Tìm hiểu về máy bán hàng tự động

LỜI GIỚI THIỆU
Dưới sức ép mạnh mẽ về nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng đã thúc ép
các nhà chế tạo không ngừng nghiên cứu, tích hợp và hoàn thiện chúng hàng năm
để cho phù hợp với hầu hết các điều kiện và nhu cầu của xã hội hiện đại ngày nay
đó là một thiết bị phải ngày càng nhỏ gọn, tính công nghệ và tính thẩm mỹ ngày
càng phải cao lên. Những chiếc máy bán hàng tự động gần đây nhất được chế tạo
mang trong nó đầy đủ những tính năng của một chiếc máy thông minh, kh ả năng xử
lý nhanh chóng chính xác, sử dụng đơn giản, gần gũi và thân thiện hơn với người sử
dụng. Trong những năm gần đây tại Việt Nam máy bán hàng t ự động xuất hiện ở
nhiều nơi. Có loại nhập khẩu từ nước ngoài, có loại trong nước chế tạo. Nhưng gần
gũi và dễ thấy nhất đối với chúng ta là máy bán nư ớc tự động dạng lon có mặt ở
nhiều nơi như trường học, siêu thị…Vì vậy nhóm chúng em v ới niềm đam mê các
thiết bị tự động chọn đề tài tìm hiểu về máy bán nước tự động.
Nhóm chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đ ến thầy Châu Hoàng
Phương đã hướng dẫn và giúp đỡ nhóm trong quá trình hoàn thành đề tài này. Vì
thời gian và kiến thức có hạn nên đề tài không tránh kh ỏi thiếu sót. Đề tài đã giúp
nhóm chúng em hiểu thêm nhiều thức thực tế về các hệ thống tự động. Kiến thức
khoa học xung quanh vô tận mà sự hiểu biết của con người có hạn. Nhóm chúng em
sẽ cố gắng hoàn thiện hơn trong những bài báo cáo sau.
Thay mặt nhóm
Võ Đình Chinh
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
2
MỤC LỤC
Mục Trang
LỜI GIỚI THIỆU
&1. GIỚI THIỆU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG.................. 3
&2. GIỚI THIỆU MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG DẠNG LON ......... 5
I. Giới thiệu............................................................................... 5
II. Đối tượng tìm hiểu .................................................... 5
III. Mục đích tìm hiểu ..................................................... 5

IV. Yêu cầu máy bán nước.............................................. 5
&3. CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY BÁN NƯỚC .................. 7
I. Bộ xử lý trung tâm ........................................................ 8
II. Nguồn – Cảm biến – Bàn phím .................................. 11
III. Hiển thị ....................................................................... 12
IV. Khối điều khiển động cơ ............................................ 13
V. Khối làm lạnh ............................................................. 15
VI. Khối nhận dạng và tính tiền ....................................... 16
VII. Khối trả tiền thừa........................................................ 23
VIII. Khối đẩy lon nước ra ngoài ........................................ 24
&4. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY...................... 25
&5. MỘT SỐ LỖI CÓ THỂ XẢY RA TRONG KHI S Ử DỤNG...... 26
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
3
&1. GIỚI THIỆU KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Trong mọi hoạt động của con người, ở bất cứ lĩnh vực nào, bất cứ vị trí nào
đều liên quan đến hai từ điều khiển. Trong khoa học, tồn tại một ngành khoa học đã
và đang phát triển mạnh mẽ, đó là điều khiển học. Điều khiển tự động là khoa học
nghiên cứu về các quá trình thu thập, xử lý tín hiệu và điều khiển trong mọi lĩnh vực
đời sống xã hội, khoa học công nghệ, môi trường... Điều khiển học chia ra làm
nhiều lĩnh vực khác nhau gồm điều khiển học toán học, điều khiển học sinh học,
điều khiển học kỹ thuật... Điều khiển học là khoa học nghiên cứu về quá trình thu
thập, xử lý tín hiệu và điều khiển các quá trình và h ệ thống thiết bị kỹ thuật. Khái
niệm điều khiển được hiểu là tập hợp tất cả các tác động mang tính tổ chức của một
quá trình nhằm đạt được mục đích mong muốn của quá trình đó. Hệ thống điều
khiển mà không có sự tham gia trực tiếp của con người trong quá trình điều khiển
được gọi là điều khiển tự động.
Trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật mà trong

đó các thành tựu đạt được trong lĩnh vực tự động hoá đã tạo ra các loại máy sản
suất tự động thực hiện nhiều công việc phức tạp khác nhau và các h ệ thống tự động
liên kết cứng và mềm dùng trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối đã góp phần
đẩy mạnh sự phát triển và ứng dụng của tự động hoá các quá trình s ản xuất vào
công nghiệp với năng suất lớn, hiệu quả cao.
Chính sự thay đổi nhanh của dây chuyền sản xuất đ ã liên kết công nghệ
thông tin, công ngh ệ chế tạo máy và điện tử, làm xuất hiện một loạt các thiết bị v à
hệ thống tự động hoá hoàn toàn mới, như các loại máy điều khiển số, các trung tâm
gia công, các hệ thống điều khiển theo ch ương trình logic PLC (Programmable
Logic Control), các h ệ thống sản xuất linh hoạt FMS (Flexible Manufacturing
Systems), các hệ thống sản xuất tích hợp C IM (Computer Integraged
Manufacturing) cho phép chuy ển đổi nhanh các sản phẩm gia công với thời gian
chuẩn bị sản xuất ít nhất, rút ngắn chu k ì sản xuất sản phẩm, đáp ứng tốt sự thay đổi
nhanh của sản xuất hiện đại.
Tự động hoá quá tr ình sản xuất là giai đoạn tiếp theo của nền sản xuất c ơ khí
hoá. Nó sẽ thực hiện phần công việc m à cơ khí hoá không th ể đảm đương được đó
là điều khiển quá trình. Với các thiết bị vạn năng v à bán tự động, các chuyển động
phụ (tác động điều khiển) do ng ười thợ thực hiện, c òn trên các thiết bị tự động hoá
và máy tự động, toàn bộ quá trình làm việc (kể cả các tác động điều khiển) đều
được thực hiện tự động nhờ các c ơ cấu và hệ thống điều khiển tự động .
Như vậy, tự động hoá quá tr ình sản xuất là tổng hợp các biện pháp đ ược sử
dụng khi thiết kế các quá trình sản xuất và công nghệ mới, tiến hành các hệ thống
chính xác có năng su ất cao, tự động thực hiện các quá tr ình chính và phụ bằng các
cơ cấu và thiết bị tự động, mà không cần đến sự tham gia của con ng ười. Tự động
hoá các quá trình sản xuất luôn gắn liền với việc ứng dụng các c ơ cấu tự động vào
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
4
các quá trình công ngh ệ cụ thể. Chỉ có tr ên cơ sở của quá trình công nghệ cụ thể
mới có thể thiết lập v à ứng dụng các cơ cấu hệ thống điều khiển tự động. Mục tiêu
của tự động hoá là nhằm nâng cao tính cạnh tranh, làm chủ chất lượng sản phẩm, có

khả năng linh hoạt thay đổi đáp ứng nhu cầu thị tr ường và giá thành phải phù hợp
với túi tiền các nhà máy sản suất.
Điều khiển tự động là một ngành được sinh ra từ những ng ành khoa học kỹ
thuật khác, trong đó có sự kết hợp giữa cơ khí, điện, điện tử, điều khiển, khoa học
máy tính,...Tiền thân trực tiếp sinh ra điều khiển tự động l à do tự động hóa
(automation) và cơ khí (mechanics) kết hợp với nhau, trong quá tr ình phân công lao
động đã nảy sinh ra điều khiển tự động và một nhánh rẽ khác là cơ điện tử
(mechatronics). Chính vì vậy mà ít nhiều thì ngành cơ điện tử và điều khiển tự động
có những mảng kiến thức tr ùng lắp nhưng cũng có những khoản đặc th ù riêng.
Người kỹ sư điều khiển tự động có khả năng l àm những công việc có li ên quan đến
nhiều lĩnh vực. Chủ yếu trong các nh à máy, xí nghiệp hoặc giảng dạy trong các
trường học.
Thông qua sự hợp tác các mô đun c ơ điện tử thực hiện những mục đích sản
xuất và thừa kế những thuộc tính sản xuất linh hoạt v à nhanh nhẹn trong sơ đồ sản
xuất. Thiết bị sản xuất hiện đại gồm có các mô đun c ơ điện tử được tổng hợp theo
một kiến trúc điều kh iển. Những kiến trúc đ ược biết đến nhiều nhất bao gồm sự
phân cấp, polyarchy, hetaerachy (thư ờng được đánh vần sai như heterarchy) và vật
lai. Những phương pháp để đạt được một hiệu ứng kỹ thuật đ ược mô tả bởi những
giải thuật điều khiển có thể hay không thể d ùng những phương pháp hình thức trong
thiết kế của chúng. Những hệ thống lai quan trọng với C ơ điện tử bao gồm những
hệ thống sản xuất, những sự truyền động hiệu quả, những tấm đúc cong trong nhà
thám hiểm hành tinh, những hệ thống con của ô tô nh ư những hệ thống phanh
chống khóa, quay tròn-tham dự và thiết bị hàng ngày như máy quay phim ch ụp ảnh
tự động điều chỉnh ti êu cự, máy chiếu phim, đĩa cứng, máy giặt.
Tự động hoá quá trình sản xuất là một trong những hướng phát triển chủ yếu
của các ngành công nghi ệp Việt Nam hiện nay. Tự động hoá cho phép s ử dụng tối
đa các tiềm năng sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao đối với trang thiết bị phục
vụ sản xuất. Tự động hoá quá trình sản xuất cho phép thực hiện các quá trình công
nghệ không có sự tham gia của con người. Trong việc tự động hoá hoàn toàn thì vai
trò của con người là quản lý và theo dõi ho ạt động của các thiết bị và điều chỉnh các

cơ cấu có liên quan đến quy trình công nghệ.
Trên thế giới hiện nay, các hệ thống tự động ngày càng nhiều, chúng ứng
dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghi ệp. Ở Việt Nam phần lớn các hệ thống tự
động sử dụng trong các quá trình gia công, còn các dây chuy ền chế biến thực phẩm
được sử dụng rất hạn chế, chủ yếu là trong các công ty l ớn (Vinamilk Việt Nam) do
giá thành quá cao, không phù h ợp với khả năng và tiềm lực của các cơ sở sản xuất
nhỏ.
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
5
&2. GIỚI THIỆU MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG DẠNG LON
I. Giới thiệu:
Chúng ta hiện nay đang sống trong một thời đại mọi việc đều diễn ra nhanh
chóng và theo xu hư ớng tự động hóa. Chúng ta đều muốn mọi việc phải nhanh
hơn, hiệu quả hơn, tiện nghi hơn. Ở các nước, máy bán hàng tự động trở nên
quen thuộc và không thể thiếu . Công nghiệp thực phẩm là một trong những
ngành phát triển mạnh ở nước ta, nhất là các công ty sản xuất nước giải
khát đang từng bước thực hiện tự động hoá quá tr ình sản suất.
Máy bán nước tự động dạng lon có thể đặt ở mọi nơi và cung cấp nhu cầu
giải khát nhanh chóng cho mọi người. Nhu cầu về nước giải khát ở Việt Nam
khá lớn. Bên cạnh đó máy bán nước dạng lon với các sản phẩm với giá thành
cạnh tranh sẽ thu hút một số lượng lớn người tiêu dùng với tính linh hoạt, tiện
lợi và giá thành cạnh tranh.
II. Đối tượng tìm hiểu:
 Các vấn đề liên quan đến vấn đề nghiên cứu máy bán nước tự động
dạng lon.
 Tính đa dạng về mặt hàng hoá của máy.
 Cấu trúc của máy từ cơ cấu bán hàng, bộ phận xử lý tiền xu, mạch
điều khiển, hình dạng bên ngoài (mẫu mã ).
 Hệ thống cơ cấu đưa lon nước
 Hiệu quả kinh tế khi sử dụng máy

III.Mục đích tìm hiểu:
 Tìm hiểu nguyên lý làm việc của một máy bán hàng tự động dạng
lon.
 Nghiên cứu tiền xu do nhà nước Việt Nam phát hành và đang s ử
dụng rộng rãi trong xã hội. Việc nghiên cứu này rất quan trọng trong
vấn đề xử lý tiền. Làm sao nhận biết được các đồng tiền đang lưu
hành hiện nay trên thị trường và chống tình trạng tiền giả? Khi ta
nắm được đầy đủ các đặc điểm của đồng tiền xu thì ta sẽ xử lý tốt
việc nhận dạng các loại đồng xu.
IV. Yêu cầu máy bán nước:
 Máy bán nước tự động áp dụng cho tất cả các loại tiền xu đang lưu hành
và tiền polyme 10000đ.
 Đảm bảo tính chính xác khi đ ếm và trả lại tiền thừa.
 Giao diện thân thiện dễ sử dụng.
 Xử lý lỗi khi có những đồng tiền biến dạng đưa vào.
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
6
MÔ HÌNH MỘT SỐ MÁY BÁN NƯỚC TỰ ĐỘNG
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
7
&3. CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA MỘT MÁY BÁN NƯỚC
Đa số các máy bán nước tự động đều có cấu tạo từ các thành phần cơ bản sau:
 Bộ xử lý trung tâm
 Nguồn cung cấp
 Các cảm biến
 Bàn phím
 Hiển thị
 Điều khiển động cơ
 Nhận dạng và tính tiền
 Đưa lon nước ra ngoài

 Trả tiền thừa
Hệ thống làm lạnh
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
8
I. Bộ xử lý trung tâm:
Để thiết kế một máy bán nước tự động tùy theo yêu cầu xử lý ở các cấp độ khác
nhau mà ta có thể chọn bộ xử lý cho phù hợp. Nếu như chỉ nhận dạng tiền xu
đơn giản thì có thể sử dụng Vi điều khiển 8 bit, PLC nhưng n ếu như muốn nhận
dạng tiền Polyme hay các tác v ụ xử lý ảnh thì phải cần sử dụng các bộ máy tính
nhúng với lõi là các Vi xử lý 32 bit đầy sức mạnh. Sau đây là một số đặc điểm
cơ bản của một số bộ xử lý có thể áp dụng.
1. Vi điều khiển:
Vi điều khiển như một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó
thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực
chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành
thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) k ết hợp với các
khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun bi ến đổi số sang
tương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xây
dựng bởi các chíp và mạch ngoài.
Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó
xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi
sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động,
v.v.
Hầu hết các vi điều khiển ngày nay được xây dựng dựa trên kiến trúc
Harvard, kiến trúc này định nghĩa bốn thành phần cần thiết của một hệ thống
nhúng. Những thành phần này là lõi CPU, b ộ nhớ chương trình (thông
thường là ROM hoặc bộ nhớ Flash), bộ nhớ dữ liệu (RAM), một hoặc vài bộ
định thời và các cổng vào/ra để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và các môi
trường bên ngoài - tất cả các khối này được thiết kế trong một vi mạch tích
hợp. Vi điều khiển khác với các bộ vi xử lý đa năng ở chỗ là nó có thể hoạt

động chỉ với vài vi mạch hỗ trợ bên ngoài.
Các vi điều khiển thông dụng
 Họ vi điều khiển Atmel
o Dòng Atmel AT91 (Ki ến trúc ARM THUMB)
o Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway design)
o Dòng Atmel AT89 (Ki ến trúc Intel 8051/MCS51)
o Dòng MARC4
 Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor. Từ năm 2004, những vi điều
khiển này được phát triển và tung ra thị trường bởi Motorola.
o Dòng 8-bit
 68HC05 (CPU05)
 68HC08 (CPU08)
 68HC11 (CPU11)
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
9
o Dòng 16-bit
 68HC12 (CPU12)
 68HC16 (CPU16)
 Freescale DSP56800 (DSPcontroller)
o Dòng 32-bit
 Freescale 683XX (CPU32)
 MPC500
 MPC 860 (PowerQUICC)
 MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)
 Họ vi điều khiển Microchip
o 12-bit instruction PIC
o 14-bit instruction PIC
o PIC16F84
o 16-bit instruction PIC
 Họ vi điều khiển National Semiconductor

o COP8
o CR16
 Họ vi điều khiển Philips Semiconductors
o LPC2000
o LPC900
o LPC700
2. PLC:
PLC viết tắt của Programmable Logic Controller , là thi ết bị điều
khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán
điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập
trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích
hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt
động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm.
+ Lập trình dể dàng , ngôn ngữ lập trình dể học .
+ Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản , sửa chữa.
+ Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình
phức tạp .
+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp .
+ Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như : máy tính , n ối
mạng , các môi Modul m ở rộng.
+ Giá cả cá thể cạnh tranh được.
Trong PLC, phần cứng CPU và chương tr ình là đơn vị cơ bản cho quá
trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực
hiện sẽ được xác định bởi một chương trình . Chương trình này được nạp sẵn
Đề tài Máy bán nước tự động GVHD: Châu Hoàng Phương
10
vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình
này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công
nghệ , ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC . Việc thay
đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dể dàng mà không

cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay .
Tất cả các PLC đều có thành phần chính là : Một bộ nhớ chương trình
RAM bên trong ( có th ể mở rộng thêm một số bộ nhớ ngoài EPROM ). M ột
bộ vi xử lý có cổng giao tiếp dùng cho việc ghép nối với PLC . Các Modul
vào/ra.Bên cạnh đó, một bộ PLC hoàn chỉnh còn đi kèm thêm một đơn vị lập
trình bằng tay hay bằng máy tính. Hầu hết các đơn vị lập trình đơn giản đều
có đủ RAM để chứa đựng chương trình dưới dạng hoàn thiện hay bổ sung .
Nếu đơn vị lập trình là đơn vị xách tay , RAM thư ờng là loại CMOS có pin
dự phòng, chỉ khi nào chương trình đã được kiểm tra và sẳn sàng sử dụng thì
nó mới truyền sang bộ nhớ PLC . Đối với các PLC lớn thường lập trình trên
máy tính nhằm hổ trợ cho việc viết, đọc và kiểm tra chương trình . Các đơn
vị lập trình nối với PLC qua cổng RS232, RS422, RS458, …
3. Máy tính nhúng:
Chiếc máy tính nhúng UNO -1019 được sử dụng tập lệnh rút gọn
(RISC), với thiết kế nhỏ nhẹ, chắc chắn và mạnh mẽ phù hợp lắp đặt ở nơi có
không gian hạn chế như ở máy bán hàng tự động và có điều kiện làm việc
chịu nóng ẩm cao. UNO-1019 xử dụng bộ vi xử lý Intel® XScale PXA -255
200 MHZ và được trang bị tới 2 cổng Ethernet tốc độ cao, 4 cổng truyền
thông nối tiếp (RS232/422/485), 4 đ ầu vào/ra số cho phép kết nối tới nhiều
thiết bị ngoại vi khác như sensor nh ận dạng tiền và đếm tiền, bộ phận chấp
hành, thiết bị cảnh báo, thiết bị giám sát v.v, Thiết bị cũng được tích hợp sẵn
hệ điều hành nhúng Windows CE.NET trong th ẻ nhớ công nghiệp chuẩn
Type I/II. Việc sử dụng bộ xử lý nhỏ gọn như UNO-1019 có thể mở rộng
được dung tích thùng ch ứa sản phẩm của dịch vụ.
Máy tính nhúng STECH ARM9SSBC s ử dụng bộ vi điều khiển
AT91RM9200 của hãng Atmel, kiến trúc ARM (Advanced RISC Machines),
tiêu thụ năng lượng ít, hoạt động ở tốc độ 200MIPS (200 triệu lệnh mỗi giây)
không cần tản nhiệt, có đầy đủ tính năng của một máy tính trong 1 IC tích
hợp: bộ vi xử lý, các cổng v ào ra: ethernet, usart...B ộ máy tính nhúng
STECH ARM9SSBC đư ợc thiết kế dành cho nhà phát triển phần mềm trên

ARM, các cổng DBGU và JTAG hỗ trợ debug. Ngo ài Flash nội của
AT91RM9200, flash 32Mb cho phép lưu tr ữ các phần mềm dung l ượng vừa,
cổng USB kết nối với thiết bị l ưu trữ USB cho phép lưu hệ điều hành và các
phần mềm ứng dụng lớn.