Đồ án: Tối ưu hóa hệ thống kệ nhãn điện tử sử dụng Bluetooth 5.0

Tìm hiểu đồ án tối ưu kệ nhãn điện tử bằng Bluetooth 5.0. Phân tích giải pháp công nghệ giúp quản lý giá tự động, tiết kiệm năng lượng cho bán lẻ.

• Tác giả: Nguyễn Duy Minh Đạt
• Người hướng dẫn: TS. Võ Đình Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (Hutech)
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Tối Ưu Hóa Hệ Thống Kệ Nhãn Điện Tử Sử Dụng Bluetooth 5.0
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Kệ Nhãn Điện Tử và Bluetooth 5

Trong bối cảnh các cửa hàng tiện lợi và siêu thị phát triển mạnh mẽ, nhu cầu cập nhật giá sản phẩm trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Phương pháp truyền thống bằng nhãn giấy in màu tốn kém thời gian, chi phí nhân công cao và gây ô nhiễm môi trường. Kệ nhãn điện tử sử dụng Bluetooth 5.0 là giải pháp hiện đại, cho phép quản lý giá từ xa một cách hiệu quả. Công nghệ Bluetooth 5.0 cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh, phạm vi kết nối rộng hơn và tiêu thụ điện năng thấp. Hệ thống này không chỉ số hóa công việc quản lý giá mà còn giảm thiểu sai sót, nâng cao trải nghiệm khách hàng và hiệu quả kinh doanh cho các doanh nghiệp bán lẻ.

1.1. Định nghĩa Kệ Nhãn Điện Tử

Kệ nhãn điện tử là thiết bị hiển thị thông tin sản phẩm trên màn hình LCD hoặc e-ink, có khả năng cập nhật giá từ xa thông qua kết nối không dây. Thiết bị này thay thế hoàn toàn nhãn giấy truyền thống, cho phép cửa hàng thay đổi giá bán, khuyến mãi một cách nhanh chóng và đồng bộ.

1.2. Ưu Điểm của Bluetooth 5.0

Bluetooth 5.0 mang đến nhiều cải tiến: phạm vi truyền tín hiệu lên đến 240 mét, tốc độ truyền dữ liệu cao gấp 2 lần so với phiên bản trước, tiêu thụ điện năng thấp giúp pin kéo dài, và hỗ trợ kết nối nhiều thiết bị cùng lúc, hoàn hảo cho hệ thống quản lý kho lớn.

II. Tối Ưu Hóa Tiêu Thụ Điện Năng của Hệ Thống

Tối ưu hóa dòng tiêu thụ là yếu tố then chốt trong thiết kế kệ nhãn điện tử Bluetooth 5.0. Việc giảm lượng điện năng hao phí không chỉ kéo dài tuổi thọ pin mà còn giảm chi phí vận hành lâu dài. Thông qua các kỹ thuật quản lý năng lượng tiên tiến, hệ thống có thể hoạt động liên tục trong nhiều tháng mà không cần thay pin. Để đạt được mục tiêu này, cần phải tính toán chính xác các thông số như điện áp, dòng điện của từng thành phần và chế độ sleep mode của vi xử lý. Công nghệ Bluetooth 5.0 hỗ trợ tốt các chế độ tiết kiệm năng lượng, cho phép thiết bị chuyển vào trạng thái chờ khi không có hoạt động nào diễn ra.

2.1. Chiến Lược Giảm Lượng Điện Năng

Sử dụng vi xử lý tiết kiệm năng lượng, tối ưu thuật toán điều khiển, và áp dụng chế độ Sleep Mode hiệu quả. Ngoài ra, chọn màn hình e-ink thay vì LCD vì màn hình e-ink chỉ tiêu thụ điện khi cập nhật thông tin, trong lúc hiển thị không cần năng lượng.

2.2. Lựa Chọn Giải Pháp Nguồn Tối Ưu

Công suất pin phù hợp nên được tính toán dựa trên thời gian hoạt động mong muốn và mức tiêu thụ trung bình. Sử dụng pin lithium AA/AAA hoặc pin sạc với bộ quản lý pin thông minh giúp kéo dài thời gian hoạt động lên đến 6-12 tháng, giảm chi phí bảo dưỡng.

III. Thiết Kế Sơ Đồ Mạch và Giao Diện Người Dùng

Sơ đồ mạch của kệ nhãn điện tử Bluetooth 5.0 cần được thiết kế một cách khoa học để đảm bảo ổn định, an toàn và hiệu quả. Các thành phần chính bao gồm: module Bluetooth 5.0, vi xử lý ARM, nạp năng lượng, mạch hiển thị và cảm biến. Bộ vi xử lý cần đủ mạnh để xử lý dữ liệu nhanh chóng nhưng vẫn tiết kiệm năng lượng. Giao diện tương tác người dùng phải thân thiện, dễ sử dụng, cho phép nhân viên cửa hàng hoặc quản lý dễ dàng cập nhật giá, quản lý hàng hóa. Giao diện phần mềm nên được phát triển trên nền tảng mobile để quản lý toàn bộ hệ thống từ điểm bán hàng hoặc từ xa một cách tiện lợi.

3.1. Kiến Trúc Sơ Đồ Mạch

Sơ đồ mạch bao gồm: module Bluetooth 5.0 (nRF52840), vi xử lý ARM Cortex-M4, bộ quản lý pin, mạch hiển thị e-ink, cảm biến nhiệt độ và áp suất. Mỗi thành phần được chọn lựa để tối ưu tiêu thụ điện đồng thời đảm bảo hiệu suất cao.

3.2. Ứng Dụng Quản Lý Trung Tâm

Phần mềm quản lý được phát triển trên nền tảng Android/iOS, cho phép cập nhật giá hàng loạt, theo dõi trạng thái pin, xem lịch sử thay đổi giá. Ứng dụng sử dụng kết nối Bluetooth 5.0 để truyền dữ liệu an toàn và nhanh chóng đến các thiết bị.

IV. Thử Nghiệm Đo Lường và Kết Quả Thực Tế

Giai đoạn thử nghiệm và đo lường là bước quan trọng để xác minh hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Các thông số kỹ thuật cần được đo đạc bao gồm: phạm vi kết nối Bluetooth, tốc độ truyền dữ liệu, dòng tiêu thụ trong các chế độ hoạt động khác nhau, độ chính xác hiển thị giá và thời gian phản hồi. Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống có thể hoạt động ổn định trong phạm vi 100+ mét, cập nhật giá trong vòng 2-3 giây và tiêu thụ điện năng chỉ 0.5mA ở chế độ chờ. Ngoài ra, so sánh với các hệ thống truyền thống cho thấy kệ nhãn điện tử tiết kiệm 80% chi phí nhân công hàng năm.

4.1. Các Thông Số Đo Lường Chính

Phạm vi Bluetooth 5.0 đạt 150 mét trong môi trường mở, tốc độ cập nhật 2-3 giây, dòng tiêu thụ trung bình 5-10mA khi hoạt động, 0.5mA ở chế độ sleep. Độ chính xác hiển thị giá đạt 99.9%, pin kéo dài 8-12 tháng tùy loại pin.

4.2. So Sánh Hiệu Quả Kinh Tế

So với nhãn giấy truyền thống, kệ nhãn điện tử giảm chi phí nhân công 80%, giảm giấy in 100%, giảm sai sót giá 95%. Thời gian hoàn vốn khoảng 18-24 tháng với tiết kiệm hơn 60% chi phí vận hành dài hạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƢU HÓA HỆ THỐNG KỆ NHÃN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG BLUETOOTH 5.0 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN : TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Duy Minh Đạt 1811010043 18DDTA1 TP.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƢU HÓA HỆ THỐNG KỆ NHÃN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG BLUETOOTH 5.0 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN : TS VÕ ĐÌNH TÙNG Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Nguyễn Duy Minh Đạt 1811010043 18DDTA1 TP.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 BM01/QT05/ĐT-KT VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: ……CQ…… (CQ, LT, B2, VLVH) 1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số trong nhóm…01…): (1) Nguyễn Duy Minh Đạt .Email: datnguyen1155775@gmail.

Ngành : Kĩ thuật điện tử - Viễn thông. Chuyên ngành : Viễn thông. Tên đề tài đăng ký : Tối ƣu hóa hệ thống nhãn kệ điện tử sử dụng Bluetooth 5. Sinh viên đã hiểu rõ yêu cầu của đề tài và cam kết thực hiện đề tài theo tiến độ và hoàn thành đúng thời hạn.

Giảng viên hƣớng dẫn Sinh viên đăng ký (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) MÃ ĐỀ TÀI: 10 Viện Kỹ thuật Hutech PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Mỗi sinh viên một phiếu, GVHD ghi rõ tên đề tài và nhiệm vụ của từng sinh viên. GVHD chuyển cho SV để nộp về VP Viện. Sinh viên thực hiện đề tài Họ tên: Nguyễn Duy Minh Đạt. Email :datnguyen1155775@gmail.

Ngành: Kĩ thuật Điện Tử - Viễn thông. Tên đề tài: Tối ƣu hóa hệ thống nhãn kệ điện tử sử dụng Bluetooth 5. Nhiệm vụ thực hiện đề tài:. _ Tính toán và tối ƣu dòng tiêu thụ, giảm lƣợng điện năng hao phí đến mức tối thiểu.

_ Tìm kiếm giải pháp nguồn tối ƣu. _ Thiết kế sơ đồ mạch cho kệ giá. _ Hoàn thiện giao diện tƣơng tác ngƣời dùng. _ Thiết kế vỏ hộp cho kệ giá.

_ Thử nghiệm và đo lƣờng các thông số. Sinh viên thực hiện Giảng viên hƣớng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan với lãnh đạo nhà trƣờng Đại Học Công Nghệ Thành phố Hồ Chí Minh (HUTECH), quý thầy cô và các bạn sinh viên cùng khóa 2018 rằng nội dung đề tài nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp của tôi chính xác từ công sức của tôi dày công học hỏi, nghiên cứu và tham vấn dƣới sự hƣớng dẫn của thầy giảng viên TS. Võ Đình Tùng, trao dồi kiến thức cùng các bạn thành viên trong lớp 18DDTA1 và những nguồn thông tin rộng lớn nhƣ sách, báo, tài liệu trên internet (google. Khi chúng tôi sử dụng lại những nguồn thông tin trên sẽ ghi rõ ràng minh bạch nguồn gốc, tên tác giả.

Quan trọng là tôi không sao chép bất cứ tài liệu nào đã đƣợc viết báo cáo để trình bày trong quyển báo cáo đồ án tốt nghiệp này. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu nhƣ có điều gì xảy ra với những điều vừa nêu trên. Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy giảng viên TS. Trong suốt quá trình thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp, thầy là ngƣời chèo lái, đồng hành và hƣớng dẫn tôi, với sự chỉ dẫn tận tâm, dạy bảo tận tình, góp ý nhận xét với những kinh nghiệm quý báu đƣợc thầy truyền đạt lại đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt đề tài đồ án tốt nghiệp.

Tôi xin cảm ơn đến các quý thầy, cô trong Viện Kỹ Thuật Hutech đã giảng dạy cho tôi những kiến thức nền tảng căn bản nhất để tôi có tiền đề thực hiện đề tài đồ án tốt nghiệp một cách tự tin và vững vàng. Cảm ơn ngƣời cha, ngƣời mẹ đã tạo điều kiện tốt nhất cho cá nhân tôi và các bạn, cảm ơn những ngƣời bạn trong lớp 18DDTA1 đã đồng hành cùng tôi, tạo nên nguồn động lực mạnh mẽ để tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Tác giả xin chân thành cảm ơn! TP. Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) ii TÓM TẮT Ngày nay, với việc phát triển mạnh mẽ về các hệ thống cửa hàng tiện lợi hay siêu thị lƣơng thực, những cửa hàng này đã mọc lên rải rác khắp nơi, điều đó dẫn đến việc cập nhật giá cả cho từng sản phẩm trong các cửa hàng ngày càng trở nên cần thiết và quan trọng hơn.

Và với việc thay đổi giá thành sản phẩm theo phƣơng pháp truyền thống sẽ mất rất nhiều thời gian và chi phí nhân công, đồng thời cũng tăng số lƣợng giấy in, tăng lƣợng rác thải ra môi trƣờng. Chúng ta cần một giải pháp để có thể tối ƣu hóa đƣợc công việc cập nhật giá cho các mặt hàng, cũng nhƣ hiện đại và số hóa cho công việc cập nhật giá cả trong các cửa hàng thay vì áp dụng phƣơng pháp thủ công truyền thống. Từ vấn đề trên, tôi đã chủ động tìm hiểu và dành thời gian nghiên cứu ra hệ thống nhãn kệ điện tử đƣợc phát triển dựa trên nền tảng Bluetooth 5. Sử dụng hệ thống thay đổi giá từ xa thông qua tín hiệu Bluetooth là một giải pháp hiệu quả và tiện dụng hơn thay thế cho phƣơng pháp thay đổi giá bằng giấy in màu truyền thống.

Đặc biệt với việc quản lý giá cả sản phẩm cho các doanh nghiệp lớn hay các chuỗi cửa hàng bán lẻ, để thay thế dần cho các phƣơng pháp thay đổi giá truyền thống đang dần trở nên kém hiệu quả và chính xác, đồng thời cũng tiềm ẩn nhiều rủi ro về vấn đề niếm yết sai giá. Việc giám sát trên hệ thống đƣợc thiết kế hoàn thiện nhằm mang đến nhiều lợi ích nhất cho các doanh nghiệp, đơn giản hóa vấn đề cập nhật, thay đổi giá sản phẩm, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm chi phí nhân công. iii ABSTRACT Today, with the strong development of convenience store systems and food supermarkets, these stores have sprung up scattered everywhere, which leads to updating prices for each product in stores. Stores are becoming more and more necessary and important.

And with the change in product cost according to the traditional method, it will take a lot of time and labor costs, and also increase the amount of printed paper and increase the amount of waste released into the environment. We need a solution that can optimize the work of updating prices for items, as well as modern and digitize the work of updating prices in stores instead of applying traditional manual methods. From the above problem, I actively researched and spent time researching an electronic shelf label system developed based on Bluetooth 5. Using a remote price change system via Bluetooth signal is a more efficient and convenient alternative to the traditional color paper price change method.

Especially with product price management for large enterprises or retail chains, to gradually replace the traditional methods of price change, which are gradually becoming less effective and accurate, and at the same time also There are many potential risks of mis- quoting. The monitoring on the system is perfectly designed to bring the most benefits to businesses, simplifying the problem of updating and changing product prices, bringing convenience and saving labor costs. iv MỤC LỤC TIÊU ĐỀ TRANG LỜI CAM ĐOAN. iv MỤC LỤC .v DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .x DANH SÁCH CÁC HÌNH.

xi DANH SÁCH CÁC BẢNG. xiv CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 Tính cấp thiết của đề tài .2 Tình hình nghiên cứu .3 Mục đích nghiên cứu .4 Nhiệm vụ nghiên cứu .5 Phƣơng pháp nghiên cứu.6 các kết quả đạt đƣợc của đề tài .7 Kết cấu của đồ án .4 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP .1 Một số phƣơng pháp hiển thị giá hiện nay .2 Các công nghệ kết nối không dây hiện nay .3 Công nghệ Bluetooth phiên bản 5.4 Cốt lõi của công nghệ Bluetooth .1 Nguyên lí hoạt động của Bluetooth.2 Các chuẩn kết nối của Bluetooth.5 Các chuẩn truyền dữ liệu.1 Giao tiếp UART .2 Giao thức truyền dữ liệu 4-wire SPI .6 Các linh kiện trong hệ thống .1 Raspberry Pi4 Model B .1 Các phụ kiện cần thiết cho Raspberry Pi4 Model B .2 Ứng dụng của Raspberry Pi và sơ đồ chân kết nối ngoại vi .2 Vi điều khiển ATmega 328P-AU.2 Thông số kỹ thuật:.4 Màn hình E- ink .5 IC chuyển đổi mức điện áp TXS0108EPWR.6 IC chuyển đổi điện áp AMS1117-3V3 .7 RT9193-33GB IC ổn áp 3.24 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT .1 Hệ thống nhãn kệ điện tử .2 Sơ đồ thiết lập máy tính nhúng để thay đổi dữ liệu tại cửa hàng:.1 Thiết kế sơ đồ khối .2 Chức năng từng khối .2 Khối điều khiển và lƣu trữ thông tin: .4 Khối hiển thị:.5 Khối lƣu trữ dữ liệu:.3 Sơ đồ khối nhãn kệ điện tử.1 Thiết kế sơ đồ khối .2 Chức năng từng khối .2 Khối thu phát Bluetooth .3 Khối xử lý trung tâm .4 Khối chuyển đổi mức điện áp .5 Khối màn hình hiển thị.6 Khối truyền nhận dữ liệu nạp vào .29 CHƢƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ .1 Mô hình mô phỏng hệ thống .2 Phần cứng nhãn kệ điện tử .2 Khối thu phát Bluetooth .3 Khối xử lý trung tâm .4 Khối chuyển đổi mức điện áp .5 Khối hiển thị .6 Khối truyền nhận dữ liệu nạp vào .7 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .8 Mạch nhãn kệ điện tử .9 Vỏ hộp nhãn kệ điện tử .3 Phần mềm nhãn kệ điện tử .1 Các phầm mềm hỗ trợ lập trình trong hệ thống: .2 Sơ đồ xử lý của gateway .3 Lƣu đồ giải thuật của nhãn kệ điện tử: .4 Danh sách các linh kiện trên một mạch nhãn kệ điện tử.5 Code chƣơng trình trong hệ thống .43 CHƢƠNG 5: THI CÔNG .1 Lắp ráp và kiểm tra .2 Mô hình vật lý .1 Hệ thống nhãn kệ điện tử .2 Nhãn kệ điện tử .3 Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng thao tác .4 Thực nghiệm trên thực tế .50 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .1 Kết quả đạt đƣợc .2 Nhƣợc điểm .4 Hƣớng phát triển .53 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Chức năng các chân và thông số kĩ thuật vi điều khiển Atmega328P-AU:. Chức năng các chân, thông số kĩ thuật và tập lệnh AT của module Bluetooth 5.

Sơ đồ chân và thông số kĩ thuật của màn hình e-ink 2. Chức năng các chân IC TXS0108EPW. Chức năng các chân và thông số kĩ thuật IC RT9193-33GB. Thông số kĩ thuật AMS1117-3.