Đồ án Thiết kế và thi công mô hình cửa hàng giặt sấy tự phục vụ

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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH CỬA HÀNG GIẶT SẤY TỰ PHỤC VỤ GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Nghĩa SVTH: Lê Trung Hậu MSSV: 15141154 SVTH: Phạm Thanh Tuấn MSSV: 15141322 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2019 i 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 CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH CỬA HÀNG GIẶT SẤY TỰ PHỤC VỤ GVHD: ThS. Nguyễn Thanh Nghĩa SVTH: Lê Trung Hậu MSSV: 15141154 SVTH: Phạm Thanh Tuấn MSSV: 15141322 Tp. Hồ Chí Minh - 7/2019 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 05 tháng 07 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Trung Hậu MSSV: 15141154 Phạm Thanh Tuấn MSSV: 15141322 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2015 Lớp: 151412 I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỬA HÀNG GIẶT SẤY TỰ PHỤC VỤ II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Nguyễn Văn Hiệp (2014), “Giáo trình công nghệ nhận dạng bằng sóng vô tuyến”, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. - Phan Văn Ca – Trương Quang Phúc (2017), “Giáo trình Thiết kế hệ thống nhúng”, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. - Nguyễn Đình Phú – Phan Văn Hoàn – Trương Ngọc Anh (2017), “Giáo trình vi điều khiển PIC”. Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh. 2. Nội dung thực hiện: - Tìm hiểu cách thức hoạt động của Module RFID RC522. - Tìm hiểu các chuẩn truyền thông như UART, I2C, SPI. - Thiết kế và thi công mạch điều khiển, mô hình mô phỏng cửa hàng giặt sấy. - Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển gồm: nhận dạng thẻ khách hàng, lựa chọn thiết bị, bật/tắt thiết bị khi thỏa điều kiện. iii - Viết chương trình điều khiển cho Arduino, nạp code và chạy thử nghiệm sản phẩm, chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống. - Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát sử dụng Visual Studio. - Đánh giá kết quả thực hiện. - Thực hiện viết luận văn báo cáo. - Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/02/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09/06/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Thanh Nghĩa 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 05 tháng 07 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Lê Trung Hậu Lớp: 15141DT1A MSSV:15141154 Họ tên sinh viên 2: Phạm Thanh Tuấn Lớp: 15141DT1C MSSV:15141322 Tên đề tài.: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH CỬA HÀNG GIẶT SẤY TỰ PHỤC VỤ Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD Tuần 1 ( 18/2 – 24/2 ) - Gặp GVHD để nhận đề tài Tuần 2 ( 25/2 – 3/3 ) - Viết đề cương Tuần 3 ( 4/3 – 10/3 ) - Tìm hiểu các đề tài đã thực hiện trước - Xác định hướng đi của đề tài Tuần 4 ( 11/3 – 17/3 ) - Tìm hiểu về công nghệ RFID, Arduino Tuần 5 ( 18/3 – 24/3 ) - Tìm hiểu nguyên lí truyền và nhận dữ liệu giữa Arduino và module RFID - Tìm hiểu cách hoạt động của máy giặt, đưa ra giải pháp điều khiển Tuần 6 ( 25/3 – 31/3 ) - Lập trình truyền nhận dữ liệu giữa Arduino và module RFID Tuần 7 ( 1/4 – 7/4 ) - Tìm hiểu lập trình giao diện Visual Studio và gửi nhận dữ liệu với máy tính. v Tuần 8 ( 8/4 – 14/4 ) - Lập trình giao diện người sử dụng và người quản lí Tuần 9 ( 15/4 – 21/4 ) - Hoàn thiện giao diện giao tiếp với người sử dụng Tuần 10 ( 22/4 – 28/4 ) - Tiến hành thi công mạch - Kiểm tra mạch sau thi công Tuần 11 ( 29/4 – 5/5 ) - Thiết kế và thi công mô hình hệ thống cửa hàng giặt sấy Tuần 12 ( 6/5 – 12/5 ) - Lắp đặt các phần vào mô hình - Tinh chỉnh lại chương trình điều khiển cho phù hợp Tuần 13-14 ( 13/5 – 26/5 ) - Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp Tuần 15 ( 27/5 – 2/6 ) - Gặp giáo viên hướng dẫn để chỉnh sửa và hoàn thiện báo cáo Tuần 16 ( 3/6 – 9/6 ) - Làm Slide báo cáo - Nộp quyển báo cáo và chuẩn bị gặp GVPB và bảo vệ GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) vi LỜI CAM ĐOAN Chúng em xin cam đoan đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa trên một số tài liệu có trước đó và sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn. Nhóm thực hiện đề tài Lê Trung Hậu Phạm Thanh Tuấn vii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn là Ths. Nguyễn Thanh Nghĩa 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. Nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện tử đã tạo điều kiện thuận lợi và có những ý kiến đóng góp quý báu cho chúng em hoàn thành đề tài này. Nhóm em cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình và tập thể các bạn lớp 15141DT1 đã có sự giúp đỡ, động viên, 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! Nhóm thực hiện đề tài Lê Trung Hậu Phạm Thanh Tuấn viii MỤC LỤC Trang bìa ...................................................................................................................... i Nhiệm vụ đồ án ........................................................................................................... ii Lịch trình đồ án .......................................................................................................... iv Lời cam đoan ............................................................................................................. vi Lời cảm ơn ................................................................................................................ vii Mục lục .................................................................................................................... viii Liệt kê hình ............................................................................................................... xi Liệt kê bảng .............................................................................................................. xv Tóm tắt .................................................................................................................. ..xvi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU .......................................................................................................... 3 1.3. NỘI DUNG THỰC HIỆN .................................................................................. 3 1.4. GIỚI HẠN ........................................................................................................... 3 1.5. BỐ CỤC ............................................................................................................... 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 5 2.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIẶT SẤY TỰ PHỤC VỤ .......................... 5 2.1.1. Tìm hiểu về cửa hàng giặt sấy tự phục vụ ................................................. 5 2.1.2. Mô hình tổng quan ...................................................................................... 6 2.2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG RFID ..................................................................... 6 2.2.1. Công nghệ RFID .......................................................................................... 6 2.2.2. Ưu và nhược điểm của công nghệ RFID ................................................... 9 2.2.3. Module RFID RC522 ................................................................................ 10 2.3. GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO .......................................................................... 11 2.3.1. Phần cứng của Arduino ............................................................................ 11 2.3.2. Lập trình trên Arduino ............................................................................. 17 2.4. CẢM BIẾN DÒNG ........................................................................................... 18 2.4.1. Cảm biến dòng ACS712 ............................................................................ 18 2.4.2. Module cảm biến dòng ACS712 ............................................................... 19 2.5. MODULE GIẢM ÁP AMS1117...................................................................... 20 2.6. MODULE RELAY MỘT KÊNH .................................................................... 22 ix 2.7. KHỐI HIỂN THỊ LCD .................................................................................... 24 2.7.1. Giới thiệu về màn hình LCD 16x2 ........................................................... 24 2.7.2. Module giao tiếp I2C – LCD ..................................................................... 25 2.8. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP TRUYỀN DỮ LIỆU .......................................... 26 2.8.1. Giao thức truyền dữ liệu bất đồng bộ USART ....................................... 27 2.8.2. Chuẩn truyền dữ liệu I2C ......................................................................... 28 2.8.3. Chuẩn giao tiếp SPI ................................................................................... 30 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .............................................................. 32 3.1. GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 32 3.1.1. Yêu cầu thiết kế ......................................................................................... 32 3.1.2. Yêu cầu đề tài ............................................................................................. 32 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................... 32 3.2.1. Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................ 32 3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch ....................................................................... 34 CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ..................................................................... 40 4.1. GIỚI THIỆU ..................................................................................................... 40 4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................................. 40 4.2.1. Thi công mạch điện ................................................................................... 40 4.2.2. Lắp ráp và kiểm tra ................................................................................... 44 4.3. THI CÔNG MÔ HÌNH .................................................................................... 49 4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ............................................................................... 50 4.4.1. Lưu đồ giải thuật ....................................................................................... 50 4.4.2. Phần mềm lập trình cho máy tính ........................................................... 55 4.5. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CỦA HỆ THỐNG ............................ 61 4.5.1. Dành cho khách hàng ................................................................................ 61 4.5.2. Người quản lý ............................................................................................. 63 CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ................................................................ 67 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ................................................................................... 67 5.1.1. Về phần cứng ............................................................................................. 67 5.1.2. Về phần mềm ............................................................................................. 67 5.1.3. Kết quả thực hiện ...................................................................................... 68 5.2. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ................................................................................. 74 5.2.1. Phần cứng ................................................................................................... 74 5.2.2. Phần mềm ................................................................................................... 74 x CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...................... 75 6.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 75 6.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 76 xi LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1. Cửa hàng giặt sấy tự động.....5 Hình 2.2. Mô hình hoạt động tổng quát ............6 Hình 2.3. Sơ đồ khối hệ thống RFID....8 Hình 2.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống RFID......8 Hình 2.5. Một vài dạng của Tag...9 Hình 2.6. Module RFID RC522.........10 Hình 2.7. Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno ....12 Hình 2.8. ATmega328 dạng chân dán và chân cắm .....13 Hình 2.9. Sơ đồ chân trong ATmega 328 .....14 Hình 2.10. Arduino MEGA2560.......15 Hình 2.11 ATmega2560 dạng chip dán. .......15 Hình 2.12. Sơ đồ khối bên trong ATmega2560.................16 Hình 2.13. Giao diện của phần mềm Arduino IDE ........17 Hình 2.14. IC 712-5A ....................19 Hình 2.15. Module cảm biến dòng ACS712 .19 Hình 2.16. Sơ đồ nguyên lí của module ACS712 .......20 Hình 2.17. IC AMS1117 .......20 Hình 2.18. Cấu tạo bên trong IC AMS1117 ......21 Hình 2.19. Sơ đồ nguyên lí module giảm áp ......21 Hình 2.20. Module giảm áp 3.3V ..22 Hình 2.21. Relay trong thực tế ...23 Hình 2.22. Cấu tạo cơ bản của relay .......23 Hình 2.23. Sơ đồ nguyên lí module relay 1 kênh .......24 Hình 2.24. Mặt trước của LCD 16x2..............24 Hình 2.25. Module I2C và các chân chức năng ......26 Hình 2.26. Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ (USART)......27 Hình 2.27. Hệ thống giao tiếp theo chuẩn I2C .......28 xii Hình 2.28. Giao tiếp SPI ........30 Hình 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống .........33 Hình 3.2. Tính giá trị Vrms ....34 Hình 3.3. Sơ đồ nối dây ACS712 với Arduino MEGA ......35 Hình 3.4. Sơ đồ kết nối MEGA2560 với các module..36 Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý khối nhập thông tin.......38 Hình 3.6. Adapter 5V-2A ......38 Hình 3.7. Cấu tạo bên trong Adapter .....39 Hình 3.8. Cấu tạo của bộ nguồn xung đơn giản ..............39 Hình 4.1. Sơ đồ mạch in mạch giao tiếp với Arduino MEGA ........40 Hình 4.2. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch giao tiếp ......................41 Hình 4.3. Sơ đồ mạch in mạch công suất .......42 Hình 4.4. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch công suất .............42 Hình 4.5. Sơ đồ mạch in mạch nhập thông tin ........43 Hình 4.6. Sơ đồ bố trí linh kiện mạch nhập thông tin .....43 Hình 4.7. PCB của mạch công suất ....44 Hình 4.8. Mạch công suất sau khi hàn linh kiện .....45 Hình 4.9. Mặt trên của mạch công suất ......45 Hình 4.10. PCB của mạch điều khiển ........46 Hình 4.11. Mặt trên của mạch điều khiển.......... 46 Hình 4.12. PCB của mạch nhập thông tin trước và sau khi hàn linh kiện .......47 Hình 4.13. Mạch nhập thông tin khi đã hoàn thành ............48 Hình 4.14. Hệ thống khi hoàn thiện .......49 Hình 4.15. Lưu đồ giải thuật chương trình chính Arduino MEGA2560.....50 Hình 4.16. Lưu đồ chương trình con đọc mã thẻ ................51 Hình 4.17. Lưu đồ đọc cảm biến dòng ......52 Hình 4.18. Lưu đồ chương trình chính UNO ....52 Hình 4.19. Chương trình con Xử lí chuỗi .........53 Hình 4.20. Lưu đồ giải thuật chương trình quản lý 54 Hình 4.21. Lưu đồ giải thuật chương trình vận hành ......55 xiii Hình 4.22. Tạo project trong Visual Studio .......56 Hình 4.23. Giao diện thiết kế trong Visual Studio .....56 Hình 4.24. Giao diện lập trình trong Visual Studio .......57 Hình 4.25. Kết nối Server .58 Hình 4.26. Khởi tạo Database mới .....58 Hình 4.27. Tạo bảng mới .......59 Hình 4.28. Tạo truy vấn mới mới.......59 Hình 4.29. Bảng quanly.........60 Hình 4.30. Bảng data_KhachHang.........60 Hình 4.31. Bảng data_DichVu...........60 Hình 4.32. Bảng data_DonGia...........61 Hình 4.33. Giao diện thông tin khách hàng 62 Hình 4.34. Thiết bị Nhập thông tin ........62 Hình 4.35. Giao diện đăng nhập hệ thống ......63 Hình 4.36. Giao diện quản lý khách hàng ......63 Hình 4.37. Khung quản lý quét thẻ ........64 Hình 4.38. Giao diện quản lý thẻ khách hàng ...65 Hình 4.39. Giao diện nạp tiền vào thẻ 66 Hình 4.40. Giao diện phần mềm quản lý hoạt động hệ thống máy giặt ...66 Hình 5.1. Mô hình sản phẩm..68 Hình 5.2. Bộ thêm thông tin khách hàng68 Hình 5.3. Khách hàng chưa đăng kí69 Hình 5.4. Giao diện Quản lí khách hàng.70 Hình 5.5. Giao diện Thông tin khách hàng71 Hình 5.6. Thông báo thẻ mới..71 Hình 5.7. Thông báo thêm thành công khách hàng.72 Hình 5.8. Giao diện Nạp tiền vào tài khoản khách hàng72 Hình 5.9. Thông báo Nạp tiền thành công......73 Hình 5.10. Giao diện Theo dõi hoạt động...73 xiv LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2.1. So sánh Arduino UNO và MEGA2560 ......16 Bảng 2.2. Các chân LCD và chức năng ..........25 Bảng 2.3. So sánh các kiểu truyền dữ liệu ..........31 Bảng 4.1. Kết quả kiểm tra ....49 xv TÓM TẮT Các hệ thống tự động không chỉ được ứng dụng trong các ngành công nghiệp mà còn được ứng dụng vào trong đời sống hằng ngày của con người. Việc ứng dụng các hệ thống tự động giúp giảm thiểu các chi phí quản lí, thuê mướn nhân công, tăng chất lượng sản phẩm và dịch vụ khách hàng. Điển hình tại nhiều nước phương Tây, việc giặt quần áo ở các cửa hàng giặt sấy tự phục vụ trở thành một phần trong cuộc sống hằng ngày của người dân ở đây. Cùng với việc mở cửa hội nhập quốc tế của đất nước và sự phát triển của kinh tế xã hội, các cửa hàng giặt ủi quần áo đã xuất hiện ngày càng phổ biến tại các đô thị lớn tại Việt Nam và ở những nơi có số lượng khách du lịch đông. Các cửa hàng giặt ủi cũng được phát triển để đáp ứng nhu cầu giặt quần áo của người dân và khách du lịch ở lại dài ngày. Tuy nhiên mô hình giặt ủi kiểu cũ này tồn tại nhiều khuyết điểm: tốn nhiều thời gian, dễ thất lạc quần áo, giặt không như ý muốn, Ở Việt Nam, khi các cửa hàng giặt ủi kiểu truyền thống đang dần bộc lộ nhiều khuyết điểm thì việc hiện đại hóa các cửa hàng giặt ủi truyền thống đang là yêu cầu đáng quan tâm và phát triển hiện nay. Công nghệ RFID đã được ứng dụng trong công nghệ tự động cách đây vài năm tại các nước phát triển mạnh như Nhật, Mỹ. Ở Việt Nam thì công nghệ này cũng được đầu tư nghiên cứu và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực tuy nhiên vẫn còn khá mới mẻ và ít được tiếp cận. Do đó hình thành một hệ thống giặt sấy ứng dụng công nghệ RFID là một việc hết sức cần thiết và đây là lí do mà nhóm em lựa chọn đề tài này. Nội dung chính của đề tài là thiết kế hệ thống giặt sấy tự phục vụ, trong đó:  Sử dụng board Arduino UNO và MEGA làm vi điều khiển của khối điều khiển trung tâm.  Ứng dụng công nghệ nhận dạng RFID trong thanh toán tiền giặt sấy và quản lí thông tin.  Thực hiện thanh toán thông qua phần mềm thanh toán.  Quản lý và lưu trữ thông tin của khách hàng thông qua cơ sở dữ liệu SQL. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN BỘ MÔN