện đại với những tính năng vượt trội.

•

Kích thước đa dạng, phục vụ những địa điểm quảng cáo tầm cỡ. Màn
hình full color khắc phục được độ sáng của máy chiếu, hay kích thước

chưa đủ lớn của LCD...
23


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĨHIỂĨ KÉ QUÀNG CÃO

•

ARDUINO DÀNH CHO NGƯƠI Tự HỌC

So với các sản phẩm quảng cáo phát sáng hiện có thì đây là sản phẩm
có đặc điểm gây sự chú ý cao nhất, dễ quan sát, dễ hiểu nhất bởi hình
ảnh sống động và trực quan hon cả.

Bảng quảng cáo LEDsign - Các bước tiến hành

Phần trình bày
sau giới thiệu với các
bạn các bước để làm
ra một bng qung
cỏo LEDsign hay cũn
gi l bng vy.

< *

ãô

ụ đây chỉ giới
thiệu sơ lược cho bạn
thấy tổng quan, tùy

vào cụ thể mà có các
bước chi tiết cụ thể.

24