ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: BẢNG ĐIỆN TỬ HIỂN THỊ THƠNG TIN THỜI TIÉT Trình độ đào tạo: Đại Học Chính Quy Ngành: Cơng Nghê Kỹ Tht Điên - Điên Tử

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 THƠNG TIN THỜI TIÉT

Trình độ đào tạo:

Đại Học Chính Quy

Ngành:

Cơng Nghê Kỹ Tht Điên - Điên Tử

Chun ngành:

Điều Khiển và Tự Động Hóa

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Lưu Hồng

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

III. Ngày giao đề tài:

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)

...

tháng

...

năm 2020

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

Trưởng bộ môn

Trưởng khoa

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


NHN XET^Cô giỏo viờn hng dn)
ã

Thỏi , tỏc phong v nhận thức trong q trình thực hiện:

•

Kiến thức chun mơn:

•

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 q trình thực hiện:

•

Kiến thức chun mơn:

•

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 Hồng - Giảng viên bộ mơn 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 hồn 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 hồn thành đồ án. Với lịng
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,
Cơ 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 cơng của đồ án này.
Cảm ơn Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu!
Xin chân thành cảm ơn!
N gư ời 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. G iảng viên hướng dẫn:
III. Ngày giao đề tài:

Ths. Lưu Hồng................................................... i

12/2019.......................................................................... i

IV. Ngày hồn thành đồ án/ khố luận tốt nghiệp: 05/2020........................ i
NHẬN XÉT (Của giáo viên hư ớng d â n ) ...................................................................3
NHẬN XÉT ( C ủ ứ giáo viên p h ả n b iệ n ) ....................................................................4
LỜI CẢM Ơ N ............................................................................................................... 5
CHƯƠNG I TỔNG Q U A N .....................................................................................11
1.1

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

1.2

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

1.3

NỘI DUNG NGHIÊN C Ứ U ....................................................................... 12

1.4

GIỚI H Ạ N .....................................................................................................12

1.5

BỐ CỤC ........................................................................................................ 12

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT........................................................................14
2.1

Các chuẩn giao tiế p ......................................................................................14

2.1.1 Chuẩn giao tiếp wifí............................................................................... 14
2.1.2 Chuẩn giao tiếp S P I............................................................................... 15
2.2

IO T .................................................................................................................17

2.3

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


2.4
2.5

ESP32 ....

20

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

2.5.1 Font c h ữ .................................................................................................. 26
2.5.2 Font chữ tiếng v iệ t................................................................................. 28
CHƯƠNG III TÍNH TỐN VÀ THIẾT K Ế ...........................................................30

3.1

GIỚI T H IỆ U ................................................................................................ 30

3.2

TÍNH TỐN VÀ THIẾT K Ế .................................................................... 30

3.2.1 VI XỬ LÝ TRUNG T Â M .................................................................... 30
............................................................................................................................. 31
3.2.2 Nguồn.......................................................................................................32
CHƯƠNG IV THI CÔNG HỆ T H Ố N G .................................................................. 33
4.1

Thi công mô h ìn h .........................................................................................33

4.2

Lưu đồ thuật to á n .........................................................................................34

4.3

Kết n ố i...........................................................................................................35

4.4

Phần mềm lập trình esp32...........................................................................35

4.4.1 Giới th iệ u ................................................................................................ 35
4.4.2 Cài đặt arduino ID E ............................................................................... 36

4.5

Lập trình esp32 bằng arduino ID E .............................................................39

4.6

Chương trìn h ..................................................................................................44

CHƯƠNG V Kết quả - nhận xét - đánh g iá ...........................................................47
5.1

Cấu hình cho hệ thống kết nối internet..................................................... 47

5.2 Mơ hình chạy thực tế.....................................................................................51


5.3

Nhận xét & đánh g iá :....................................................................................53

5.3.1 Nhận x ét:................................................................................................. 53
5.3.2 Đánh giá:................................................................................................. 53
CHƯƠNG VI Kết luận và hướng phát triển............................................................. 54
6.1

Kết lu ận .........................................................................................................54

6.2

Hướng phát triể n ..........................................................................................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 m aker.............................................26
Hình II-8 Chọn font chữ cho mã le d ........................................................................27
Hình II-9Giao diện của phần mềm LCD font m aker.............................................27
Hình II-10Xuât mã font led...................................................................................... 28
Hình III-1KIT ESP32................................................................................................ 30
Hình III-2KIT ESP32 PIN O UT............................................................................... 31
Hình III-3Nguồn LED 5V 70A ................................................................................ 32
Hình IV- 1Kích thước khung le d .............................................................................. 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 ID E .............................................................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 co d e ....................................................................... 43

Hình IV-11Giao diện các ví dụ để tham khảo trong arduino ID E......................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 thơng tin từ mạng internet........................ 48
Hình V-4Giao diện nhập để chạy thơng báo......................................................... 49
Hình V-5Chỉnh màu và tốc độ của chữ chạy thơng báo...................................... 49
Hình V-6Giao diện cài đặt mật k h ẩu ..................................................................... 50
Hình V-7Giao diện cài đặt thời gian bật tắ t.......................................................... 50
Hình V-8Chạy hệ thống thực t ế ..............................................................................51
Hình V-9Chạy hệ thống thực t ế ..............................................................................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. Thơng
qua nhiều hình thức khác nhau mà doanh nghiệp hay hộ kinh doanh nhỏ lẻ, nơi cơng
cộng có thể giới thiệu sản phẩm hay thơng tin hàng hóa giá cả đến mọi người.
Hiện nay có nhiều biển quảng cáo, băng rơn, 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. Thơng 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 thơng báo em đã tìm hiểu và thiết kế mơ hình.
1.2 MỤC TIÊU
Mục tiêu của em sẽ tiến hành thiết kế và thi công mô hình bảng LED MATRIX.
Mơ 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. Ngồi ra bảng led cũng có thể nhập thơng 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 tốn nguồn cho thiết bị.
- Nội dung 5: Thi cơng 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 khơng 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 hồn thành mơ hình này.
Bao gồm chuẩn giao tiếp để có thể lấy dữ liệu và đẩy dữ liệu lên bảng led, quy trình
qt led, các cơng cụ cần thiết.
> Chương 3: Tính tốn và thiết kế
Chương này em sẽ trình bày sơ đồ khối, tính tốn và chọn linh kiện.
> Chương 4: Thi công và kết quả thực hiện
Chương này em trình bày các bước thi cơng mạch, lắp ráp, kiểm tra và thi cơng
mơ hình.
> Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá
Chương này em sẽ nêu lên kết quả đạt được, nhận xét và đánh giá mơ 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 mơ 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 vơ tuyến để truyền tín hiệu. Loại sóng vơ 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). Cịn trong thực tế thì trong mỗi ngơi 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 vơ tuyến, và gửi đến các thiết
bị sử dụng như điện thoại smartphone, máy tính bảng, la p to p . Đây là q trình nhận
tín hiệu khơng dây (hay cịn gọi là adapter) - chính là card wifi trên laptop, điện th o ạ i.
và chuyển hóa thành tín hiệu Internet. Và q trình này hồn tồn có thể thực hiện
ngược lại, nghĩa là router, modem nhận tín hiệu vơ 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, r a d io . do vậy tín
hiệu Wifi có thể chứa nhiều dữ liệu nhưng lại bị hạn chế ở phạm vi truyền - khoảng


cách. Cịn 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 thơng Master-Slave, trong đó có 1 chip Master
điều phối q trình tuyền thơng và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế
truyền thơng 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 đơi khi được gọi là chuẩn truyền thơng “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 q 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
cịn 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
cịn 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 o f 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 thơng minh"), phịng 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 o f 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 thơng 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 qt cao hơn, bao gồm
ln 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 tốn 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 ngồi để thực hiện một cơng 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 máy-đến-máy (M2M) trong ngành sản xuất, công nghiệp năng lượng,
kỹ nghệ xăng dầu. Khả năng sản phẩm được tích hợp máy-đến-máy thường được xem
như là thông minh Với sự trợ giúp của công nghệ hiện hữu, các thiết bị này thu thập dữ
liệu hữu ích rồi sau đó tự động truyền chúng qua các thiết bị khác. Các ví dụ hiện thời
trên thị trường bao gồm nhà thông minh được trang bị những tính năng như kiểm sốt
và tự động bật tắt đèn, lị sưởi (giống như bộ ổn nhiệt thơng minh), hệ thống thơng gió,
hệ thống điều hịa khơng khí, và thiết bị gia dụng như máy giặt/sấy quần áo, máy hút
chân khơng, máy lọc khơng khí, lị nướng, hoặc tủ lạnh/tủ đơng 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 cịn gọi là
client trong mơ hình server-client. Giao tiếp giữa của máy tính người dùng và máy chủ
thực hiện thông qua giao thức h t t p . 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 thơ.
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 ngun đó hoặc thơng 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 ngơn 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 khơng 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 dịng 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 cơng suất tín hiệu khoảng 20 dBm trên anten cho phép phạm vi tín hiệu xa.
Như vậy module này có thơng 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,
địi 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 ledp 1 0 fu ll color

Hình II-4Mặt trước ledp 1 0 fu ll color

Khoảng cách hai điểm ảnh (Pitch)

10mm

Độ phân giải

10000 điểm ảnh/m


Kích thước module cơ bản/Pixel (W x
320mm x 160mm 32 x 16 pixel
H)
Khoảng cách nhìn tốt nhất

12-200 m

G óc nhìn ngang

140°

G óc nhìn dọc

140°

Số bit màu

>10 bit

Số màu hiển thị

281000 Tỷ màu

C ư ờng độ sáng

>2000cd/m2

Nhiệt độ hoạt động

-3 0

Thời gian sử dụng của LED

>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

R 1: 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
B 1: 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
R2 4
VJ2 •
A *
kin
lNv*
rn Ị/ 1
OE

1

•

•

•

•

•
•G l
■g

nd

% %

•G 2

•

•

•

% %

•

•

•

•

•

•

U ĨB

:::

g n d í

:

»B
■ G N D -:
•L A T :
» G N D -:
• . Ư3 •
G 3 Ỉ:
<*

m

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

Chiều đi của data


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 p 1 0 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 dịng, 32 cột. Tại mỗi thời điểm nhất định sẽ có 2 dịng
được chọn.
Chân A
0

Chân B
0

Chân C
0

1
0
1
0
1
0
1

0
1
1
0
0
1
1

0

0
0
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