CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển. Trình bày những gì làm được trong đề tài và nêu hướng phát triển cho đồ án. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đề tài bao gồm 2 phần là phần cứng và phần mềm. Phần cứng bao gồm : Panel LED RGB P5 (có IC TLC5926, SSF4953, 74HC138N, LED dán SMD), mạch đệm (có IC 74HC245), kít Raspberry Pi 3, Camera Pi 8MP. Phần mềm bao gồm : Hệ điều hành nhúng Raspbian, ngôn ngữ C++, phần mềm VLC, bộ thư viện của tác giả Henner Zeller.1 LED RGB: Ngày nay, đèn LED quá quen thuộc với cuộc sống của chúng ta, từ công viên, các tòa cao ốc hay chính trong ngôi nhà của chúng ta cũng dễ dàng bắt gặp được thiết bị có đèn LED, vì chúng có giá thành thấp cũng như tuổi thọ cao.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại LED như LED đỏ, trắng, … Nay nhóm sẽ khảo sát LED RGB.1 Cấu tạo: LED RGB cũng chỉ là LED siêu sáng nhưng nó tích hợp 3 màu trong một con LED duy nhất (R = red, G = green, B = Blue). LED bao gồm 4 chân 1 dương chung (hoặc âm chung) và 3 chân RGB.1: LED RGB loại dán (SMD). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 CHƯƠNG 2. Nguyên lý hoạt động Tùy vào LED thuộc loại catot chung hay anot chung mà ta mắc mạch cho hợp lý, để thay đổi màu sắc chỉ cần thay đổi điện áp của từng con diode(LED) trong LED RGB.
Sơ đồ chân và kích thước của LED dán: Hình 2.2: Kích thước và sơ đồ chân LED dán.2 Panel LED RGB: Những địa điểm công cộng hiện nay hầu hết toàn là các màn hình led có kích thước lớn, các màn hình ấy được ghép bởi các panel LED RGB. Mỗi điểm ảnh là một đèn LED, khoảng cách giữa các đèn khoảng 10mm. Mỗi tấm hoạt động tốt với nguồn 5v DC, 4A. Trên thị trường hiện có rất nhiều loại như : LED ngoài trời nhiều màu P40, panel LED trong nhà nhiều màu P5, ….
Với đề tài nhóm thực hiện, nhóm chọn panel LED trong nhà nhiều màu P5 vì giá tương đối thấp so với mặt bằng chung, hơn hết panel có thể hiển thị hình ảnh động hay video. Hình ảnh thực tế của Panel LED RGB P5. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3: Panel LED RGB P5.1 Nguyên lý hoạt động.
Panel LED gồm có 2 IC giải mã 74138 ngõ vào kết nối với 4 chân A, B, C, D có chức năng chọn hàng led hiển thị. Để quyết định hàng nào sáng thì 3 chân A, B, C có giá trị chạy từ 000 → 111 tương ứng từ 0 → 7, chân D là chân cho phép IC 74138 hoạt động. Ngoài ra bảng LED còn có các IC điều khiển gồm 4 IC mỗi hàng được nối với nhau và nối với một chân màu của LED và các IC đệm 74245.4: Mặt sau của Panel LED. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 CHƯƠNG 2.2 Cổng kết nối.
Để điều khiển Panel LED thì phải thông qua cổng kết nối được gọi là HUB75. HUB75 có tổng cộng 16 chân cấu tạo 2 hàng rào đực, được chia thành 2 hàng. HUB 75 gồm các chân : R1, B1, R2, B2, A, C, L, O, G1, N, G2, N, B, D, S, N Các chân R1, R2, B1, B2, G1, G2 là các chân dữ liệu màu. Chân C là chân xung Clock.
Chân A, B, C, D là chân ngõ vào giải mã. Chân O là chân cho phép dữ liệu ngõ vào. Chân S có chức năng chốt dữ liệu, sau khi nạp xong dữ liệu cho một hàng cần phải chốt dữ liệu trước khi chuyển sang hàng mới. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 CHƯƠNG 2.3 Sơ đồ nguyên lý của Panel LED RGB.6: Sơ đồ nguyên lý Panel LED RGB.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Ngõ vào giải mã A, B, C cho giá trị từ 000 → 111 kết nối với IC SSF4953 để điều khiển mức điện áp cung cấp cho các hàng LED. Ví dụ tín hiệu là 000 thì ngõ ra thay đổi Y0 thay đổi mức điện áp điều khiển Mosfet cấp nguồn cho led hàng 1 và 17 sáng. Một tín hiệu của IC 74138 điều khiển 2 hàng LED.
Chân G1, G2A, G2B của IC 74138 là chân cho phép. G1 mức cao và G2A, G2B mức thấp thì IC sẽ hoạt động. Các IC điều khiển được sắp xếp nối tiếp với nhau ngõ ra SDO của IC trước được nối với ngõ vào SDI của IC sau. Mỗi một hàng điều khiển một màu.3 IC 74HC245 74HC245 là IC xuất nhập 2 chiều thường sử dụng như quét LED matrix, led 7 đoạn hay đệm dữ liệu trên bus với mạch sử dụng nhiều linh kiện mắc song song và có thể dùng để mở rộng port cho các vi điều khiển có ít I/O.7: Sơ đồ chân IC 74HC245.
Chức năng từng chân: Chân 1: DIR chân chọn hướng dữ liệu : nếu DIR=1 thì input A và output B và ngược lại với DIR=0. Chân 2=>chân 9 : A0=>A7 data in/output phụ thuộc vào chân DIR. Chân 11 =>18: B7=>B0 data in/output phụ thuộc vào chân DIR. Chân 19 : OE chân cho phép tích cực ở mức 0 .nếu 0E=0 thì ic xuất dữ liệu ngược lại OE=1, cấm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 CHƯƠNG 2.1 Nguyên lý hoạt động: Bảng 2.1 Bảng trạng thái của IC 74HC245 Khi chân Enable ở mức thấp, DIR mức thấp thì dữ liệu vào B ra A, DIR mức cao thì dữ liệu vào A ra B. Khi chân Enable ở mức cao thì tất cả các chân của 2 bus A và B ở trạng thái trở cao hi-Z.4 IC 74HC138: IC 74HC138 là bộ giải mã địa chỉ với 3 đầu vào (A0, A1, A2) và 8 đầu ra phủ định (Y0 đến Y7). Nó có 3 đầu vào cho phép: 2 đầu vào tích cực mức thấp (1E, 2E) và 1 đầu vào tích cực mức cao (E3). Tất cả các đầu ra của 74HC138 sẽ ở mức cao trừ khi E1 ở mức thấp và E3 ở mức cao.
Khi các đầu vào 1E, 2E ở mức thấp và E3 ở mức cao thì đầu ra của 74HC138 sẽ được quyết định bởi đầu vào. Nó thường được dùng như mạch giải mã địa chỉ trong các mạch điều khiển và trong máy tính.8: Sơ đồ chân IC 74HC138. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 11 CHƯƠNG 2.1 Nguyên lý hoạt động Bảng 2. Bảng trạng thái của IC 74HC138.
Hoạt động giải mã như sau: Đưa dữ liệu nhị phân 3 bit vào A0, A1, A2; lấy dữ liệu ra ở các ngõ từ Y0 đến Y7. 3 ngõ cho phép E1 đến E3. E3 ở mức cao và E1, E2 ở mức thấp.5 IC TLC5926 TLC5926 được thiết kế cho màn hình LED và ứng dụng chiếu sáng LED với open-load, shorted-load, phát hiện quá nhiệt. TLC5926/TLC5927 có 16 ngõ ra được điều khiển bởi ED1 và ED2 với 3 trạng thái Normal Mode Phase, Mode Switching Transition Phase và Special Mode Phase.9: Sơ đồ chân IC TLC5926.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 12 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chân LE (ED1) là chân chốt dữ liệu đầu vào. Khi LE (ED1) lên mức cao thì dữ liệu nối tiếp sẽ được chuyển tới chốt tương ứng. Dữ liệu được chốt khi LE (ED1) ở mức thấp.
Chân OE (ED2) là chân cho phép ngõ ra. Khi OE (ED2) ở mức thấp thì ngõ ra được kích hoạt, khi OE (ED2) ở mức cao thì tất cả ngõ ra tắt. OUT0 đến OUT15 là các chân ngõ ra. R-EXT là ngõ vào để kết nối với một điện trở bên ngoài để thiết lập tất cả các dòng đầu ra.
SDI là chân dữ liệu đầu vào nối tiếp. SDO là chân dữ liệu đầu ra nối tiếp được nối với SDI của IC điều khiển tiếp theo hoặc là VĐK. Bảng trạng thái Normal Mode. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 13 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.10: Giản đồ xung của chế độ Normal Mode. Tín hiệu ngõ ra hoạt động dựa theo giá trị xung clock, tín hiệu OE và tín hiệu chốt LED. Một chu kì hoạt động hoàn chỉnh cần 16 xung clock. Khi LE(ED1) ở mức thấp thì tín hiệu ngõ vô truyền tới các chốt tương ứng ứng với mỗi xung clock.
Khi đủ một chu kì, LE(ED1) lên mức cao chốt dữ liệu. Khi OE(ED2) mức thấp, nghĩa là ngõ ra ic điều khiển được cấp phép thì tín hiệu ở các chốt được truyền tới ngõ ra.6 IC SSF4953 IC SSF4953 cấu tạo gồm 2 mosfet là transistor hiệu ứng trường. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở.
Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 14 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1 Nguyên lý hoạt động SSF4953 là mosfet kênh P hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao.
Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D. IC SSF 4953 gồm 2 mosfet tích hợp 2 kênh công suất song song. Dòng điện đi từ S qua 2 kênh D.12: Cấu tạo của FDS4953.
IC SSF4953 dùng để đóng ngắt nhanh với dòng diện và điện áp lớn. Chân G được điều khiển tín hiệu ngõ ra của IC74HC138.7 Camera Raspberry Pi V2 8MP Camera Raspberry Pi V2 8MP là phiên bản Camera Module dành cho Raspberry Pi mới nhất sử dụng cảm biến ảnh IMX219 8-megapixel từ Sony thay cho cảm biến cũ là OV5647. Với cảm biến IMX219 8-megapixel từ Sony, Camera Module cho Raspberry Pi đã có được sự nâng cấp vượt trội về cả chất lượng hình ảnh, video cũng như độ bền. Camera Raspberry Pi V2 8MP có thể sử dụng với Raspberry Pi để chụp hình, quay phim với chất lượng HD 1080p30, 720p60, VGA90, cách sử dụng cũng như lập BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 15 CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT trình với Camera Module trên Raspberry Pi cũng rất dễ dàng, chỉ cần cắm vào cổng Camera trên Raspberry Pi và Config 1 chút là có thể dùng được. Camera Raspberry Pi V2 8MP có thể sử dụng tương thích với tất cả các dòng Raspberry Pi 1, 2 và 3 từ trước đến nay.13: Camera Raspberry Pi V2 8 MP.8 MÁY TÍNH NHÚNG: Máy tính nhúng hay single-board computer (SBC) là một máy tính hoàn chỉnh được xây dựng trên một board mạch duy nhất, bao gồm bộ vi xử lý, bộ nhớ, các ngõ ra vào (I/O) và các tính năng khác tuỳ thuộc vào từng loại máy tính nhúng.