Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ

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. 25 Mục cho phép tải phần mềm Arduino IDE..................................................52
Hình 4. 26 Quy trình chọn download Arduino IDE.......................................................52
Hình 4. 27 Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE..............................................53

xiii
Hình 4. 28 Các khu vực trên giao diện chính của phần mềm Visual Studio 2013 ........54
Hình 4. 29 Bật công tắc cấp nguồn cho hệ thống ..........................................................54
Hình 4. 30 Giao diện chính khi mở chương trình thanh toán ........................................55
Hình 4. 31 Kiểm tra kết nối hệ thống khi đã nhấn “Kết nối” ........................................55
Hình 4. 32 Nhấn “Quét thẻ xác thực “ sau khi đã quét hết sản phẩm............................56
Hình 4. 33 Quét thẻ thành viên để chuẩn bị thanh toán.................................................56
Hình 4. 34 Nhấn chọn nút “Thanh toán” để thanh toán sản phẩm.................................56
Hình 4. 35 Hóa đơn bán hàng sau khi đã nhấn chọn thanh toán....................................57
Hình 4. 36 Giao diện đăng nhập vào hệ thống dành cho quản lý ..................................57
Hình 4. 37 Giao diện chương trình quản trị hệ thống bán hàng.....................................58
Hình 4. 38 Kiểm tra thu ngân theo ngày tháng năm ......................................................58
Hình 4. 39 Báo cáo thu ngân trong ngày khi nhấn xuất báo cáo ...................................59
Hình 4. 40 Giao diện chương trình nạp tiền cho khách hàng ........................................59
Hình 4. 41 Quẹt thẻ thành viên khi cần nạp tiền vào tài khoản .....................................60
Hình 4. 42 Thông báo thành công khi đã nạp tiền.........................................................60
Hình 4. 43 Giao diện chương trình tạo thẻ thành viên mới ...........................................61
Hình 4. 44 Điền thông tin cụ thể của thành viên mới ....................................................61
Hình 4. 45 Thông báo tạo thẻ thành viên thành công ....................................................62
Hình 4. 46 Thoát khỏi chương trình quản trị hệ thống ..................................................62
Hình 4. 47 Lưu đồ quy trình thao tác với hệ thống........................................................63
Hình 5. 1 Mô hình hệ thống bán hàng tự động ..............................................................65
Hình 5. 2 Bật công tắc nguồn cho hệ thống...................................................................65
Hình 5. 3 Nhấn reset hệ thống........................................................................................66
Hình 5. 4 Khởi động phần mềm và thiết lập thông số kết nối .......................................66
Hình 5. 5 Hộp đựng sản phẩm .......................................................................................67
Hình 5. 6 Hộp đựng sản phẩm đặt đúng vị trí................................................................67
Hình 5. 7 Hộp đựng sản phẩm đặt đúng vị trí................................................................68
Hình 5. 8 Hộp đựng sản phẩm đi qua đầu đoc RFID.....................................................68
Hình 5. 9 Thông tin sản phẩm được đưa tới chương trình.............................................69
Hình 5. 10 Hộp đựng sản phẩm dừng tại cảm biến hồng ngoại.....................................69

xiv
Hình 5. 11 Xi lanh khí nén đẩy sản phẩm......................................................................70
Hình 5. 12 Xi lanh khí nén đẩy sản phẩm......................................................................70
Hình 5. 13 Sản phẩm được đưa vào túi đựng.................................................................70
Hình 5. 14 Xi lanh thu hồi..............................................................................................71
Hình 5. 15 Hộp đựng sản phẩm đưa về khung chứa......................................................71
Hình 5. 16. Hộp đựng sản phẩm đưa về khung chứa.....................................................71
Hình 5. 17 Hệ thống hoạt động với nhiều sản phẩm đưa lên băng chuyền ...................72
Hình 5. 20 Thông tin sản phẩm sau khi đã được đi qua băng tải...................................73
Hình 5. 21 Nhấn “Quét thẻ xác thực “ sau khi đã quét hết sản phẩm............................73
Hình 5. 22 Quét thẻ thành viên trên module RFID........................................................74
Hình 5. 23 Xác nhận thanh toán trên phần mềm............................................................74
Hình 5. 24 Hóa đơn bán hàng ........................................................................................75
Hình 5. 25 Lấy sản phẩm sau khi thanh toán.................................................................75
Hình 5. 26 Giao diện đăng nhập cho hệ thống quản lý..................................................76
Hình 5. 27 Giao diện chương trình quản trị hệ thống bán hàng.....................................76
Hình 5. 28 Kiểm tra thu ngân theo ngày tháng năm ......................................................77
Hình 5. 29 Báo cáo thu ngân trong ngày khi nhấn xuất báo cáo ...................................77
Hình 5. 30 Giao diện chương trình nạp tiền cho khách hàng ........................................78
Hình 5. 31 Quẹt thẻ thành viên khi cần nạp tiền vào tài khoản .....................................78
Hình 5. 32 Thông báo thành công khi đã nạp tiền.........................................................79
Hình 5. 33 Giao diện chương trình tạo thẻ thành viên mới ...........................................79
Hình 5. 34 Điền thông tin cụ thể của thành viên mới ....................................................80
Hình 5. 35 Thông báo tạo thẻ thành viên thành công ....................................................80
Hình 5. 36 Thoát khỏi chương trình quản trị hệ thống ..................................................81
Hình 5. 37 Màn hình LCD hiển thị cảnh báo.................................................................81
Hình 5. 38 Tắt cảnh báo và hiển thị sau khi tắt cảnh báo ..............................................82

xv
LIỆT KÊ BẢNG
Bảng Trang
Bảng 2. 1 Bảng ký hiệu chân cảm biến hồng ngoại.........................................................7
Bảng 2. 2 Bảng ký hiệu chân module MFRC522 ..........................................................10
Bảng 2. 3 Bảng ký hiệu chân của LCD 16x2.................................................................19
Bảng 2. 4 Bảng ký hiệu chân và chức năng module I2C LCD......................................20
Bảng 3. 1 Thông số dòng điện và điện áp của linh kiên ................................................35
Bảng 4. 1 Bảng thống kê linh kiện sử dụng...................................................................40
Bảng 5. 1 Số liệu giám sát thực tế..................................................................................83

xvi
TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, cùng với việc mở cửa hội nhập quốc tế của đất nước và
sự phát triển của kinh tế xã hội, các loại hình phân phối hiện đại theo mô hình tiên tiến
như siêu thị, cửa hàng tiện lợi, trung tâm thương mại… đã xuất hiện ngày càng phổ biến
tại các đô thị lớn tại Việt Nam để đáp ứng nhu cầu mua sắm ngày càng cao của người
dân. Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống bán hàng hiện đại tại các nước có nền kinh
tế phát triển cho thấy đây là hình thức tổ chức thương mại rất có hiệu quả và ngày càng
đóng vai trò quan trọng hơn trong các hình thức phân phối hàng hóa. Tuy nhiên, ở Việt
Nam, khi các hệ thống phân phối kiểu truyền thống đang còn giữ vai trò quan trọng thì
việc hiện đại hóa hệ thống phân phối nói chung và hệ thống bán lẻ nói riêng đang là yêu
cầu cấp bách hiện nay.
Công nghệ RFID đã được ứng dụng trong bán hàng cách đây vài năm tại các nước
phát triển mạnh như Nhật, Mỹ. Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ này vẫn còn khá mới
mẻ và ít được tiếp cận, nhất là trong bán hàng. Do đó hình thành một hệ thống bán hàng
ứng dụng công nghệ RFID là một việc hết sức cần thiết và đây là lí do mà nhóm thực
hiện lựa chọn đề tài này.
Nội dung chính của đề tài là thiết kế hệ thống bán hàng tự động, trong đó:
- Sử dụng board Arduino UNO làm vi điều khiển của khối điều khiển trung tâm.
- Ứng dụng công nghệ RFID trong thanh toán hàng hóa.
- Thực hiện thanh toán thông qua phần mềm thanh toán.
- Quản lý và lưu trữ thông tin bán hàng thông qua database.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, cùng với việc mở cửa hội nhập quốc tế của đất nước và
sự phát triển của kinh tế xã hội, các loại hình phân phối hiện đại theo mô hình tiên tiến
như siêu thị, cửa hàng tiện lợi, trung tâm thương mại… đã xuất hiện ngày càng phổ biến
tại các đô thị lớn tại Việt Nam để đáp ứng nhu cầu mua sắm ngày càng cao của người
dân.
Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống bán hàng hiện đại tại các nước có nền
kinh tế phát triển cho thấy đây là hình thức tổ chức thương mại rất có hiệu quả và ngày
càng đóng vai trò quan trọng hơn trong các hình thức phân phối hàng hóa. Tuy nhiên, ở
Việt Nam, khi các hệ thống phân phối kiểu truyền thống đang còn giữ vai trò quan trọng
thì việc hiện đại hóa hệ thống phân phối nói chung và hệ thống bán lẻ nói riêng đang là
yêu cầu cấp bách hiện nay.
Thị trường bán hàng Việt Nam đã phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây
song việc nghiên cứu và xác định chiến lược phát triển các hình thức bán hàng hiện đại
còn là vấn đề mới mẻ. Mặt khác, phần lớn các mô hình tổ chức hoạt động của hệ thống
bán hàng hiện đại đưa vào Việt Nam một cách thiếu chọn lọc, chưa nghiên cứu để vận
dụng để phù hợp với đặc thù văn hóa và tâm lý tiêu dùng của nước ta.
Công nghệ RFID đang được ứng dụng trên thế giới, chủ yếu là các nước phát triển.
Tuy nhiên ở Việt Nam, công nghệ RFID vẫn là công nghệ mới và vẫn chưa được áp dụng
rộng rãi do thiếu công nghệ sản xuất mà phải phụ thuộc vào linh kiện từ nước ngoài.
Với xu thế áp dụng mô hình tự động hóa ngày càng nhiều tại Việt Nam, việc áp
dụng mô hình bán hàng tự động kết hợp công nghệ RFID sẽ có nhiều ưu điểm hơn so
với mô hình bán hàng truyền thống sử dụng công nghệ mã vạch như:
- Tiết kiệm chi phí thuê nhân công.
- Kiểm soát hàng hóa tốt hơn.
- Dễ dàng quản lý tài sản.

- Chi phí hoạt động giảm, lợi nhuận cao.
Từ những ưu điểm của mô hình bán hàng ứng dụng công nghệ RFID trong hệ thống
bán hàng mang lại mà nhóm quyết định chọn đề tài “Hệ thống bán hàng tự động”.
1.2. MỤC TIÊU
- Thiết kế được mạch giao tiếp giữa module đọc thẻ RFID với máy tính.
- Thiết kế được một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin của hàng hóa và khách hàng.
- Thiết kế được hệ thống cảnh báo.
- Thiêt kế được phần mềm bán hàng và quản lý hệ thống.
- Thiết kế được hệ thống hiển thị thông tin.
- Thiết kế được mô hình thanh toán.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- 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 và thi công hệ thống điều khiển.
- Thiết kế mô hình.
- Đánh giá kết quả thực hiện.
1.4. GIỚI HẠN
- Đề tài được xây dựng cho việc thanh toán sản phẩm và cảnh báo.
- Mô hình sử dụng băng chuyền để vận chuyển và phục vụ thanh toán. Vì hạn chế
trong công nghệ đọc thẻ RFID nên nhóm thực hiện sử dụng băng chuyền để có thể
phù hợp với công nghệ đọc thẻ mà nhóm thực hiện đang sử dụng.
- Thanh toán sản phẩm và quản lý bằng phần mềm trên máy tính. Phần mềm thanh
toán được viết bằng C# và khách hàng thao tác trên máy tính.
- Mô hình chỉ sử dụng trong nhà.

1.5. BỐ CỤC
- Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung
nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục của đề tài.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày lý thuyết về phần cứng của các thiết bị ngõ vào, ngõ ra, vi
điều khiển và các chuẩn giao tiếp trong quá trình truyền - nhận dữ liệu.
- Chương 3: Thiết kế và tính toán
Chương này trình bày về sơ đồ khối, cách tính toán giá trị cho các khối, sơ đồ
nguyên lý của mạch giao tiếp vi điều khiển với các module, sơ đồ nguyên lý của
toàn bộ hệ thống, mạch nguồn cung cấp cho hệ thống.
- Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này trình bày về sơ đồ mạch in PCB, lưu đồ giải thuật của hệ thống, chương
trình điều khiển. Kèm với đó là hình ảnh thực tế về mô hình, các kết quả thực tế
mà mô hình có được.
- Chương 5: Kết quả, Nhận xét và Đánh giá
Chương này trình bày các kiến thức, các kỹ năng mà nhóm nghiên cứu có được khi
thực hiện đề tài: cách sử dụng cảm biến, cách sử dụng van điện từ và xi lanh, giám
sát quá trình bằng Arduino UNO và máy tính, truyền nhận thông tin từ board mạch
đến máy tính thông qua Serial.
- Chương 6: Kết luận và Hướng phát triển
Chương này trình bày những kết quả mà đề tải đạt được, đưa ra những hướng phát
triển để đề tài có thể phát triển hoàn thiện hơn và đáp ứng được với yêu cầu của
cuộc sống hiện đại ngày nay.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG
2.1.1 Hệ thống bán hàng tự động tại Việt Nam
Với dân số đông, năng lực mua sắm của người tiêu dùng tăng nhanh, tốc độ đô thị
hóa phát triển mạnh mẽ, Việt Nam được đánh giá là thị trường tiềm năng cho hình thức
bán hàng tự động. Tuy nhiên, cho đến hiện nay khái niệm về bán hàng tự động vẫn còn
xa lạ và hệ thống này chỉ thể hiện ở loại hình chính là máy bán hàng tự động với những
ưu điểm và hạn chế.
Ưu điểm:
- Đơn giản dễ sử dụng, bảo quản sản phẩm tốt.
- Hoạt động liên tục trong ngày đảm bảo khách hàng có thể mua ở mọi khung giờ.
- Giá cả và thông tin rõ ràng.
- Không chiếm nhiều diện tích và mất nhiều chi phí nhân công.
Hạn chế:
- Giới hạn về mặt hàng và số lượng.
- Giới hạn về hình thức thanh toán.
- Phát sinh lỗi lỹ thuật trong quá hoạt động như không nhận tiền, không đưa ra được
sản phẩm.
2.1.2 Những hệ thống bán hàng tự động mới trên thế giới
Hệ thống bán hàng ứng dụng công nghệ RFID: Các sản phẩm được gắn với nhãn
dán RFID, trong quá trình thanh toán đặt sản phẩm tại vị trí thanh toán và hệ thống tự
động đưa sản phẩm qua đầu đọc RFID để thanh toán và đóng gói, khách hàng thanh toán
bằng thẻ RFID thành viên hoặc thẻ ngân hàng. Hệ thống này không giới hạn về mặt hàng
và giúp cho quá trình thanh toán nhanh chóng hơn công nghệ quét mã vạch hiện nay,
không tốn chi phí thuê nhân công.
Hệ thống bán hàng ứng dụng IOT và máy học: Khách hàng quét mã QR bằng ứng
dụng trên điện thoại thông minh để vào cửa hàng sau đó chọn sản phẩm và ra về, hệ

thống dùng camera và các cảm biến kết hợp với máy học bằng các thuật toán nhận diện
khuôn mặt, hành vi để xác định món hàng đã được chọn và thanh toán trực tuyến vào tài
khoản của khách hàng tự động mà không cần phải xếp hàng thanh toán. Hệ thống này
tối ưu về quy trình thanh toán và tạo sự tiện lợi, nhanh chóng cho khách hàng nhưng cần
sự đầu tư lớn mạnh về công nghệ.
Những hệ thống trên đều có những ưu điểm lớn về bán hàng tự động tuy nhiêu để
áp dụng rộng rãi trong thực tế cần có quá trình nghiêng cứu lâu dài và nguồn lực đầu tư
lớn.
2.2 QUY TRÌNH HỆ THỐNG BÁN HÀNG TỰ ĐỘNG
2.2.1 Mô tả quy trình thanh toán
Khách hàng lựa chọn sản phẩm trước khi đến quầy thanh toán. Khi đến tại quầy,
khách hàng đặt những hộp có đựng sản phẩm bên trong lên băng chuyền. Hệ thống băng
chuyền có nhiệm vụ tách sản phẩm ra khỏi hộp đựng và đưa sản phẩm vào túi đựng. Một
màn hình bên cạnh băng chuyền cho phép khách hàng theo dõi các sản phẩm đã lựa chọn.
Sau khi đã xem xét kỹ càng, khách hàng sẽ nhấn vào nút “Quét thẻ xác thực” ngay trên
màn hình. Màn hình sẽ hiện thông báo yêu cầu khách hàng quẹt thẻ thành viên để chuẩn
bị thanh toán. Sau khi quẹt thẻ, thông tin khách hàng sẽ hiện lên trên màn hình và số dư
tài khoản trong thẻ hiện có. Khách hàng nhấn nút thanh toán, hệ thống sẽ trừ tiền dựa
vào tiền tổng thanh toán và số dư trong tài khoản. Hệ thống sẽ tiếp tục hỏi khách hàng
có in hóa đơn hay không. Nếu chọn có, hệ thống sẽ in ra hóa đơn xác nhận đã thanh toán
sản phẩm. Trong trường hợp số tiền tổng thanh toán lớn hơn số tiền trong tài khoản, quá
trình thanh toán sẽ không thành công và yêu cầu khách hàng phải nạp tiền vào thẻ để có
thể thanh toán sản phẩm.
2.2.2 Mô tả quy trình nạp tiền
Khách hàng cần kiểm tra số dư trong tài khoản thường xuyên để tránh tình trạng thiếu
tiền trong thẻ khi thanh toán. Khi khách hàng cần nạp tiền vào tài khoản, họ sẽ yêu cầu
người quản lý hệ thống nạp tiền cho mình. Người quản lý sẽ quẹt thẻ của khách hàng để
xác nhận danh tính. Sau khi có được thông tin khách hàng, người quản lý sẽ nạp vào tài
khoản khách hàng đúng với số tiền mà người khách hàng muốn nạp vào tài khoản. Sau

khi chọn “Nạp tiền”, hệ thống sẽ thông báo nạp tiền thành công. Khách hàng có thể kiểm
tra tài khoản trong thẻ đã nạp thành công hay chưa ngay lập tức.
2.2.3 Mô tả quy trình tạo thẻ thành viên mới
Khi có yêu cầu tạo thẻ thành viên mới, người quản lý sẽ truy cập vào mục tạo thẻ
thành viên. Người cần tạo thẻ mới sẽ cung cấp những thông tin cá nhân để người quản
lý thực hiện các bước cần thiết cho việc thiết lập dữ liệu. Sau khi nhập đầy đủ thông tin,
người quản lý sẽ quẹt thẻ RFID mới để xác thực mã khách hàng. Sau đó chọn nút tạo thẻ
thành viên để hoàn tất quy trình.
2.2.4 Mô tả quy trình cảnh báo
Khi có một món hàng chưa qua thanh toán được đem ra khỏi cửa hàng. Hệ thống sẽ
phát hiện thông qua thẻ RFID được dán vào hộp. Còi cảnh báo sẽ vang lên cho biết cửa
cảnh báo nào đã phát hiện. Sẽ có bảo vệ để kiểm soát khu vực ra vào này. Còi cảnh báo
chỉ tắt khi có sự xác nhận của thẻ bảo vệ.
2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
2.3.1 Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật
a. Giới thiệu cảm biến hồng ngoại phát hiện vật
Hình 2. 1 Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật
Cảm biến hồng ngoại phát hiện vật là cảm biến sử dụng 1 led hồng ngoại thu và 1
led hồng ngoại phát. Cả hai led này được kết nối song song với nhau. Led phát sẽ phát
ra tia hồng ngoại có một tần số nhất định. Khi gặp vật cản, tia hồng ngoại được phản
chiếu về lại led thu. Led thu nhận được tia hồng ngoại và kết hợp với mạch điện để tạo
điện áp ngõ ra. Điện áp ở ngõ ra tùy thuộc vào khoảng cách cũng như cường độ tia hồng
ngoại mà led thu nhận được.

b. Thông số kỹ thuật
- Sử dụng ic so sánh: LM393.
- Điện áp hoạt động từ 3.3V – 6V.
- Dòng điện tiêu thụ: 43mA.
- Góc hoạt động: 35 độ.
- Khoảng cách phát hiện từ 2 – 30 cm.
- Sử dụng 1 led báo nguồn và 1 led báo tín hiệu ngõ ra.
- Mức logic ở ngõ ra của cảm biến: 0V khi phát hiện vật cản, 5V khi không có vật
cản.
- Kích thước của cảm biến 3.2 x 1.4 cm.
- Các chân của cảm biến hồng ngoại:
Bảng 2. 1 Bảng ký hiệu chân cảm biến hồng ngoại
Ký hiệu chân Chức năng
OUT Ngõ ra số của cảm biến.
GND Chân nối đất.
VCC Chân cấp nguồn cho cảm biến.
c. Nguyên lý hoạt động
Mạch nguyên lý của cảm biến:

Hình 2. 2 Mạch nguyên lý cảm biến hồng ngoại phát hiện vật
Led phát sẽ phát ra chùm tia hồng ngoại về phía trước. Khi có vật cản xuất hiện
chắn trước chùm tia, tia hồng ngoại sẽ bị phản xạ về lại và gặp led thu. Led thu có nhiệm
vụ nhận các tia hồng ngoại này. Khi led thu có tín hiệu, nó thay đổi điện áp đặt vào cực
(-) của opamp. Mạch cảm biến có sử dụng một biến trở, nó cho phép tùy chỉnh điện áp
ngưỡng so sánh và điện áp tạo bởi biến trở được đặt vào cực (+) của opamp. Khi điện áp
tại ngõ (-) lớn hơn điện áp tại ngõ (+) thì ngõ ra của opamp ở mức thấp. Led ngõ ra sẽ
sáng báo hiệu có phát hiện vật. Khi ngõ (-) nhỏ hơn ngõ (+) thì ngõ ra của opamp ở mức
cao. Lúc này led báo hiệu tắt. Ta có thể tùy chỉnh khoảng cách phát hiện của cảm biến
thông qua biến trở. Khi chỉnh biến trở có giá trị càng lớn thì điện áp đặt vào ngõ (+) càng
lớn, khoảng cách phát hiện càng nhỏ. Khi giá trị biến trở càng nhỏ thì giá trị điện áp đặt
vào ngõ (+) càng nhò, khoảng cách phát hiện từ đó càng lớn, có thể phát hiện vật ở
khoảng cách xa hơn.
2.3.2 Module RFID MFRC522
a. Giới thiệu các loại đầu đọc RFID
Trên thị trường có rất nhiều loại đẩu đọc RFID. Nó đa dạng về kiểu, màu sắc, loại
kết nối... Sau đây là một số đầu đọc có trên thị trường:

Hình 2. 3 Đầu đọc RFID HF
Hình 2.3 trình bày loại đầu đọc ở dãy tần HF 13.56MHz. Là loại đầu đọc có dây và
có thêm bộ driver đính kèm cho việc giao tiếp máy tính. Thiết bị này chỉ có chức năng
đọc dữ liệu từ thẻ mà không thể ghi dữ liệu.
Hình 2. 4 Đầu đọc RFID UHF
Hình 2.4 trình bày loại đầu đọc hoạt động ở dãy tần số UHF. Là loại đầu đọc di
động và chỉ cho chức năng đọc dữ liệu từ thẻ mà không thể ghi dữ liệu. Đây cũng là loại
có giá cao nhất trong các loại đầu đọc RFID trên thị trường.
Hình 2. 5 Đầu đọc/ghi RFID HF
Hình 2.5 trình bày loại đầu đọc/ghi dữ liệu rẻ nhất trên thị trường. Thiết bị hoạt
động ở tần số 13.56MHz. Cho phép ghi/ đọc dữ liệu lên thẻ cũng như tương thích kết

nối với đa số vi xử lý trên thị trường. Vì những thuận lợi mà thiết bị này mang đến nên
nhóm nghiên cứu đã chọn module này làm thiết bị đọc RFID chính.
b. Giới thiệu module MFRC522
Hình 2. 6 Module RFID MFRC522
Module MFRC522 là module đọc/ghi trong môi trường giao tiếp tại tần số
13.56MHz. Module hỗ trợ đọc các chuẩn ISO/IEC 1443 A/MIFARE và NTAG. Module
MFRC522 hỗ trợ hầu hết các loại thẻ MF1xxS20, MF1xxS70 và MF1xxS50. Module
còn hỗ trợ giao tiếp và cho phép tốc độ truyền lên tới 848 kBd trong cả hai chiều đối với
thẻ MIFARE [1]
.
c. Thông số kỹ thuật
- Cung cấp driver ngõ ra cho phép kết nối với antena.
- Hỗ trợ ISO/IEC 14443A/MIFARE và NTAG.
- Hỗ trợ các loại thẻ MIFARE.
- Hỗ trợ các chuẩn giao tiếp như SPI, UART và I2C.
- Kết nối với thạch anh 27.12 MHz.
- Sử dụng nguồn cung cấp 2.5V đến 3.3V.
- Khoảng cách hoạt động từ 0 – 5cm.
Bảng 2. 2 Bảng ký hiệu chân module MFRC522
Ký hiệu chân Chức năng
SS Chân Select Slave.
SCK Chân xung trong giao tiếp.
MOSI Chân Master Out Slave In.

MISO Chân Master In Slave Out.
IRQ Chân ngắt.
GND Chân nối đất.
RST Chân reset module.
VCC Chân cấp nguồn 3.3V.
d. Nguyên lý hoạt động
Module MFRC522 là một reader nên có sẽ phát ra sóng điện từ có tần số 13.56MHz
qua antena. Khi có một thẻ tag nằm trong vùng hoạt động, thẻ tag sẽ nhận ra sóng điện
từ này và thẻ sẽ thu nhận sóng này làm năng lượng. Từ đó phát lại cho module MFRC522
biết mã số cũng như dữ liệu của thẻ. Module sẽ đọc mã số thẻ và dữ liệu để thực thi một
nhiệm vụ mà người sử dụng yêu cầu.
e. Kết nối module MFRC522 với Arduino
Hình 2. 7 Kết nối MFRC522 với Arduino
Để module MFRC522 có thể đọc/ghi dữ liệu lên thẻ tag cũng như giao tiếp dữ liệu
với máy tính, ta cần kết nối module này với Arduino thông qua chuẩn giao tiếp SPI.
2.3.3 Xi lanh khí nén
a. Giới thiệu các loại xi lanh khí nén

Hình 2. 8 Xi lanh khí nén tác động đơn
Hình 2.8 trình bày xi lanh khí nén tác động đơn là loại xi lanh sử dụng dùng để sinh
công từ một phía của piston, piston lùi về bằng lực đẩy của lò xo. Trên xi lanh chỉ có
một lỗ cấp khí và một lỗ thoát khí.
Hình 2. 9 Xi lanh khí nén tác động kép
Hình 2.9 trình bày xi lanh loại này sử dụng khí để sinh ra lực đẩy từ hai phía. Trên
xi lanh có hai chỗ cấp khí. Thường dùng van điện từ để chia khí. Vì có hai lỗ cấp khí nên
lực tác dụng lên piston ở hai phía cũng khác nhau. Vì tính chất của đề tài nên nhóm
nghiên cứu lựa chọn loại xilanh này trong hệ thống.
Hình 2. 10 Xi lanh khí nén quay
Hình 2.10 trình bày loại xi lanh có thể quay nhờ vào hệ thống truyền động bánh
răng ở bên trong. Tùy thuộc vào áp suất khí cấp vào mà xi lanh sẽ quay nhanh hay chậm.
Góc quay từ 0 đến 360 độ [7]
.

b. Giới thiệu xi lanh khí nén tác động kép
Xi lanh khí nén là thiết bị hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén
trở thành động năng khiến piston của xi lanh chuyển động theo hướng mong muốn, từ
đó truyền động đến thiết bị.
Khi đưa khí nén vào xi lanh, lượng khí được đưa vào tăng dần lên sẽ chiếm không
gian trong xi lanh và làm cho piston dịch chuyển.
c. Cấu tạo
Hình 2. 11 Cấu tạo bên trong của xi lanh khí nén tác động kép
Xi lanh khí nén gồm các thành phần: thân trụ và piston, trục piston, các lỗ cấp/thoát
khí Cap-end Port và Rod-end Port.
Xy lanh có hai cổng cho phép thông khí, một cho hành trình đi ra và một cho hành
trình lùi về. Xy lanh này cho phép nén khí cả hai chiều để sinh ra lực đẩy piston. Khi có
khí được cung cấp ở cổng nào thì sẽ có lực đẩy piston đi theo hướng mà cổng đó quy
định. Khi dùng xi lanh thì cần dùng thêm van điện từ để điều khiển được hướng đi của
piston. Do dùng hai cổng nên ta có thể điều chỉnh lực khí nén của hai cổng hoàn toàn
khác nhau.
2.3.4 Van điện từ khí nén
a. Giới thiệu

Hình 2. 12 Van điện từ 5/2
Van khí nén khí nén là cơ cấu điều chỉnh dòng khí nén qua van. Van điện từ có tác
dụng đóng hoặc mở dòng khí và điều chỉnh hướng dòng khí.
b. Cấu tạo
Hình 2. 13 Cấu tạo van điện từ 5/2
Cấu tạo của van điện từ gồm: thân van, môi chất, ống rỗng, vỏ ngoài cuộn hít, cuộn
từ, dây điện để kết nối nguồn điện bên ngoài, trục van, lò xo. Đây là loại van tác động
đơn, có 2 vị trí và 5 cửa. Trong đó cửa số 1 là cửa cấp khí, cửa số 2 và cửa số 4 là cửa
làm việc, cửa số 3 và cửa số 5 là cửa xả khí.
Khi tác động nguồn điện 220V hoặc 24V sẽ tạo ra từ trường tác động đóng mở các
ô cửa. Khi cấp điện cho cuộn Y (bên phải) cửa B sẽ thông với cửa P, cửa R bị chặn lại.
Khí được đưa vào cửa này, đồng thời cửa A thông với cửa S cho phép thoát khí bên kia
để piston đẩy theo chiều thuận.
Khi cấp điện cho cuộn X (bên trái) cửa A thông với cửa P và cửa S bị chặn lại. Nó
cho phép khí đi vào bên này, đồng thời cửa B thông với cửa R để thoát khí giúp piston
đẩy theo hướng ngược lại.
2.3.5 Động cơ một chiều
a. Giới thiệu

Hình 2. 14 Động cơ một chiều
Động cơ một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng từ năng lượng điện sang cơ
năng. Động cơ điện 1 chiều có loại có chổi than và loại không có chổi than.
b. Phân loại
Khi xem xét động cơ một chiều người ta thường phân loại theo cách kích thích các
động cơ. Theo đó ta có bốn loại động cơ một chiều:
- Động cơ điện một chiều kích từ độc lập: phần ứng và phần kích từ được cung cấp
từ hai nguồn riêng rẽ.
- Động cơ điện một chiều kích từ song song: cuộn dây kích từ được mắc song song
với phần ứng.
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp: cuộn dây kích từ được mắc nối tiếp với
phần ứng.
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp: gồm 2 cuộn dây kích từ, một cuộn mắc
song song với phần ứng và một cuộn mắc nối tiếp với phần ứng.
c. Thông số kỹ thuật
- Điện áp hoạt động: 12Vdc.
- Tôc độ 125 vòng/ phút.
- Sử dụng dòng điện 2A.
- Công suất định mức: 4W.
- Kích thước trục động cơ: 3mm.
- Độ dài trục động cơ: 6mm.
- Đường kính hộp giảm tốc: 25mm.
- Đường kính phần thân động cơ: 25mm
- Chiều dài động cơ 40mm.
- Trọng lượng động cơ 106g.

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây quấn xung quanh lõi sắt non, bên cực dương
sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên trong khi cực âm bị tác động bởi một lực hướng
xuống theo quy tắc bàn tay trái của Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn
dây và làm cho roto quay. Để cho roto quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp sẽ
làm chuyển mạch dòng điện sau mỗi vị trí ứng với
1
2
chu kỳ. Khi mặt của cuộn dây song
song với các đường sức từ, lực quay của động cơ bằng không khi cuộn dây lệch 90 độ
so với phương ban đầu của nó. Lúc này Roto sẽ quay theo quán tính.
Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều phiến
góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy mà dòng điện và lực quay được liên tục và hầu như
không bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của roto.
2.3.6 Module điều khiển động cơ L298
a. Giới thiệu
Hình 2. 15 Module điều khiển động cơ L298
Mạch điều khiển động cơ L298 có khả năng điều khiển 2 động cơ DC. Dòng điện
cung cấp tối đa ở ngõ ra là 2A cho mỗi động cơ. Mạch có tích hợp diode bảo vệ và IC
nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5Vdc cho các module khác. Mạch sử dụng IC L298 làm IC
chính. Đây là IC mạch cầu đôi có khả năng hoạt động ở điện thế cao, dòng cao [4]
.
- IC sử dụng chính: L298.
- Điện áp ngõ vào 5V – 30Vdc.
- Công suất tối đa 25W trên một cầu H.
- Dòng điện tối đa cho mỗi cầu H là 2A.

- Mức điện áp logic: mức thấp từ 0.3V – 1.5V, mức cao từ 2.3V – Vss.
- Các chân ngõ vào: IN1, IN2, IN3, IN4, ENA, ENB.
- Các chân ngõ ra: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4.
- Kích thước của mạch: 43x43x27 mm.
- Sơ đồ chân của module L298:
Hình 2. 16 Sơ đồ chân của module L298
Hình 2. 17 Mạch nguyên lý của module L298
Cần cấp nguồn cho mạch để mạch hoạt động. Chân IN1, IN2 và ENA được kết nối
tới vi điều khiển. Chân OUT1 và OUT2 được kết nối với động cơ.

- Khi IN1 ở mức LOW và IN2 ở mức HIGH: phía IN1 sẽ có transistor Q1 hở và Q3
đóng, phía IN2 sẽ có transistor Q2 đóng và Q4 hở. Do đó có dòng điện từ nguồn
qua Q2, sau đó chạy qua động cơ rồi đến Q3 và chạy xuống mass. Lúc này động
cơ quay thuận.
- Khi IN1 ở mức HIGH và IN2 ở mức LOW: phía IN1 sẽ có transistor Q1 đóng và
Q3 hở, phía IN2 sẽ có transistor Q4 đóng và Q2 hở. Do đó dòng điện sẽ chạy từ
nguồn qua Q1, sau đó qua động cơ rồi đến Q4 và xuống mass. Lúc này động cơ
quay nghịch.
- Khi cả hai IN1 và IN2 cùng ở mức LOW: transistor Q3 và Q4 đóng, Q1 và Q2 hở.
Dòng điện từ nguồn không có đường để về mass nên động cơ không quay.
- Khi cả hai IN1 và IN2 cùng ở mức HIGH: trasistor Q1 và Q2 cùng đóng, Q3 và Q4
hở. Khi đó dòng điện không thể về mass nên động cơ không quay.
Vậy để động cơ ngừng quay có thể cho IN1 và IN2 cùng ở mức cao hoặc cùng ở mức
thấp. Để điều khiển tốc độ động cơ ta còn có thể sử dụng chân ENA. Khi ta cấp nguồn
cho ENA càng lớn thì thì tốc độ quay càng nhanh và ngược lại.
2.3.7 LCD
a. Giới thiệu
Hình 2. 18 LCD 16x2
LCD là một thiết bị được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng của vi điều khiển.
LCD có nhiều ưu điểm hơn các dạng hiển thị khác như: có khả năng hiển thị đa dạng
nhiều ký tự, các ký tự rất trực quan (gồm chữ, số, ký tự để đồ họa), dễ dàng ứng dụng
theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, ít chiếm tài nguyên hệ thống và giá thành hợp
lý…LCD có nhiều loại về số chân nhưng chủ yếu là hai loại 14 chân và 16 chân. Điểm
khác nhau giữa hai loại này là 16 chân sẽ có thêm chân nguồn cho đèn nền, còn các chân
còn lại không thay đổi [2]
.

Bảng 2. 3 Bảng ký hiệu chân của LCD 16x2
STT Tên I/O Chức năng
1 Vss Nguồn Chân nối GND.
2 VDD Nguồn Chân cấp nguồn cho LCD.
3 Vcc Điện áp Chân cho phép điều chỉnh độ tương phản.
4 RS Input Chân chọn thanh ghi.
5 R/W Input
Chân chọn chế độ đọc/ghi.
- Nối mức “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi.
- Nối mức “1” để LCD hoạt động ở chế độ đọc.
6 E Input Chân cho phép.
7-14
DB0–
DB7
I/O
Chân dữ liệu. Có hai chế độ sử dụng:
- Chế độ 8 bit: dữ liệu truyền trên 8 đường.
- Chế độ 4 bit: dữ liệu truyền trên đường D4 – D7.
15 A Input Chân cấp nguồn 5V.
16 K Input Chân nối GND.
2.3.8 Module I2C LCD
a. Giới thiệu
Hình 2. 19 Module I2C LCD
Module I2C LCD là module tích hợp IC PCF8574 cho phép mở rộng chân trong
giao tiếp I2C. Để sử dụng các loại LCD có driver là HD44780 thì cần ít nhất 7 chân
giao tiếp giữa LCD và MCU. Nhưng trong một số dự án sử dụng MCU có số chân hạn
chế thì việc kết nối với LCD làm mất rất nhiều chân kết nối. Vì vậy module này ra đời
cho phép giao tiếp với LCD thông qua hai chân SDA và SCL [5]
.

Bảng 2. 4 Bảng ký hiệu chân và chức năng module I2C LCD
Chân số Chức năng
GND Chân kết nối GND.
VCC Chân kết nối nguồn 5V.
SDA Kết nối với chân SDA của MCU.
SCL Kết nối với chân SCL của MCU.
Hình 2. 20 Mạch nguyên lý của module I2C LCD
Mỗi module I2C đều có một địa chỉ cho việc giao tiếp. Mặc định của nhà sản xuất
cho module này là 0x27 tương ứng các chân A0, A1, A2 đều ở mức cao. Module giao
tiếp với LCD theo chế độ 4 bit với các chân P4-P7 sẽ kết nối với DB4-DB7. Khi cần gửi
dữ liệu từ MCU sang hiển thị LCD, 1 byte dữ liệu sẽ được tách ra làm hai: bốn bit cao
và bốn bit thấp. Bốn bit cao được gửi trước và bốn bit thấp được gửi sau. Đồng thời 4bit
command cũng sẽ được đính kèm. Khi IC nhận được 1byte dữ liệu, nó chuyển dữ liệu

vào thanh ghi sau đó đưa ra các I/O để xuất ra LCD. Muốn chỉnh độ tương phản thì cần
tùy chỉnh biến trở sao cho kết quả hiển thị tương phản trên LCD là dễ nhìn nhất.
2.3.9 Arduino
a. Giới thiệu
Hình 2. 21 Arduino UNO R3
Arduino là dự án nguồn mở, làm việc dựa trên bo mạch điện tử bao gồm một vi
điều khiển, các đầu vào/đầu ra, một ngôn ngữ lập trình và một IDE (trình soạn thảo trong
môi trường phát triển tích hợp). Arduino là một công cụ để thực hiện các ứng dụng tương
tác độc lập hoặc có thể được kết nối với phần mềm trên máy tính (chẳng hạn như là
Flash, Max/MSP…).
Arduino UNO R3 là dòng mạch phổ biến nhất trong các dòng mạch Arduino, phiên
bản R3 là phiên bản mới nhất, có độ chính xác và độ bền cao hơn rất nhiều so với Arduino
UNO phiên bản cũ. Arduino UNO R3 có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là
Atmega8, Atmega168, Atmega328. Bộ điều khiển này có thể điều khiển led đơn, điều
khiển động cơ, xử lí các tín hiệu, thu thập dữ liệu từ cảm biến để hiển thị lên màn hình
LCD...và còn rất nhiều ứng dụng khác mà Arduino có thể xử lí [6]
.
Các thông số kĩ thuật chính:
- Sử dụng vi điều khiển Atmega328 họ 8bit.
- Có 14 chân I/O Digital. Trong đó có 6 chân có thể được sử dụng là ngõ ra cấp xung
PWM.
- Có 6 ngõ ra Analog với độ phân giải 10bit.

- Điện áp hoạt động là 5Vdc được cấp thông qua cổng USB.
- Điện áp khuyên dùng là từ 7 đến 12V.
- Điện áp vào giới hạn từ 6 đến 20V.
- Bộ nhớ Flash: 32kB với 0,5kB được dùng cho Bootloader.
- SRAM: 2kB.
Arduino UNO R3 có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn
ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V và giới hạn là 6-20V. Thông thường nếu không
7 cấp nguồn bằng cáp USB thì nên cấp nguồn bằng pin 9V. Bởi vì nếu cấp nguồn vượt
quá ngưỡng giới hạn trên thì Arduino UNO sẽ dễ dàng bị hỏng.
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng các thông số sau:
- 32KB bộ nhớ Flash: những câu lệnh được lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường sẽ có vài KB được sử dụng cho Bootlader.
- 2KB cho SRAM: Giá trị các biến được khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Trong
chương trình khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM.
- 1KB cho EEPROM: là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào mà không lo bị xóa khi
mất điện giống như dữ liệu trên SRAM.
2.3.10 Chuẩn giao tiếp SPI
a. Giới thiệu
SPI là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu ở chế độ song công toàn phần.
Chuẩn này do công ty Motorola thiết kế nhằm đảm bảo sự liên hợp giữa vi điều khiển và
các thiết bị ngoại vi một cách đơn giản.
Chuẩn này tuân theo kiểu Master – Slave, trong đó bao gồm một con chip có chức
năng master điều khiển quá trình truyền thông và các chip slave được điều khiển bởi
master.
SPI cung cấp một giao diện nối tiếp đơn giản giữa vi xử lý và các thiết bị ngoại vi.
Chuẩn này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử.

b. Nguyên lý hoạt động
Hình 2. 22 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp SPI
Để bắt đầu quá trình giao tiếp, Master kéo chân SS xuống mức thấp và kích hoạt
xung clock. Cả Slave và Master đều có một thanh ghi dữ liệu 8 bit.
Cứ mỗi xung nhịp do Master tạo trên đường giữ nhịp SCK, một bit trong thanh ghi
dữ liệu của Master sẽ được truyền qua Slave thông qua chân MOSI. Đồng thời một bit
dữ liệu của thanh ghi Slave sẽ được truyền đến master thông qua chân MISO.
Hình 2. 23 Mô tả quá trình song công của chuẩn giao tiếp SPI
Do hai gói dữ liệu của Master lẫn Slave đều được gửi qua lại đồng thời nên quá
trình truyền dữ liệu này gọi là “song công”.
2.3.11 Chuẩn giao tiếp UART
a. Giới thiệu
UART là một mạch tích hợp được sử dụng trong việc truyền dẫn dữ liệu nối tiếp
giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi. Chuẩn UART khác với chuẩn SPI, I2C ở điểm:
SPI và I2C đều có một dây truyền dữ liệu và một dây truyền xung clock để đồng bộ trong
giao tiếp. Trong khi UART không có dây truyền xung đồng bộ nên mỗi vi xử lý có thể
tạo ra xung đồng bộ cho chính nó.

b. Thông số
- Baund rate: khoảng thời gian dành cho một bit được truyền. Bên nhận và bên truyền
phải có cùng Baund rate.
- Frame: Khung truyền quy định số bit mỗi lần truyền.
- Start bit: là bit đầu tiên trong một Frame. Bit này bắt buộc phải có và nó có nhiệm
vụ báo cho bên nhận biết có dữ liệu đến.
- Data: Đây là dữ liệu cần truyền. Bit có trọng số nhỏ được truyền trước.
- Parity bit: Kiểm tra dữ liệu truyền có đúng hay không.
- Stop bit: Bit báo cho bên nhận biết dữ liệu đã gửi xong. Đây là bit bắt buộc phải
có.
Để bắt đầu truyền dữ liệu, bit START (1 bit) được gửi đi, sau đó là các bit dữ liệu
và kết thúc bằng bit STOP (1 bit).
Hình 2. 24 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp UART
Khi ở trạng thái chờ mức điện áp ở mức cao. Khi cần truyền dữ liệu, bit START
kéo mức điện áp xuống mức thấp để báo hiệu cho bên nhận biết quá trình truyền dữ liệu
chuẩn bị diễn ra. Sau bit START là các bit dữ liệu D0 – D7. Sau khi truyền hết dữ liệu
thì đến bit Parity để kiểm tra độ chính xác của dữ liệu truyền. Cuối cùng là bit STOP báo
cho bên nhận biết đã truyền xong. Bên nhận có nhiệm vụ kiểm tra lại khung dữ liệu vừa
nhận nhằm đảm bảo tính đúng đắn của dữ liệu.

2.3.12 Chuẩn giao tiếp I2C
a. Giới thiệu
I2C là chuẩn giao tiếp nối tiếp hai dây được phát triển bởi hãng Phillips. Đây là
đường giao tiếp giữa các IC với nhau. Chuẩn giao tiếp này được sử dụng rộng rãi trên
toàn thế giới và nó trở thành một chuẩn công nghiệp cho các giao tiếp điều khiển.
Đặc điểm của chuẩn I2C là sử dụng hai dây SDA và SCL. SDA là đường truyền
dữ liệu, SCL là đường truyền xung đồng hồ để động bộ. Mỗi thiết bị sử dụng chuẩn I2C
đều có địa chỉ giao tiếp, nó cho phép duy trì mối quan hệ chủ - tớ trong suốt thời gian
kết nối.
b. Nguyên lý hoạt động
Hình 2. 25 Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp I2C
Thiết bị chủ tạo một điều kiện START: chuyển từ trạng thái cao xuống thấp trên
đường SDA trong khi đường SCL đang ở mức cao. Điều kiện này thông báo cho thiết bị
tớ lắng nghe dữ liệu trên đường truyền. Sau đó thiết bị chủ gửi địa chỉ mà thiết bị chủ
muốn kết nối với thiết bị tớ. Khi thiết bị tớ trên đường truyền I2C nhận ra đúng địa chỉ
thì sẽ phản hồi cho thiết bị chủ biết bằng một xung ACK.
Lúc này giao tiếp giữa thiết bị chủ và tớ trên đường dữ liệu bắt đầu. Mỗi xung clock
từ đường SCL sẽ có một bit dữ liệu được truyền. Mức tín hiệu SDA chỉ thay đổi khi
xung clock đang ở mức thấp và ổn định khi ở mức cao.

Cả thiết bị chủ và thiết bị tớ đều có thể truyền hoặc nhận dữ liệu tùy thuộc vào quá
trình truyền thông là đọc hay viết. Bên truyền sẽ gửi dữ liệu 8 bit và bên nhận sẽ phản
hồi với một bit ACK.
Để kết thúc quá trình, thiết bị chủ tạo một điều kiện STOP: chuyển từ trạng thái
cao sang thấp trên đường SDA trong khi đường SCL đang ở mức cao.
2.3.13 Công nghệ RFID
a. Giới thiệu
Hình 2. 26 Mô hình RFID
Công nghệ RFID là công nghệ sử dụng sóng vô tuyến để nhận dạng tự động những
đối tượng vật lý như vật thể sống hoặc vật thể thụ động...Phạm vi nhận dạng của RFID
bao gồm toàn bộ vật thể sống và không sống trên trái đất. Hệ thống RFID sử dụng sóng
vô tuyến có tần số từ 30kHz đến 5.8GHz.
RFID sử dụng sóng vô tuyến nên có thể bị ảnh hưởng bởi vật chất bên ngoài trong
quá trình lan truyền. Các vật thể này có thể chia làm các loại cơ bản sau:
- Vật liệu RF_lucent sẽ trong suốt với sóng vô tuyến hay nó sẽ cho sóng vô tuyến tại
một tần số nhất định đi qua mà không gây ra hao hụt năng lượng.
- Vật liệu RF_opaaque là vật liệu chắn sóng vô tuyến. Khi sóng vô tuyến gặp loại
vật liệu này sẽ bị phản xạ và phân tán.
- Vật liệu RF_absorbent là vật liệu hấp thụ sóng vô tuyến. Khi sóng vô tuyến gặp vật
liệu này thì nó vẫn cho sóng đi qua nhưng có sự tổn hao năng lượng.
Các dãy tần số của RFID bao gồm:

- Tần số thấp (LF): sử dụng dãy tần số từ 125KHz đến 134KHz. Hệ thống RFID hoạt
động tại LF thường dùng các loại thẻ tag thụ động.
- Tần số cao (HF): Có dãy tần số từ 3MHz đến 30MHz. Hệ thống RFID sử dụng tần
số 13.56MHz là tần số chính sử dụng trong hệ thống tại tần số cao.
- Tần số siêu cao (UHF): Hệ thống UHF tích cực hoạt động ở dãy tần số 315MHz
và 433MHz. Hệ thống này có thể dùng cả hai loại thẻ là thụ động và tích cực, có
tốc độ truyền nhanh nhưng hoạt động kém khi môi trường có kim loại và chất lỏng.
- Tần số sóng viba (sóng cực ngắn): hoạt động tại dãy tần 245GHz hoặc 5.8GHz. Có
thể dùng loại thẻ bán tích cực và thụ động.
b. Giới thiệu Reader và tag
- Thẻ tag
Gồm ba loại là thụ động, tích cực và bán tích cực. Trong bài báo cáo này chỉ trình
bày về loại thẻ tag thụ động do nhóm nghiên cứu sử dụng loại này.
Thẻ tag thụ động là loại thẻ không có nguồn bên trong, sử dụng nguồn nhận được
từ reader để hoạt động và truyền dữ liệu mà nó lưu trữ. Khi thẻ tag và Reader truyền
thông với nhau, reader luôn truyền trước rồi mới đến thẻ tag nên bắt buộc phải có Reader
thì dữ liệu mới truyền được. Thẻ tag không cần tiếp xúc với Reader.
- Reader
Được gọi là vật tra hỏi, là một thiết bị đọc và ghi dữ liệu lên thẻ tag. Hoạt động đọc
và ghi dữ liệu lên thẻ tag được gọi là tạo tag. Thời gian mà Reader phát năng lượng để
đọc thẻ tag gọi là chu kỳ làm việc của Reader.
Một thiết bị được gọi là thẻ tag sẽ cố định vào một đối tượng để nhận dạng. Dữ liệu
nhận dạng về đối tượng đó được lưu trên thẻ tag. Khi một đối tượng xuất hiện trước bộ
đọc RFID (hay còn gọi là Reader) thì thẻ tag sẽ truyền dữ liệu đến Reader (việc truyền
dữ liệu sẽ qua antena của Reader). Khi Reader đọc hết dữ liệu, nó sẽ chuyển dữ liệu đó
đến một kênh truyền thông thích hợp như một mạng hoặc một kết nối hay một ứng dụng
phần mềm trên máy tính. Sau đó dữ liệu này có thể được dùng để cập nhật thông tin về
vị trí, gửi báo động... RFID được coi là công nghệ thu thập dữ liệu.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1. GIỚI THIỆU
Trong chương này, trình bày về cách tính toán, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của
các board mạnh của hệ thống: mạch điều khiển các thiết bị ngõ ra, mạch công suất,
mạch cảnh báo.
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối
KHỐI NGUỒN
KHỐI XỬ LÍ
TRUNG TÂM
KHỐI RFID
KHỐI CẢM BIẾN
KHỐI TRUYỀN
ĐỘNG
KHỐI CÔNG
SUẤT
Hình 3. 1 Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng từng khối:
− Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn mạch, trong đề tài này sử dụng 3
nguồn: 5VDC cấp cho module arduino và các cảm biến , 12VDC cấp cho động cơ,
24VDC cấp cho van điện từ.

− Khối xử lí trung tâm: Tạo ra lệnh điều khiển, điều khiển hoạt động của hệ thống.
Nhận tín hiệu từ cảm biến gửi về xử lí và gửi tín hiệu điều khiển sang các khối
khác.
− Khối công suất: Điều khiển các thiết bị có mức điện áp hoạt đông khác nhau, cách
ly giữa mạch điều khiển và các tải.
− Khối truyền động: Di chuyển sản phẩm trong quá trình tiến hành thanh toán.
− Khối RFID: Nhận diện sản phẩm để tính tiền khi thẻ được quẹt, nhận diện khách
hàng để thanh toán, cảnh báo hệ thống về mặt an ninh.
− Khối cảm biến: Ngõ vào của khối điều khiển trung tâm có chức năng phát hiện
khi có sản phẩm di chuyển đến vị trí cố định trên băng chuyền.
3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch
a. Thiết kế khối cảm biến
Để phát hiện có sản phẩm được đặt trên băng chuyền và dừng sản phẩm ở vị thích
hợp cần sử dụng 2 cảm biến hồng ngoại với thông số như sau:
− Sử dụng ic so sánh: LM393.
− Điện áp hoạt động từ 3.3V – 6V.
− Dòng điện tiêu thụ: 43mA.
− Góc hoạt động: 35 độ.
− Khoảng cách phát hiện từ 2 – 30 cm.
− Sử dụng 1 led báo nguồn và 1 led báo tín hiệu ngõ ra.
− Mức logic ở ngõ ra của cảm biến: 0V khi phát hiện vật cản, 5V khi không có vật
cản.
− Kích thước của cảm biến 3.2 x 1.4 cm.
Sơ đồ mạch của các cảm biến:

Hình 3. 2 Sơ đồ nguyên lý kết nối cảm biến với vi điều khiển
b. Thiết kế khối RFID
Khối RFID bao gồm đầu đọc thẻ RC522 và thẻ MIFARE hoạt động ở mức điện áp
2.5VDC đến 3VDC, dòng hoạt động 100mA, hỗ trợ chuẩn giao tiếp SPI với khoảng cách
đọc từ 0 đến 5cm.
Đầu đọc thẻ được đặt cố định trên hệ thống băng chuyền với khoảng cách thích hợp
để có thể đọc được thẻ MIFARE gắn trên hộp đựng sản phẩm khi băng chuyền chạy.
Thẻ MIFARE gắn cố định trên mỗi hộp đựng ở mặt trên để khoảng cách giữa thẻ và đầu
đọc nằm trong tầm đọc của đầu đọc.
Sơ đồ mạch của khối RFID
ATmega328
Cảm biến

Hình 3. 3 Sơ đồ nguyên lý kết nối module RFID với vi điều khiển
c. Thiết kế khối truyền động
Với yêu cầu tự động thanh toán khi khách hàng tính tiền, hệ thống sử dụng cơ cấu
băng chuyền cho phép di chuyển sản phẩm đến vị trí đầu đọc RC522 để quẹt thẻ và đến
vị trí xilanh khí nén để đưa sản phẩm vào bao bì.
• Tính toán lựa chọn băng tải
Kích thước mỗi hộp đựng sản phẩm có chiều rộng là 11cm và chiều dài là 18cm,
tối đa 4 hộp đựng sản phẩm. Băng tải được chọn cho phép chứa cả 4 hộp nên kích thước
băng tải áp dụng cho mô hình có chiều rộng 20cm, chiều dài 140cm.
• Tính toán lựa chọn phương án truyền động
Có nhiều phương án truyền động nhưng nhóm thực hiện lựa chọn kiểu truyền
động đai vì:
- Có thể truyền động giữa các trục xa nhau hơn.
- Dây đai có các gờ cho phép dễ dàng bám vào các rãnh trên bánh răng.
- Làm việc tốt do độ dẻo dai của dây đai và có thể truyền động với vận tốc lớn.
- Đề phòng được trường hợp quá tải cho động cơ do có sự trơn trượt của dây đai
khi hệ thống xảy ra quá tải.
- Kết cấu đơn giản và giá thành thấp.
ATmega328
MFRC522

- Tuy nhiên tải trọng tác dụng lên ổ bi và trục lại lớn hơn do phải căng dây đai,
kích thước bộ truyển động lớn hơn so với bộ truyền động dùng bánh răng.
• Tính toán lựa chọn động cơ
- Băng chuyền cần kéo tối đa 4 hộp, mỗi hộp cho phép chứa hàng hóa có khối lượng
từ 1 – 1,5 kg. Vì vậy cần kéo tối thiểu 4kg.
- Khối lượng vật cần kéo là 4kg sẽ tương đương 39,22N.
- Vận tốc của tải theo mục tiêu hệ thống là 0,09m/s. Đây là vận tốc vừa đủ để băng
chuyền vận hành.
Công suất của bộ phận công tác là băng chuyền là:
P = Ft ∗ v = 39,22 ∗ 0,09 = 3,53 (W) (3.1)
Trong đó: P là công suất cần thiết để vận hành.
Ft là lực mà tải tác dụng.
v là vận tốc của tải.
Đây là công suất tối thiểu của động cơ cần có nên nhóm thực hiện chọn động cơ
một chiều có công suất 4W.
- Tính toán số vòng quay của động cơ:
Ta có công thức tính số vòng quay của động cơ:
N =
9,55 ∗ v
R
(3.2)
Trong đó: N là số vòng quay của động cơ (RMP)
V là vận tốc của tải (m/s)
R là đường kính trục động cơ.
Áp dụng công thức tính số vòng quay ta có được:
N =
9,55 ∗ 0,09 ∗ 103
8
= 107 RMP
Trong thực tế không có động cơ một chiều có tốc độ 107 RMP nên nhóm thực
hiện lựa chọn động cơ có số vòng quay là 125 RMP.
• Tính toán lựa chọn xi lanh khí nén

Công thức tính bán kính trục xi lanh khí nén:
D = √
F2
π ∗ P
(3.3)
Trong đó: D là đường kính trục xi lanh
F là tải trọng đáp ứng
P là áp suất làm việc
Với F là lực tác dụng ta có kết quả là 4kg tương đương gần 40N, áp suất khí nén
có kết quả 3 kgf/cm2
.
Ta tính được đường kính tối thiểu của xi lanh:
D = √
F2
π ∗ P
= √
42
3,14 ∗ 3
= 1,3 (cm)
Cần lựa chọn xi lanh có đường kính tối thiểu là 1,3 cm để đẩy được vật với áp
suất khí nén 3 kgf/cm2
. Nhóm thực hiện lựa chọn xi lanh có đường kính 2cm.
d. Thiết kế khối công suất
Hệ thống sử dụng nhiều thiết bị có mức điện áp khác nhau như 24VDC cho van
điện từ, 12VDC cho động cơ của băng tải vì vậy cần thiết kế mạch giao tiếp để Arduino
có thể điều khiển được các thiết bị trên.
• Tính toán lựa chọn transistor và các giá trị cần thiết:
Van điện từ sử dụng nguồn 24Vdc để hoạt động, trong khi điện áp ngõ ra của vi điều
khiển chỉ 5Vdc nên sử dụng transistor NPN để thực hiện đóng ngắt van theo yêu cầu.
Để transistor chỉ hoạt động theo cơ chế đóng ngắt transistor cần hoạt động ở chế độ
bão hòa. Để transistor đạt trạng thái bão hòa cần mối nối nền cực phát phân cực thuận
và dòng cực nền đủ lớn để tạo ra dòng qua cực thu đạt cực đại. Khi đạt trạng thái bão
hòa, ta tính được ICSAT và IBmin.
ICSAT =
V𝐶𝐶
𝑅 𝐶
(3.4)

Trong đó Vcc là nguồn cung cấp cho van điện từ có giá trị 24V và Rc là nội trở của van
điện từ có giá trị 128Ohm. Từ giá trị trên ta tính được:
ICSAT =
V𝐶𝐶
𝑅 𝐶
=
24
128
= 0.19 (A)
IBmin =
I 𝐶𝑆𝐴𝑇
𝛽
=
0.19
1000
= 190 (μA) (3.5)
Sau khi có được giá trị IBmin ta tính được giá trị của RB cực đại:
RB =
V𝑖𝑛 − 𝑉𝐵𝐸
𝐼 𝐵𝑚𝑖𝑛
=
5 − 0.7
1.9 ∗ 10−4
= 22 (kΩ) (3.6)
Vậy giá trị RB chỉ cần nhỏ hơn 22 kΩ là transistor đã hoạt động ở chế độ bão hòa.
Sơ đồ mạch của khối công suất:
Hình 3. 4 Sơ đồ nguyên lý kết nối ngõ ra điều khiển thiết bị
e. Thiết kế khối xử lý trung tâm

Sử dụng module Arduino UNO R3 nhận tín hiệu từ cảm biến, đầu đọc thẻ RC522
để xử lí, gửi dữ liệu đến phần mềm để truy xuất dữ liệu và thanh toán, điều khiển các
thiết bị ngõ ra thông qua khối công suất.
f. Thiết kế khối nguồn
Khối nguồn để cung cấp nguồn cho toàn hệ thống bao gồm nguồn tổ ong chuyển
đổi điện áp từ 220VAC sang 12VDC dòng ra tối đa 5A cung cấp cho module L298 điều
khiển động cơ, sử dụng module tăng áp XL6009 với đầu vào 12VDC của nguồn tổ ong
để điều chỉnh đầu ra đạt 24VDC cung cấp cho van điện từ, nguồn 5VDC được cấp trực
tiếp từ cổng USB của máy tính đến cổng USB của Arduino để cấp nguồn cho đầu đọc
RC522, cảm biến hồng ngoại và module Arduino hoạt động.
❖ Thống số kỹ thuật nguồn tổ ong 12V/5A
− Điện áp ngõ vào: 110/220VAC.
− Điện áp ngõ ra: 12VDC.
− Dòng điện ngõ ra: 5A.
− Sai số điện áp đầu ra: 1 – 3%.
− Công suất thức tế: 88%.
− Nhiệt độ làm việc: 0 - 60°C.
Bảng 3. 1 Thông số dòng điện và điện áp của linh kiên
STT Tên linh kiện Dòng định
mức (mA)
Số
lượng
Mức điện
áp (V)
Tổng dòng
điện (mA)
1 Động cơ giảm tốc 1200 1 12 1200
2 Van điện từ 125 1 24 125
3 Arduino 500 1 5 500
4 Cảm biến hồng
ngoại
43 2 5 143
5 RFID RC522 100 1 5
3.2.3. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch

Hình 3. 5 Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống
❖ Giải thích sơ đồ nguyên lí:
− Cảm biến hồng ngoại được cấp nguồn 5VDC, được vi điều khiển thực hiện điều
khiển qua chân PD2 và PD5.
− Chân PD6, PD7 và PB0 của vi điều khiển được kết nối với ngõ vào của module
L298 tương ứng chân ENA, IN1 và IN2 để điều khiển động cơ thông qua ngõ ra
OUT1, OU2.
− Chân PD0 và PD1 được kết nối với mạch công suất dùng TIP 120 để điều khiển
van điện từ.
− Đầu đọc RC522 được kết nối với vi điều khiển thông qua chân PB1, PB2, PB3,
PB4, PB5. Nguồn cấp cho đầu đọc là 3.3 VDC được cung cấp từ module Arduino.

CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1. GIỚI THIỆU
Chương này trình bày quá trình thi công mạch PCB, lập trình hệ thống, lắp ráp
phần cứng và kiểm tra mạch. Quá trình thực hiện gồm hình vẽ cũng như hình ảnh thực
tế của mô hình, hình ảnh kết quả chạy mà hệ thống thực hiện được.
4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.2.1. Thi công bo mạch
- Mạch in được thiết kế trên phần mềm Proteus 8.5.
- Thực hiện in mạch và tiến hành thi công bo mạch.
- Sau khi thi công sẽ dùng đồng hồ VOM để kiểm tra ngõ vào, ngõ ra để xem có lỗi
trong lúc thực hiện hay không.
a. Mạch điều khiển trung tâm
Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch điều khiển trung tâm:
Hình 4. 1 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch điều khiển trung tâm
Sơ đồ bao gồm: Ở trung tâm là nơi gắn bo mạch Arduino UNO. Một jump 8 chân
cho phép kết nối với module RFID và được đánh dấu bằng tên “RFID”. Hai domino 3
chân cho phép kết nối với 2 cảm biến, cảm biến 1 thì kết nối với domino có tên “Sensor1”
và cảm biến 2 thì kết nối tới domino có tên “Sensor2”. Một domino 3 chân cho phép kết
nối điều khiển động cơ. Một domino 2 chân cho phép kết nối điều khiển van điện từ 5/2.
Hai IC Tip120 được dùng để thực hiện đóng ngắt van điện từ, ngõ ra của Tip120 được
kết nối trực tiếp đến domino 2 chân có ký hiệu “Xi lanh”. Một domino có ký hiệu

“button” cho phép kết nối tới một nút nhấn bên ngoài để thực hiện reset board mạch
Arduino UNO.
Sơ đồ thi công mạch in lớp dưới:
Hình 4. 2 Sơ đồ mạch in lớp dưới của mạch điều khiển trung tâm
b. Mạch chia áp
Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch chia áp:
Hình 4. 3 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch chia áp
Trung tâm của mạch là module tăng áp XL6009. Điện áp 12Vdc được cung cấp
thông qua domino 2 chân có ký hiệu “Supply” và được đánh dấu theo chân (+) và (-).
Nguồn ra tăng áp lên 24V được cấp thông qua domino 2 chân có ký hiệu “Output” và
cũng được đánh dấu (+) và (-). Nguồn 12V được cung cấp cho động cơ thông qua domino
2 chân có ký hiệu “Motor”. Để tiện đóng ngắt nguồn thì nhóm thiết kế một switch chuyển
mạch cho phép ON và OFF hệ thống khi cần thông qua domino 2 chân có ký hiệu
“Control”.

Hình 4. 4 Sơ đồ thi công mạch in lớp dưới của mạch chia áp
c. Mạch cảnh báo
Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch cảnh báo:
Hình 4. 5 Sơ đồ bố trí linh kiện của mạch cảnh báo
Mạch cảnh báo có vi xử lý trung tâm là bo mạch Arduino nano. Bo mạch này sử dụng
nguồn 12V và được cấp thông qua domino “Motor” của mạch chia áp.
Phía dưới là jump 8 chân cho phép kết nối module RFID. Bên trái là domino 2 chân
cho phép cấp nguồn Arduino. Phía trên là nơi kết nối module I2C LCD và LCD 16x2.

Hình 4. 6 Sơ đồ thi công mạch in lớp dưới của mạch cảnh báo
d. Thống kê linh kiện sử dụng trong toàn hệ thống
Bảng 4. 1 Bảng thống kê linh kiện sử dụng
STT Tên linh kiện Giá trị Số lượng Chú thích
1 Arduino UNO 12V 1 ATmega328
2 Arduino Nano 12V 1 ATmega328
3 Cảm biến hồng ngoại 5V 1
4 Xi lanh 1 Xi lanh tác động kép
5 Van điện từ 24V 1 Loại van 5/2
6 Module L298 12V 1
7 Module MFRC522 3.3V 1
8 Buzzer 5V 1
9 Led đơn 5V 1 Màu đỏ
10 Điện trở 2k2 4
11 Động cơ một chiều 12V 1 Có hộp giảm tốc
12 Băng tải 75x1450mm 1
13 Nút nhấn 1 Thường hở
14 Switch 1 Loại 2 chân
15 Module nguồn 12V 1 Nguồn tổ ong
16 Module XL6009 12 – 33V 1 Tăng áp
17 LCD 5V 1 Loại 16x2

18 Module I2C 5V 1 I2C LCD
4.2.2. Lắp ráp và kiểm tra
- Sau khi đã hoàn thành việc vẽ mạch in, thực hiện lắp ráp linh kiện và hàn linh kiện
lên board.
- Kiểm tra mạch xem board có bị đứt hay chập mạch không. Nếu có thì tiến hành xử
lý.
a. Lắp ráp mạch điều khiển
Hình 4. 7 Mặt trên của mạch điều khiển trung tâm
Hình 4.7 trình bày lắp ráp hoàn thiện mặt trên của mạch điều khiển. Vi điều khiển
trung tâm là Arduino UNO, xung quanh là các domino được thiết kế kết nối ngõ ra và
hai transistor TIP120 điều khiển van điện từ.
Hình 4. 8 Mặt dưới của mạch điều khiển trung tâm
Hình 4.8 trình bày kết quả thi công mặt dưới của mạch điều khiển trung tâm sau khi
gắn các linh kiện và hàn các linh kiện.
b. Lắp ráp mạch cảnh báo

Hình 4. 9 Mặt trên của mạch cảnh báo
Hình 4.9 trình bày kết quả thi công mặt trên của mạch cảnh báo. LCD được dùng để
hiển thị thông tin, module RFID dùng để đọc thẻ và buzzer dùng để báo khi có trường
hợp xấu xảy ra.
Hình 4. 10 Mặt dưới của mạch cảnh báo
Hình 4.10 trình bày kết quả sau khi gắn các linh kiện và hàn các linh kiện trong
mạch cảnh báo.
c. Lắp ráp mạch chia áp

Hình 4. 11 Mạch chia áp
Hình 4.11 trình bày kết quả thi công mạch chia áp. Mạch sử dụng module XL6009
để tăng áp từ 12V lên 24V. Các domino được dùng làm ngõ ra cấp nguồn cho các
mạch.
4.3. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
4.3.1. Đóng gói bộ điều khiển
Sau khi thi công thành công hết các mạch, nhóm tiến hành đóng gói bộ điều khiển.
Bộ điều khiển được gắn lên một bảng điện lớn có chiều dài 30cm, chiều rộng 25cm.
Hình 4. 12 Bộ điều khiển khi gắn lên bảng điện
Xung quanh bộ điều khiển được bao phủ bởi lớp giấy foam cách điện và dày
3.5mm. Bảng điện được gắn sao cho dễ dàng thao tác cũng như sửa chữa.

Hình 4. 13 Khu vực bảo vệ của mạch điều khiển
Mặt trước được gắn một công tắc và một nút nhấn. Có thể dễ dàng sửa chữa nếu có
xảy ra hư hỏng.
Hình 4. 14 Vị trí gắn nút nhấn và công tắc
4.3.2. Thi công mô hình
Mô hình có khung được làm bằng sắt chữ V có lỗ gắn, đây là vật liệu dễ mua, dễ
tìm thấy tại các cửa hàng bán vật liệu xây dựng.
Phần lót băng chuyền được làm bằng vật liệu foam có độ dày 5mm, cho phép băng
tải trượt lên mà không gây ra gâp ghềnh.
Phần trượt sản phẩm làm bằng mica có độ dày 2mm cho phép vật trượt một cách
dễ dàng.

a. Chuẩn bị vật liệu
- Giấy foam độ dày 3.5mm, 5mm.
- Nhựa mica đục 3mm, mica trong 3mm.
- Sắt định hình hình chữ V, ren sắt trục 8mm, vòng bi trục 8mm.
- Băng tải 20x140 cm, ống nhựa đường kính 43mm.
- Bánh đai 20 răng, 60 răng trục 8mm, dây đai 200mm.
- Cờ lê, tua vít, khoan, cưa, dao, kéo, súng dán keo silicon.
b. Thi công
- Rắp láp hộp đựng sản phẩm
Hình 4. 15 Thi công hộp đựng sản phẩm
Hộp được làm bằng mica dày 2mm. Kích thước của hộp là 18x11cm, cho phép
chứa sản phẩm có khối lượng từ 1-2kg. Hộp được thiết kế theo cơ chế đóng – trượt cho
phép đẩy sản phẩm ra khỏi hộp. Các mảnh ghép của hộp được kết nối bằng keo dán cho
độ bền khá tốt.
- Lắp ráp băng tải

Hình 4. 16 Gắn băng tải vào các trục và cố định vòng bi
Băng chuyền được thiết kế với hai trục pully lớn để giữ hai đầu băng tải và có thêm
nhiệm vụ kéo căng băng tải. Mỗi pully cần hai ổ bi để làm gối đỡ và giúp băng chuyền
hoạt động êm hơn. Một đầu của pully sẽ được gắn bánh răng cho phép kết nối với động
cơ và đai để kéo băng tải di chuyển.
- Lắp ráp cảm biến, công tắc và khung bảo vệ
Hình 4. 17 Lắp ráp cảm biến, đầu đọc RFID và khung bảo vệ
Các cảm biến và đầu đọc RFID được cố định bên cạnh băng chuyền cho phép thực
hiện linh hoạt chức năng của nó. Nút nhấn và công tắc được cố định trên mica.
- Lắp ráp xilanh khí nén

Hình 4. 18 Lắp ống dẫn khí và xilanh
Xi lanh sử dụng loại tác động kép nên có 2 vị trí cho phép kết nối ống khí. Xi lanh
có các núm vặn cho phép lưu lượng khí được truyền qua nên dễ dàng chỉnh được tốc độ
của piston.
- Lắp ráp hộp chứa mạch cảnh báo
Hình 4. 19 Lắp ráp hộp chứa mạch cảnh báo
Hộp được làm bằng chất liệu foam. Mạch cảnh báo được giấu ở bên trong, bên
ngoài chỉ cho thấy mạch đọc RFID và LCD. Khi có phát hiện cảnh báo thì còi bên trong
hộp sẽ kêu lên và chỉ ngừng khi có lệnh từ thẻ quản trị.

Hình 4. 20 Mô hình hoàn thiện
Sau khi kết nối các hết các linh kiện, mô hình được hoàn thiện như hình 4.20
4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
4.4.1. Lưu đồ giải thuật
a. Lưu đồ chương trình chính

Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ

Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ

Similar to Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Luận văn: Hệ thống bán hàng tự động, HAY, 9đ