Đồ án: Hệ thống bảng giá kệ sử dụng Bluetooth 5.0 và màn hình E-ink

Đồ án tốt nghiệp trình bày chi tiết hệ thống bảng giá kệ điện tử ứng dụng Bluetooth 5.0 và màn hình E-ink giúp cập nhật giá tự động, hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Hậu Phương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Trọng Hải
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Hệ Thống Bảng Giá Kệ Sử Dụng Bluetooth 5.0 Và Màn Hình E-ink (Mạch Hiển Thị)
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Bảng Giá Điện tử E ink với Bluetooth 5

Hệ thống bảng giá điện tử E-ink sử dụng Bluetooth 5.0 là một giải pháp hiện đại cho các cửa hàng bán lẻ, siêu thị và các điểm bán hàng hiện nay. Công nghệ này kết hợp màn hình E-ink tiết kiệm năng lượng với kết nối Bluetooth 5.0 để cập nhật giá thực time. Không giống như bảng giá giấy truyền thống, bảng giá kệ điện tử cho phép các nhà bán lẻ thay đổi giá nhanh chóng mà không cần can thiệp thủ công. Hệ thống này giúp giảm chi phí vận hành, tăng hiệu suất quản lý hàng hóa và cải thiện trải nghiệm khách hàng. Màn hình E-ink có khả năng hiển thị rõ ràng dưới ánh sáng mặt trời, tiêu thụ điện năng tối thiểu, và có thể hoạt động liên tục trong nhiều tháng chỉ với một lần sạc pin.

1.1. Khái niệm và Tính năng Chính

Bảng giá E-ink Bluetooth 5.0 là thiết bị hiển thị giá sản phẩm sử dụng công nghệ điện tử墨 (E-ink). Các tính năng chính bao gồm: cập nhật giá tức thời qua kết nối Bluetooth 5.0, tiêu thụ điện năng cực thấp, hiển thị không nhấp nháy, phù hợp với nhiều loại kệ hàng, giao diện dễ sử dụng, và khả năng lưu trữ dữ liệu an toàn.

1.2. Ứng dụng trong Ngành Bán lẻ

Trong lĩnh vực bán lẻ, hệ thống bảng giá điện tử được sử dụng rộng rãi tại các siêu thị, cửa hàng tiện lợi, và cơ sở kinh doanh. Nó cho phép quản lý giá động, theo dõi hàng tồn kho, giảm lỗi nhân công và nâng cao chuyên nghiệp hóa cửa hàng.

II. Cấu trúc Kỹ thuật của Hệ thống E ink Bluetooth 5

Hệ thống bảng giá kệ E-ink được thiết kế với kiến trúc hai tầng: tầng truyền thông và tầng hiển thị. Tầng truyền thông bao gồm mô đun Bluetooth 5.0 giúp kết nối giữa các thiết bị và trạm điều khiển trung tâm. Bluetooth 5.0 mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, phạm vi hoạt động lớn hơn (lên đến 240 mét), và tiêu thụ điện năng thấp hơn so với các phiên bản trước. Tầng hiển thị sử dụng màn hình E-ink để biểu diễn giá cả và thông tin sản phẩm. Mạch hiển thị xử lý dữ liệu từ Bluetooth 5.0 và điều khiển các pixel trên màn hình E-ink. Các linh kiện chính bao gồm vi điều khiển, mô đun Bluetooth 5.0, bộ cấp nguồn, pin lithium, và mạch điều khiển E-ink.

2.1. Vai trò của Bluetooth 5.0 trong Hệ thống

Bluetooth 5.0 đóng vai trò là cầu nối truyền thông giữa trạm điều khiển trung tâm và các bảng giá điện tử. Công nghệ này cho phép cập nhật giá đồng thời cho hàng trăm thiết bị, đảm bảo độ trễ tối thiểu, kết nối ổn định và tiêu thụ năng lượng tối ưu hóa.

2.2. Chức năng của Màn hình E ink và Mạch Hiển thị

Màn hình E-ink hiển thị thông tin giá bán rõ nét mà không cần nguồn điện liên tục. Mạch hiển thị xử lý tín hiệu từ Bluetooth 5.0, quy đổi dữ liệu và điều khiển việc vẽ lại hình ảnh trên màn hình E-ink, giảm thiểu tần suất làm mới để tiết kiệm năng lượng.

III. Lợi ích và Ưu điểm của Hệ thống Bảng Giá E ink Bluetooth 5

Hệ thống bảng giá điện tử E-ink Bluetooth 5.0 mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho các doanh nghiệp bán lẻ. Trước tiên, nó cho phép cập nhật giá thực time từ hệ thống quản lý trung tâm mà không cần can thiệp thủ công, giảm sai sót định giá. Thứ hai, màn hình E-ink tiêu thụ điện năng cực thấp, chỉ cần sạc pin vài tháng một lần, giảm chi phí điện và bảo trì. Thứ ba, Bluetooth 5.0 cung cấp kết nối ổn định với phạm vi hoạt động rộng, không ảnh hưởng bởi các thiết bị khác. Thứ tư, bảng giá kệ điện tử nâng cao hình ảnh chuyên nghiệp của cửa hàng, tạo trải nghiệm mua sắm tốt hơn cho khách hàng. Cuối cùng, hệ thống này cho phép theo dõi kho hàng, quản lý khuyến mãi, và phân tích dữ liệu bán hàng hiệu quả.

3.1. Tiết kiệm Chi phí và Năng lượng

So với bảng giá giấy truyền thống, hệ thống E-ink Bluetooth 5.0 giảm chi phí nhân công in ấn, giảm lãng phí giấy, và tiêu thụ điện năng tối thiểu. Màn hình E-ink chỉ sử dụng điện khi cập nhật dữ liệu, không tiêu tốn năng lượng khi hiển thị tĩnh.

3.2. Tăng Hiệu suất Quản lý và Trải nghiệm Khách hàng

Bảng giá điện tử cho phép quản lý giá linh hoạt, cập nhật khuyến mãi nhanh chóng, giảm xung đột giá, và tăng độ tin cậy thông tin. Khách hàng nhìn thấy giá chính xác, tăng sự hài lòng và tin tưởng vào cửa hàng.

IV. Triển khai và Hướng phát triển của Công nghệ E ink Bluetooth 5

Quá trình triển khai hệ thống bảng giá E-ink Bluetooth 5.0 bao gồm các bước: khảo sát nhu cầu cửa hàng, thiết kế sơ đồ khối hệ thống, lựa chọn linh kiện phù hợp, thiết kế phần cứng mạch hiển thị, phát triển phần mềm điều khiển Bluetooth 5.0, kiểm tra và hiệu chuẩn. Tại Viện Kỹ thuật Hutech, đội ngũ sinh viên ngành Điện tử-Viễn thông đã thực hiện đồ án hệ thống bảng giá kệ E-ink sử dụng Bluetooth 5.0 với thành công. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm: tích hợp trí tuệ nhân tạo để quản lý giá động dựa trên nhu cầu, tăng cường bảo mật dữ liệu, phát triển giao diện người dùng trực quan, và mở rộng khả năng kết nối với các hệ thống IoT khác.

4.1. Quy trình Triển khai Hệ thống

Triển khai bảng giá E-ink Bluetooth 5.0 yêu cầu lập kế hoạch chi tiết, lựa chọn công nghệ phù hợp, đào tạo nhân viên sử dụng, kiểm tra độ ổn định kết nối Bluetooth 5.0, và đảm bảo hỗ trợ kỹ thuật lâu dài. Các cửa hàng cần lựa chọn nhà cung cấp uy tín và có kinh nghiệm triển khai.

4.2. Xu hướng Phát triển Tương lai

Tương lai của hệ thống bảng giá E-ink hướng tới: tích hợp 5G thay vì Bluetooth 5.0 cho khoảng cách xa, sử dụng AI để tối ưu giá động, kết nối IoT cho quản lý kho tự động, màn hình E-ink màu cho trình bày hấp dẫn, và ứng dụng di động để theo dõi từ xa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU 1.1 Một số phương pháp hiện nay Phương pháp thủ công: Sử dụng giấy in tên và giá của sản phẩm. Cách này không hợp với công nghệ hiện đại, thiếu thẩm mỹ. Khi thay đổi phải in lại giấy mới.1: Phương pháp bảng giá thủ công Phương pháp sử dụng màn hình LCD hiển thị: Phương pháp sử dụng hiện đại, nhưng vẫn tồn tại nhược điểm như: Vì là màn hình LCD nên tốn nhiều năng lượng, dùng nguồn cấp DC. Nên không thuận tiện cho việc lắp đặt, trưng bày.2: Phương pháp bảng giá dùng màn hình LCD hiển thị Vì vậy khi sử dụng màn hình hiển thị E-INK với công nghệ Bluetooth mới nhất.

Cách này đã giúp nhiều cho việc tiết kiệm năng lượng, thời gian điều chỉnh.3: Phương pháp bảng giá dùng màn hình E-ink hiển thị Ưu điểm của màn hình E-ink so với màn hình LCD và sử dụng Bluetooth truyền tải là: - Màn hình tiêu tốn ít năng lượng, có thể sử dụng Pin để cấp nguồn. 5 - Cập nhật chính xác cho từng thiết bị. - Thời gian thay đổi thông tin trên màn hình thực hiện rất nhanh.2 Các công nghệ kết nối không dây phổ biến hiện nay Công Ưu điểm Nhược điểm nghệ  Kết nối tiện dụng, đơn giản so  Phạm vi kết nối của với kết nối với cable mạng Wifi tới thiết bị có giới hạn, đi càng  Dễ sửa đổi, nâng cấp xa router kết nối  Bảo mật cao khó bị đánh cắp dữ càng yếu dần đi liệu Wifi  Băng thông càng  Độ bảo mật khá cao nhiều người kết  Người truy cập có thể duy trì kết nối vào mạng thì nối kể cả khi đang di chuyển tốc độ truy cập giảm rõ rệt.  Thay đổi được hoàn toàn các  Khó khăn để bắt thiết bị dùng dây nối được sóng khi bị hạn chế khi có vật  Bảo mật cao khó bị đánh cắp dữ cản liệu Bluetooth  Thời gian thiết lập  Không gây xung đột với thiết bị ban đầu khá lâu cùng chung tần số  Tốc độ truyền tải  Tiêu hao ít năng lượng( thời không cao hơn với gian chờ 0,3mAh và khi đang internet không dây truyền dữ liệu là 30mAh) 6  Dễ dàng lắp đặt khi có cùng  Độ bao phủ của tín chung thiết bị dùng Zigbee hiệu không rộng  Tiết kiệm năng lượng  Độ xuyên tường không được mạnh, Zigbee  Sử dụng mã hóa mang độ bảo gặp vật cản tín hiệu mật cao sẽ yếu đi  Hoạt động ổn khi trong điều  Tốc độ truyền tải kiện có nhiều tín hiệu gây nhiễu trung bình  Vùng phủ sóng rộng đo được bằng  Giới hạn tải trọng ở km 100 byte  Công nghệ Lora hoạt động trên  Giới hạn tải trọng ở tần số miễn phí, không cần chi 100 byte phí cấp trả trước  sử dụng tần số mở  Cảm biến công suất thấp giúp tiết LoraWan nên khi ứng dụng kiệm tuổi thọ pin cho các thiết bị.

công nghệ Lora  Một gateway Lora đơn có thể vào thực tế có thể chăm sóc cho hàng ngàn thiết bị bị nhiễu tần số và đầu cuối. tốc độ dữ liệu thấp hơn  Hoạt động ổn định & ít bị  Z-Wave khuyên sẽ ngắt kết nối. Khi nói đến các kết nối ổn định thiết bị Z wave, mỗi thiết bị nhất nếu dùng ở 40 Z-WAVE hoạt động như một bộ lặp. Vì hoặc 50 thiết bị vậy càng nhiều thiết bị, phạm vi  Tốc độ truyền dữ liệu hoạt động càng được mở rộng tương đối chậm, chỉ  Có khả năng kết nối lên đến 232 hỗ trợ tốc độ truyền 7 thiết bị cùng lúc, nằm trong dữ liệu lên tới 100 khoảng từ 30 m đến 100 m Kb/giây Bảng 1.1: Bảng so sánh ưu nhược điểm các công nghệ kết nối không dây 1.3 Công nghệ Bluetooth 5.0 là một chuẩn kết nối không dây mới được Hiệp hội quản lý tiêu chuẩn Bluetooth (Bluetooth Special Interest Group – SIG) công bố.

So với những loại Bluetooth tiền nhiệm thì Bluetooth 5.0 đã có những nâng cấp khá mới mẻ, hướng đến việc tối ưu trải nghiệm của người dùng. Nhắc đến Bluetooth 5.0, chúng ta biết rằng đây chính là tiêu chuẩn Bluetooth mới có thể cho phép giao tiếp trong khoảng cách xa lên đến 300m. Cải tiến lớn nhất của loại Bluetooth 5.0 này chính là phạm vi kết nối của nó. Vì vậy, khi chúng ta sử dụng Bluetooth đều biết rằng nó chỉ hoạt động ở khoảng cách nhất định giữa các thiết bị và kể từ Bluetooth 5.

Hơn hết, khoảng cách đó được nâng lên đến 4 lần.0 chính xác được tạo ra dành cho thời đại IoT ( viết tắt của Internet of Things). Đây chính là thời đại mà hầu như các thiết bị máy móc, công nghệ thông mình đều kết nối được thông qua Bluetooth và đạt hiệu quả tốt. Chẳng hạn như thiết bị gia dụng, máy giặt, điện thoại, máy tính, máy nghe nhạc,. Trong thực tế, nếu như ở một ngôi nhà hay văn phòng thì chuẩn Bluetooth 4.2 sẽ kết nối tốt ở khoảng cách 10-15 mét.

Khi đánh giá với những yếu tố tương đương thì Bluetooth 5 có thể kết nối lên đến 40-60 mét. Có thể nói đây là bước ngoặc quan trọng trong việc kết nối để tạo tiền đề cho việc phát triển các công nghệ sau này. - Những ưu điểm nổi bật của Bluetooth 5.0 so với các thế hệ trước như:  Công nghệ Bluetooth áp dụng công nghệ nhảy tần, chống mờ tín hiệu, nhảy tần nhanh và công nghệ gói ngắn có thể giảm nhiễu của cùng một 8 kênh và đảm bảo độ tin cậy của đường truyền.  Độ phủ sóng tăng gấp 4 lần, tốc độ truyền dữ liệu tăng gấp đôi và tiết kiệm năng lượng gấp 2,5 lần so với phiên bản 4.

 Kết nối được nhiều thiết bị cùng lúc.  Cho phép định danh các thiết bị hiển thị bằng địa chỉ MAC. Vì vậy với công nghệ Bluetooth 5.0 khi áp dụng vào hệ thống truyền dữ liệu vào màn hình sẽ là một ưu thế, cho tốc độ thay đổi dữ liệu nhanh chóng. Mỗi bảng giá điện tử có duy nhất một ID nhất định để quản lý, công nghệ này hỗ trợ hệ thống mã hóa bảo mật dữ liệu duy nhất, xử lý mã hóa kết nối và truyền tải để đảm bảo an toàn dữ liệu, ngăn chặn việc hiển thị giá sản phẩm bị giả mạo và đảm bảo quyền tự chủ trong việc thay đổi giá sản phẩm.

Khi ứng dụng bảng giá điện tử vào cửa hàng sẽ giúp các chủ doanh nghiệp giảm bớt đi những chi phí sản xuất và việc in bảng giá giấy như truyền thống. Loại bỏ bảng giá bằng giấy điều này giúp thu hút thêm khách hàng cho cửa hàng và cạnh tranh trực tiếp với các cửa hàng còn lại. 9 Chương 2 TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Raspberry Pi4 model B - Giới thiệu Raspberry Pi 4 : Raspberry là cái máy tính giá 35USD kích cỡ như iPhone và chạy HĐH Linux. Với mục tiêu chính của chương trình là giảng dạy máy tính cho trẻ em.

Được phát triển bởi Raspberry Pi Foundation – là tổ chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người có thể sử dụng được trong những công việc tùy biến khác nhau. Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo ra máy tính rẻ tiền có khả năng lập trình cho những sinh viên , nhưng Pi đã được sự quan tầm từ nhiều đối tượng khác nhau. Đặc tính của Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí SoC Broadcom BCM2835 ( là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay được dùng trong điện thoại di động ) bao gồm CPU , GPU , bộ xử lí âm thanh /video , và các tính năng khác … tất cả được tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này. Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay.

Bạn không thể chạy Windows trên đó vì BCM2835 dựa trên cấu trúc ARM nên không hỗ trợ mã x86/x64 , nhưng vẫn có thể chạy bằng Linux với các tiện ích như lướt web , môi trường Desktop và các nhiệm vụ khác. Tuy nhiên Raspberry Pi là một thiết bị đa năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhưng rất hoàn hảo cho những hệ thống điện tử , những dự án DIY , thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho những bài học trải nghiệm lập trình … 10 Hình 2.1: Raspberry Pi 4 Model B Raspberry Pi 4 Model B là sản phẩm mới nhất trong dòng máy tính Raspberry Pi phổ biến. Nó cung cấp sự gia tăng đột phá về tốc độ bộ xử lý, hiệu suất đa phương tiện, bộ nhớ và kết nối so với Raspberry Pi 3 Model B + thế hệ trước, trong khi vẫn giữ được khả năng tương thích ngược và mức tiêu thụ điện năng tương tự. Đối với người dùng cuối, Raspberry Pi 4 Model B cung cấp hiệu suất máy tính để bàn tương đương với các hệ thống PC x86 cấp thấp.

Các tính năng chính của sản phẩm này bao gồm bộ vi xử lý lõi tứ 64-bit hiệu suất cao, hỗ trợ hiển thị kép ở độ phân giải lên đến 4K thông qua một cặp cổng micro- HDMI, giải mã video phần cứng lên đến 4Kp60, RAM lên đến 8GB, kép. - LAN không dây băng tần 2.0, Gigabit Ethernet, USB 3.0 và khả năng PoE (thông qua tiện ích bổ sung PoE HAT riêng biệt). Mạng LAN không dây băng tần kép và Bluetooth có chứng nhận tuân thủ theo mô- đun, cho phép bo mạch được thiết kế thành các sản phẩm cuối với việc kiểm tra tuân thủ giảm đáng kể, cải thiện cả chi phí và thời gian đưa ra thị trường. - Đặc điểm kỹ thuật:  Bộ xử lý: Broadcom BCM2711, SoC lõi tứ Cortex-A72 (ARM v8) 64 bit @ 1.5GHz  Bộ nhớ: 4GB hoặc 8GB LPDDR4 với ECC on-die 11  Kết nối: Mạng LAN không dây 2.

 GPIO: Đầu cắm GPIO 40 chân tiêu chuẩn (hoàn toàn tương thích ngược với các bo mạch trước đó)  Video & âm thanh: 2 cổng micro HDMI (hỗ trợ lên đến 4Kp60). Cổng hiển thị MIPI DSI 2 làn. Cổng camera MIPI CSI 2 làn.Cổng video tổng hợp và âm thanh stereo 4 cực  Đa phương tiện: H.264 (giải mã 1080p60, mã hóa 1080p30); Đồ họa OpenGL ES, 3.0  Hỗ trợ thẻ SD: Khe cắm thẻ nhớ Micro SD để tải hệ điều hành và lưu trữ dữ liệu  Nguồn điện đầu vào: 5V DC qua đầu nối USB-C (tối thiểu 3A1). 5V DC qua đầu cắm GPIO (tối thiểu 3A1).

Bật nguồn qua Ethernet (PoE) Hình 2.2: Thông số kỹ thuật Raspberry Pi 4 Model B 12 2.2 Kit thu phát BLE ESP32-C3 Hình 2.3: Kit thu phát BLE ESP32-C3 ESP32-C3 là module Wi-Fi và Bluetooth được phát triển bởi Công ty TNHH Công nghệ Ai-Thinker Thâm Quyến.