Đề tài Hệ thống bán hàng tự động

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG GVHD: TS. Trương Ngọc Sơn SVTH: Hồ Đình Khải MSSV: 14141149 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2018 ii TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ----o0o---- Tp. HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Hồ Đình Khải MSSV: 14141149 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT2C I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Nguyễn Văn Hiệp, Giáo trình công nghệ nhận dạng bằng song vô tuyến, Đại học SPKT Tp.HCM 2014. - Trần Thu Hà, Giáo trình Điện tử cơ bản, Đại học SPKT Tp.HCM 2013. - Phạm Quang Huy, Lê Cảnh Trung, Lập trình điều khiển Arduino, Đại học SPKT Tp.HCM. - Lê Trung Hiếu, Nguyễn Thị Minh Thi, Giáo trình lập trình Windows Form với C#.Net, Đại học Duy Tân 2012. 2. Nội dung thực hiện: - Thu thập dữ liệu quy trình để thiết kế một hệ thống bán hàng. - Các giải pháp trong việc thiết kế mô hình. - Lựa chọn các thiết bị trong việc thiết kế mô hình bán hàng tự động. - Thiết kế hệ thống điều khiển. - Thiết kế mô hình. - Đánh giá kết quả thực hiện. iii III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/3/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/6/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ts Trương Ngọc Sơn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC ----o0o---- Tp. HCM, ngày 28 tháng 6 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Hồ Đình Khải Lớp: 14141DT2C MSSV: 14141149 Tên đề tài: HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD Tuần 1 Từ 19/3/2018 đến 26/3/2018 - Gặp GVHD nhận đề tài. - Viết đề cương chi tiết. Tuần 2 Từ 27/3/2018 đến 2/4/2018 - Tìm hiểu các đề tài đã nghiên cứu liên quan đề bán hàng tự động. Tuần 3 Từ 3/4/2018 đến 9/4/2018 - Gặp GVHD để báo cáo về hướng thực hiện đề tài. Tuần 4 Từ 10/4/2018 đến 16/4/2018 - Tìm hiểu về giao tiếp các cảm biến, RFID với Arduino. Tuần 5 Từ 17/4/2018 đến 23/4/2018 - Lập trình giao tiếp Arduino với cảm biến và điều khiển động cơ. Tuần 6 - Báo cao tiến độ cho GVHD v Từ 24/4/2018 đến 30/4/2018 - Tìm hiểu lập trình giao diện Visual Studio và gửi nhận dữ liệu với máy tính. Tuần 7 Từ 1/5/2018 đến 7/5/2018 - Lập trình RFID đọc thẻ và gửi qua Serial. - Điều khiển động cơ, cảm biến theo yêu cầu. Tuần 8 Từ 8/5/2018 đến 14/5/2018 - Báo cáo tiến độ cho GVHD. - Lập trình giao tiếp Arduino với máy tính, kết nối cảm biến và gửi nhận dữ liệu. - Thiết kế băng chuyền. Tuần 9 Từ 15/5/2018 đến 21/5/2018 - Thiết kế hộp đựng sản phẩm. - Lập trình giao diện bán hàng hoàn chỉnh. Tuần 10 Từ 22/5/2018 đến 29/5/2018 - Báo cáo tiến độ cho GVHD. - Hoàn thành mô hình. Tuần 11 Từ 30/5/2018 đến 5/6/2018 - Viết báo cáo. - Kiểm tra hoạt động của toàn hệ thống. Tuần 12 Từ 6/6/2018 - Khắc phục lỗi hệ thống nếu có. - Hoàn thiện báo cáo, chuẩn bị gặp GVPB và bảo vệ. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) vi LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Hồ Đình Khải vii LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn đến TS. Trương Ngọc Sơn đã trực tiếp hướng dẫn, góp ý, chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cũng như tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng em hoàn thành tốt đề tài này. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời cám ơn đến các bạn lớp 14141DT2C đã chia sẻ kinh nghiệm, trao đổi những kiến thức và những kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Hồ Đình Khải viii MỤC LỤC Trang bìa ........................................................................................................................... i Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp ...............................................................................................ii Lịch trình thực hiện đồ án tốt nghiệp .............................................................................. iv Lời cam đoan ................................................................................................................... vi Lời cảm ơn .....................................................................................................................vii Mục lục ......................................................................................................................... viii Liệt kê hình vẽ ................................................................................................................. xi Liệt kê bảng .................................................................................................................... xv Tóm tắt .......................................................................................................................... xvi Chương 1: TỒNG QUAN .............................................................................................. 1 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu ................................................................................................................ 2 1.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 2 1.4. Giới hạn ................................................................................................................. 2 1.5. Bố cục.................................................................................................................... 3 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .................................................................................. 4 2.1 Tổng quan về hệ thống bán hàng tự động ............................................................. 4 2.1.1 Hệ thống bán hàng tự động tại Việt Nam ............................................................. 4 2.1.2 Những hệ thống bán hàng tự động mới trên thế giới ............................................ 4 2.2 Quy trình hệ thống bán hàng tự động ................................................................... 5 2.2.1 Mô tả quy trình thanh toán .................................................................................... 5 2.2.2 Mô tả quy trình nạp tiền ........................................................................................ 5 2.2.3 Mô tả quy trình tạo thẻ thành viên mới ................................................................. 6 2.2.4 Mô tả quy trình cảnh báo ...................................................................................... 6 2.3 Giới thiệu phần cứng ............................................................................................. 6 2.3.1 Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật ....................................................................... 6 2.3.2 Module RFID MFRC522 ...................................................................................... 8 ix 2.3.3 Xi lanh khí nén .................................................................................................... 11 2.3.4 Van điện từ khí nén ............................................................................................. 13 2.3.5 Động cơ một chiều .............................................................................................. 14 2.3.6 Module điều khiển động cơ L298 ....................................................................... 16 2.3.7 LCD .................................................................................................................... 18 2.3.8 Module I2C LCD ................................................................................................ 19 2.3.9 Arduino ............................................................................................................... 21 2.3.10 Chuẩn giao tiếp SPI ............................................................................................. 22 2.3.11 Chuẩn giao tiếp UART ....................................................................................... 23 2.3.12 Chuẩn giao tiếp I2C ............................................................................................ 25 2.3.13 Công nghệ RFID ................................................................................................. 26 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .................................................................. 28 3.1. Giới thiệu............................................................................................................. 28 3.2. Tính toán và thiết kế hệ thống ............................................................................. 28 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối .............................................................................................. 28 3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch .................................................................................. 29 3.2.3. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch .......................................................................... 35 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................................... 37 4.1. Giới thiệu............................................................................................................. 37 4.2. Thi công hệ thống ............................................................................................... 37 4.2.1. Thi công bo mạch ................................................................................................ 37 4.2.2. Lắp ráp và kiểm tra ............................................................................................. 41 4.3. Đóng gói và thi công mô hình ............................................................................. 43 4.3.1. Đóng gói bộ điều khiển ....................................................................................... 43 4.3.2. Thi công mô hình ................................................................................................ 44 4.4. Lập trình hệ thống ............................................................................................... 48 4.4.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................................. 48 4.4.2. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ................................................................ 51 4.4.3. Phần mềm lập trình cho máy tính Visual Studio 2013 ....................................... 53 4.5. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác ........................................................... 54 x 4.5.1. Viết tài liệu hướng dẫn ........................................................................................ 54 4.5.2. Quy trình thao tác ................................................................................................ 63 Chương 5 : KẾT QUẢ ................................................................................................. 64 5.1. Kết quả đạt được ................................................................................................. 64 5.2. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................... 65 5.2.1. Mô hình sản phẩm ............................................................................................... 65 5.2.2. Khởi động hệ thống ............................................................................................. 65 5.2.3. Chọn sản phẩm thanh toán .................................................................................. 66 5.2.4. Thanh toán ........................................................................................................... 68 5.2.5. Quản lý hàng hóa bán trong ngày ....................................................................... 76 5.2.6. Nạp tiền và tạo thẻ thành viên mới ..................................................................... 77 5.2.7. Cảnh báo.............................................................................................................. 81 5.3. Nhận xét – đánh giá ............................................................................................ 82 5.3.1. Nhận xét .............................................................................................................. 82 5.3.2. Đánh giá .............................................................................................................. 83 Chương 6 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................. 86 6.1 Kết luận ............................................................................................................... 86 6.2 Hướng phát triển ................................................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... xvii xi LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2. 1 Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật .................................................................. 6 Hình 2. 2 Mạch nguyên lý cảm biến hồng ngoại phát hiện vật ....................................... 8 Hình 2. 3 Đầu đọc RFID HF ............................................................................................ 9 Hình 2. 4 Đầu đọc RFID UHF ......................................................................................... 9 Hình 2. 5 Đầu đọc/ghi RFID HF ...................................................................................... 9 Hình 2. 6 Module RFID MFRC522 ............................................................................... 10 Hình 2. 7 Kết nối MFRC522 với Arduino ..................................................................... 11 Hình 2. 8 Xi lanh khí nén tác động đơn ......................................................................... 12 Hình 2. 9 Xi lanh khí nén tác động kép ......................................................................... 12 Hình 2. 10 Xi lanh khí nén quay .................................................................................... 12 Hình 2. 11 Cấu tạo bên trong của xi lanh khí nén tác động kép .................................... 13 Hình 2. 12 Van điện từ 5/2 ............................................................................................. 14 Hình 2. 13 Cấu tạo van điện từ 5/2 ................................................................................ 14 Hình 2. 14 Động cơ một chiều ....................................................................................... 15 Hình 2. 16 Module điều khiển động cơ L298 ................................................................ 16 Hình 2. 17 Sơ đồ chân của module L298 ....................................................................... 17 Hình 2. 18 Mạch nguyên lý của module L298 ............................................................... 17 Hình 2. 19 LCD 16x2 ..................................................................................................... 18 Hình 2. 20 Module I2C LCD ......................................................................................... 19 Hình 2. 21 Mạch nguyên lý của module I2C LCD ........................................................ 20 Hình 2. 22 Arduino UNO R3 ......................................................................................... 21 Hình 2. 23 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp SPI ............................................. 23 Hình 2. 24 Mô tả quá trình song công của chuẩn giao tiếp SPI ..................................... 23 Hình 2. 25 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp UART ........................................ 24 Hình 2. 26 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp I2C ............................................. 25 Hình 2. 27 Mô hình RFID .............................................................................................. 26 Hình 3. 1 Sơ đồ khối hệ thống ....................................................................................... 28 Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến với vi điều khiển ...................................... 30 xii Hình 3. 3 Sơ đồ nguyên lý kết nối module RFID với vi điều khiển .............................. 31 Hình 3. 4 Sơ đồ nguyên lý kết nối ngõ ra điều khiển thiết bị ........................................ 34 Hình 3. 5 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống ....................................................................... 36 Hình 4. 1 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch điều khiển trung tâm ................................... 37 Hình 4. 2 Sơ đồ mạch in lớp dưới của mạch điều khiển trung tâm ............................... 38 Hình 4. 3 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch chia áp ......................................................... 38 Hình 4. 4 Sơ đồ thi công mạch in lớp dưới của mạch chia áp ....................................... 39 Hình 4. 5 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch cảnh báo ...................................................... 39 Hình 4. 6 Sơ đồ thi công mạch in lớp dưới của mạch cảnh báo .................................... 40 Hình 4. 7 Mặt trên của mạch điều khiển trung tâm ........................................................ 41 Hình 4. 8 Mặt dưới của mạch điều khiển trung tâm ...................................................... 41 Hình 4. 9 Mặt trên của mạch cảnh báo .......................................................................... 42 Hình 4. 10 Mặt dưới của mạch cảnh báo ....................................................................... 42 Hình 4. 11 Mạch chia áp ................................................................................................ 43 Hình 4. 12 Bộ điều khiển khi gắn lên bảng điện ............................................................ 43 Hình 4. 13 Khu vực bảo vệ của mạch điều khiển .......................................................... 44 Hình 4. 14 Vị trí gắn nút nhấn và công tắc .................................................................... 44 Hình 4. 15 Thi công hộp đựng sản phẩm ....................................................................... 45 Hình 4. 16 Gắn băng tải vào các trục và cố định vòng bi .............................................. 46 Hình 4. 17 Lắp ráp cảm biến, đầu đọc RFID và khung bảo vệ ...................................... 46 Hình 4. 18 Lắp ống dẫn khí và xilanh ............................................................................ 47 Hình 4. 19 Lắp ráp hộp chứa mạch cảnh báo ................................................................. 47 Hình 4. 20 Mô hình hoàn thiện ...................................................................................... 48 Hình 4. 21 Lưu đồ chương trình chính ........................................................................... 49 Hình 4. 22 Lưu đồ chương trình cho phép chạy động cơ .............................................. 50 Hình 4. 23 Lưu đồ chương trình dừng động cơ ............................................................. 50 Hình 4. 24 Lưu đồ chương trình điều khiển xi lanh ....................................................... 51 Hình 4