He thong giam sat suc khoe thong minh

Đây là một trong những đồ án rất hay về ứng dụng IoT(internet of thing) vào trong thực tế để đo nhịp tim, đo huyết áp, đo đường huyết và thân nhiệt của từng người. Ứng dụng này được sử dụng phổ biến trong y tế, dùng để bác sĩ theo dõi bệnh nhân từ xa. Dữ liệu thu nhận được báo về bằng smartphone và một web server cho bác sĩ biết về tình hình của bệnh nhân cụ thể. Mình đã đính kèm full code, các bạn hoàn toàn có thể tham khảo và phát triển thêm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪNLỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, chúng tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên, TS Phan Văn Ca, trong thời gian qua đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp Những lời nhận xét, góp ý và hướng dẫn của thầy đã giúp chúng tôi có một định hướng đúng trong quá trình thực hiện đề tài, giúp chúng tôi thấy được những ưu, khuyết điểm của đề tài và từng bước khắc phục để ngày một tốt hơn.

Đồng thời chúng tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ tinh thần trong suốt quá trình học tập và luận án tốt nghiệp.

Bên cạnh đó, chúng tôi muốn nói lời cảm ơn đến những giáo viên, giảng viên đã đứng trên bục giảng truyền đạt kinh nghiệm, kiến thức trong suốt những năm học đã qua.

Một lần nữa, chúng tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ, thầy cô và bạn bè, những người luôn ở cạnh, giúp đỡ và cho phép chúng tôi có thời gian để hoàn thành luận án này.

Ngày 27 tháng 6 năm 2016

Nhóm thực hiện

TÓM TẮT

Quyển luận án này gồm 5 chương, thể hiện đầy đủ quá trình nghiên cứu và thicông “Hệ thống giám sát sức khỏe thông minh” Với tính thương mại được tính đến,chúng tôi đã thiết kế một hệ thống hoàn chỉnh và hoàn toàn có thể phát triển trên thựctế

Hệ thống gồm một thiết bị đeo tay có khả năng thu thập các giá trị nhịp tim vàthân nhiệt của người đeo, đồng thời có thể thu thập các thông số đường huyết và huyết

áp bằng các giao tiếp với hai máy đo rời Hai máy đo là máy đo huyết áp cầm tay vàmáy đo đường huyết cầm tay, đây là những thiết bị có sẵn trên thị trường Sau khi thuthập, các thông số sẽ được gửi qua kết nối WiFi tới Web Server lưu trữ Một ứng dụngtrên hệ điều hành Android truy cập liên tục để cập nhật các giá trị này cho người dùngtheo dõi Hệ thống còn có một Web Application cho phép liên kết đến Server giúp bác

sĩ theo dõi bênh nhân từ xa và đưa ra các chuẩn đoán hay cảnh báo Mục đích WebApplication này được thiết kế là dành cho các bên dịch vụ theo dõi y tế

Mục tiêu của luận án đặt ra đã được hoàn thành tốt, bên cạnh đó chúng tôi còn tíchlũy thêm được một số kinh nghiệm về lập trình web và lập trình android Chúng tôi có

cơ hội ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn để xây dựng một hệ thống

“Internet of Things” đơn giản

MỤC LỤC

MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum

GPIO General-Purpose Input/Output

HTTP Hypertext Transfer Protocol

IDE Integrated Development Environment

MCU Microcontroller

OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing

PC Personal Computer

PCB Printed Circuit Board

SSID Service Set Identifier

UART Universal Asynchronous Receiver/TransmitterWLAN Wireless Local Area Network

WPA Wireless Protected Area

Các phương pháp theo dõi chuẩn đoán bệnh theo phương pháp truyền thốngđang tỏ ra tốn kém và kém hiệu quả Do sự gia tăng nhu cầu làm quá tải cáctrung tâm y tế, thời gian chuẩn đoán bệnh cũng tăng theo Mặt khác, phươngpháp truyền thống cũng hạn chế sự truy cập của người dùng tới dữ liệu bệnh áncủa họ [1].

Từ những nhược điểm trên, các hệ thống chăm sóc sức khỏe hiện đại hơnđang được phát triển thay thế Các thiết bị giám sát sức khỏe thông minh nhỏ gọnđược mang bên người có thể gửi các thông số sức khỏe liên tục về cho bác sĩ Từ

đó bác sĩ có thể theo dõi dấu hiệu và chuẩn đoán sớm các bệnh Với sự ra đời củađiện thoại thông minh và máy tính bảng, người dùng và người thân cũng có khảnăng truy cập các dữ liệu này một các dễ dàng

Các hệ thống hiện đại này có khả năng liên kết không dây giữa các thành

phần với nhau theo một xu hướng mới là Internet of Things Internet of Things

(IoT) là một xu hướng công nghệ mới mẻ, được nghiên cứu và phát triển rầm rộtrong thời gian gần đây do sự phát triển nhanh chóng của mạng Internet cũng nhưcông nghệ tích hợp, kết nối không dây… [2] Với sự giúp đỡ của IoT, chúng ta

có thể kết nối bất cứ điều gì, truy cập từ bất cứ nơi nào và bất cứ lúc nào, có khả

năng truy cập vào bất kỳ dịch vụ và thông tin về đối tượng nào [3] Hàng loạtnhững triển lãm công nghệ, hội thảo khoa học được tổ chức xoay quanh vấn đềquảng bá sản phẩm công nghệ IoT, hệ sinh thái khởi nghiệp IoT… Đây hứa hẹn

sẽ là một cuộc cách mạng mới trong tương lai, đem đếm sự thay đổi mạnh mẽtrong nhiều lĩnh vực của cuộc sống

1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

Trong bối cảnh tình hình nghiên cứu khoa học và ứng dụng khoa học côngnghệ vào cuộc sống tại nước ta còn chậm khá nhiều so với các nước trong khuvực và trên thế giới Rất nhiều các thiết bị y tế đều được nhập về từ nước ngoài,các nghiên cứu về y tế, y tế thông minh, y tế viễn thông rất hiếm gặp tại nước tahiện nay Tuy nhiên, trình trạng này đang được cải thiện dần, tại một số trườngđại học và bệnh viện, y tế thông minh và các thiết bị y tế đã và đang nhận đượcmột cái nhìn chủ động hơn trong nghiên cứu và ứng dụng Điển hình như khoa

Kỹ Thuật Y Sinh của trường đại học Quốc Tế - Đại học Quốc Gia Thành Phố HồChí Minh đang đầu tư và phát triển các sản phẩm y tế thông minh, y tế viễnthông Khoa đã cho ra nhiều sản phẩm khá hay và độc đáo như: máy đo điện tim,đường huyết, máy đo huyết áp tự động đo, tự động gửi kết quả tới email, trangmạng cá nhân hay bác sĩ

Trên thế giới, có rất nhiều bài báo khoa học liên quan đến đề tài y tế thông

minh, điển hình như đề tài Wearable Sensors: Opportunities and Challenges for Low-Cost Health Care [4] nghiên cứu một hệ thống có khả năng năng đeo được,

đo cường độ hoạt cơ thể và lượng oxy trong máu Các cảm biến gửi các thông số

đo được về một thiết bị đeo ở tai bằng kết nối không dây Zigbee, sau đó thiết bịnày giao tiếp Bluetooth với điện thoại thông minh và gửi dữ liệu lên Internet.Một máy tính từ xa có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu và xem được dữ liệu cáccảm biến

Hình 1.1: Một số hình ảnh của đề tài [4]

Hệ thống tuy có nhược điểm là kết nối các thành phần còn phức tạp nhưng vấn

đề về tối ưu năng lượng và giá thành thấp là những ưu điểm

Đề tài A Fuzzy approach for provisioning Intelligent Health-care system in Smart City [1] nghiên cứu một hệ thống giúp người bệnnh có thể theo dõi sức

khỏe tại nhà bằng một thiết bị có khả năng đọc các cảm biến sức khỏe, chuẩnđoán bệnh và gửi cảnh báo tới các dịch vụ theo dõi y tế

Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống trong đề tài [1]

Các cảm biến được sử dụng trong đề tài trên gồm có cảm biến đo oxy trong máuSPO2, cảm biến đo điện tim ECG, cảm biến đo nhịp thở, cảm biến thân nhiệt,máy đo đường huyết, máy đo huyết áp, cảm biến vị trí cơ thể, cảm biến độ dẫnđiện ở da, cảm biến đo điện cơ EMG

Hình 1.3: Một số hình ảnh của đề tài [1]

Ưu điểm nổi bật của đề tài là khả năng chuẩn đoán bệnh nhờ vào các luật và cáchiểu biết cơ bản Các luật này được xây dựng phức tạp từ các chuyên gia và bác

sĩ, giúp cho hệ thống đáng tin cậy hơn Tuy nhiên các luật này mới mới chỉ ápdụng trong chuẩn đoán về tim mạch và người dùng cần các kiến thức kỹ thuật cơbản để có thể sữ dụng cũng là những nhược điểm của đề tài

Trên thị trường, các thiết bị đeo tay thông minh đang dần được phổ biến,chúng vừa có chức năng giám sát sức khỏe vừa là đồng hồ thông minh Có thể kểtới các thiết bị đeo của hãng Misfit, Pebble, BodyGuarian, Aple…Các thiết bịnày được các công ty lớn đầu tư rất kỹ nên chúng có các chức năng rất đa dạng

và các ưu điểm của các thiết bị này cũng rất nhiều Hình dạng đẹp mắt, hỗ trợnhiều chế độ, thiết bị đeo có màn hình và các tiện ích kết hợp với điện thoạithông minh Bên cạnh đó cũng tồn tại các nhược điểm như tiêu chí về y tế khôngđược đặt cao, các thiết bị trên thường kết nối xoay quanh điện thoại thông minhchủ yếu là Bluetooth, không được kết nối trực tiếp tới Internet, luôn kí sinh vớiđiện thoại, chỉ có các chức năng giám sát cơ bản về sức khỏe thân nhiệt, nhịptim, nồng độ oxy trong máu, cường độ hoạt động, bước chân và giá thành thườngrất cao

1.3 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.3.1 Mục tiêu đề tài

Bắt kịp với xu hướng công nghệ mới chúng tôi đã chọn đề tài Hệ thống

giám sát sức khỏe thông minh để thực hiện trong luận án Mục tiêu là thiết kế và

thi công một hệ thống bao gồm thiết bị đeo đo các giá trị thân nhiệt, nhịp tim,đường huyết và huyết áp, sever web lưu trữ dữ liệu, web application quản língười dùng và một ứng dụng trên điện thoại hệ điều hành Android giám sát dữliệu cảm biến

1.3.2 Nội dung nghiên cứu

Cụ thể, các thông số người dùng được đo từ thiết bị đeo liên tục cập nhậtcảm biến lên server bằng kết nối Wifi, sau đó dữ liệu thô sẽ được xử lý và lưu trữ

server giám sát bệnh nhân Từ các số liệu được cung cấp bác sĩ có thể đưa ra lờikhuyên cũng như phát hiện kịp thời một số loại bệnh mà bệnh nhân có thể mắcphải Phần mềm trên điện thoại có chức năng hiển thị các thông số sức khỏe liêntục và hiển thị dạng biểu đồ theo thời gian các giá trị đã đo được trước đó Cáchhiển thị trực quan này giúp người sử dụng dễ dàng nhận thấy sự thay đổi về sứckhỏe của bản thân trong thời gian dài, giúp họ có những điều chỉnh phù hợptrong chế độ luyện tập nghỉ ngơi để có một sức khỏe tốt.

Đề tài hướng đến thiết kế thiết bị đeo tay có thể kết nối với Internet màkhông cần ký sinh với điện thoại thông minh như các thiết bị đeo tay thườngthấy Phần mềm trên hệ điều hành Android cũng sẽ có tính năng mở rộng chobạn bè người thân có thể theo dõi các thông số sức khỏe của người sử dụng thiết

bị đeo Bên cạnh đó Web application dành cho bác sĩ cũng là một điểm mới trong

đề tài

1.4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Nội dung quyển đồ án được thể hiện trong 5 chương

Chương 1 Giới thiệu

Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu

Chương 2 Cơ sở lý thuyết

Chương này tóm tắt các lý thuyết liên quan cũng như giới thiệu các linhkiện được sử dụng trong đề tài

Chương 3 Thiết kế hệ thống

Trình bày chi tiết cách thiết kế từng thành phần trong hệ thống gồm thiết

bị đeo tay, ứng dụng Android, Web Aplication và Web Server

Chương 4 Kết quả và thảo luận

Quá trình thực hiện từ các thiết kế ở chương 3 sẽ được thể hiện cụ thể ởchương này Đồng thời rút ra nhận xét về các kết quả đạt được

Chương 5 Kết luận và hướng phát triển

Trình bày ngắn gọn kết quả của vấn đề đã đặt ra từ ban đầu cũng nhưhướng phát triển cho đề tài trong tương lai

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 GIỚI THIỆU VỀ WI-FI

Wi-Fi là một công nghệ cho phép các thiết bị điện tử để kết nối vớimột mạng LAN không dây (WLAN), chủ yếu là sử dụng băng tần 2,4GHz và5GHz Một WLAN thường có mật khẩu bảo vệ, cho phép bất kỳ thiết bị trongphạm vi của nó có thể truy cập vào các nguồn tài nguyên của mạng WLAN.Thiết bị có thể sử dụng công nghệ Wi-Fi bao gồm máy tính cá nhân, máychơi game, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số, máy tính bảng và máynghe nhạc kỹ thuật số Thiết bị tương thích Wi-Fi có thể kết nối với Internetthông qua một mạng WLAN và một điểm truy cập không dây Một điểm truycập như vậy (hotspot ) có phạm vi khoảng 20 mét trong nhà và lớn hơn ở ngoàitrời

Kết nối Wi-Fi kém an toàn hơn so với kết nối có dây như Ethernet vì khôngcần đến một kết nối vật lý Các trang web có sử dụng TLS thì an toàn, nhưng nếutruy cập Internet không được mã hóa có thể dễ dàng được phát hiện bởi những kẻxâm nhập Do đó, Wi-Fi đã sinh ra các mã hóa công nghệ khác nhau Mã hóa đầutiên là WEP đã được chứng minh dễ dàng bị qua mặt Các giao thức chất lượngcao (WPA, WPA2) đã được sinh ra sau đó có chất lượng tốt hơn

Chuẩn 802.11 được định nghĩa thông qua các đặc tả của WLAN Nó địnhnghĩa các giao diện giữa các client và trạm phát hoặc giữa hai client với nhau

Có vài đặc tả trong họ 802.11 như sau:

• 802.11 - Cho phép truyền dẫn 1 hoặc 2 Mbps sử dụng tần số 2.4 GHz củatrải phố nhảy tần (FHSS) hoặc trải phổ trực tiếp (DSSS)

• 802.11a - Là chuẩn mở rộng của 802.11 gắn với mạng LAN và có tốc độcao đến 54 Mbps trong dải tần 5 GHz Chuẩn 802.11a triển khai dựa trên

mã hóa trải phổ trực giao(OFDM)

• 802.11b - Là sự mở rộng tốc độ cao của chuẩn 802.11 cho tốc độ truyềndẫn đến 11 Mbps ở dải tần 2.4 GHz Đặc tả 802.11b sử dụng trải phổ trựctiếp (DSSS)

• 802.11g - Truyền dẫn tốc độ lên đến 54Mbps trong tần số 2.4 GHz sửdụng mã hóa trải phổ trực giao (OFDM)

• 802.11n – Tốc độ truyền dẫn 72Mbps đối với băng tần 2.4GHz và150Mbps đối với băng tần 5GHz Sử dụng điều chế MIMO-OFDM

Ngoài ra còn một số chuẩn không được đề cập ở đây là 802.11ac, 802.11ad

2.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ LẬP TRÌNH WEB

2.2.1 Ngôn ngữ lập trình web PHP và các thành phần bổ trợ

2.2.1.1 Giới thiệu PHP

Hiện nay có rất nhiều ngôn ngữ lập trình web, trong đó có thể kể đến cácngôn ngữ nổi tiếng như PHP, Perl, Ruby, Python, ASP.net… Các ngôn ngữlập trình kể trên đều có vị thế riêng trong lĩnh vực thiết kế web, nổi bật trong

số đó, PHP là một ngôn ngữ lập trình mã nguồn mở, với cộng đồng hỗ trợmạnh mẽ ở khắp mọi nơi trên thế giới Việc tìm hiểu ngôn ngữ lập trình nàygiúp tiết kiệm thời gian và chi phí một cách đáng kể, kèm theo đó đây là ngônngữ lập trình web mạnh mẽ và thông dụng nhất hiện nay

Để bắt đầu với phần thiết kế web server, việc tìm hiểu sơ qua về ngôn ngữlập trình được sử dụng là điều cần thiết, sau đây là một số thông tin về ngônngữ lập trình PHP:

• PHP là viết tắt hồi quy của "Hypertext Preprocessor", là một ngôn ngữ lậptrình kịch bản được chạy ở phía server nhằm sinh ra mã html trênclient PHP đã trải qua rất nhiều phiên bản và được tối ưu hóa cho các ứngdụng web, với cách viết mã rõ rãng, tốc độ nhanh, dễ học nên PHP đã trởthành một ngôn ngữ lập trình web rất phổ biến và được ưa chuộng

• PHP chạy trên môi trường Webserver và lưu trữ dữ liệu thông qua hệ quảntrị cơ sở dữ liệu nên PHP thường đi kèm với Apache, MySQL và hệ điềuhành Linux (LAMP).

• Apache là một phần mềm web server có nhiệm vụ tiếp nhận request từtrình duyệt người dùng sau đó chuyển giao cho PHP xử lý và gửi trả lạicho trình duyệt

• MySQL cũng tương tự như các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác (Postgress,Oracle, SQL server ) đóng vai trò là nơi lưu trữ và truy vấn dữ liệu

• Linux: Hệ điều hành mã nguồn mở được sử dụng rất rộng rãi cho cácwebserver Thông thường các phiên bản được sử dụng nhiều nhất làRedHat Enterprise Linux, Ubuntu

Khi người sử dụng gọi trang PHP, Web Server sẽ triệu gọi PHP Engine đểthông dịch dịch trang PHP và trả kết quả cho người dùng như hình bên dưới

Hình 2.4: Nguyên lý hoạt động của PHP Engine 2.2.1.2 Giới thiệu HTTP

Trong toàn bộ quá trình, dữ liệu được client gửi tới web server thông qua HTTP request và được server trả lời lại thông qua các HTTP response Đây là hailoại thông điệp của giao thức HTTP cho phép client và server có thể giao tiếp được với nhau

Thông tin trong một HTTP request bao gồm: request url, header, body (phầnbody có thể rỗng) Các method được hỗ trợ trong một HTTP request bao gồm:

• GET: phương thức hay dùng để lấy tài nguyên từ URL truy vấn Khi truy vấndùng phương thức này thì các tham số sẽ được nối thẳng vào URL Phươngthức GET không có phần thân hay phần thân rỗng Phương thức này có nhiềuhạn chế như việc bảo mật thông tin kém vì dữ liệu được hiển thị ngay trongURL, độ dài dữ liệu hạn chế (tối đa là 1024 byte)

• HEAD: lấy phần đầu của truy vấn, tức thông tin về tài nguyên

• POST: gửi dữ liệu với độ dài không giới hạn tới web server Khác vớiphương thức GET, phương thức POST dùng phần thân của câu truy vấn gửi

dữ liệu lên web server

• PUT: dùng để chỉ định thay thế hay upload một file…lên web server theoURL cung cấp

• DELETE: xoá tài nguyên ở máy chủ được định vị bởi URL

• OPTIONS: trả về các phương thức mà server cung cấp cho một URL xácđịnh

• TRACE: trả về thông tin truy vấn mà máy chủ nhận được Phương thức nàycho phép theo dõi một truy vấn để xem có những thay đổi hay thêm vào nàonếu có do nhưng máy chủ chung gian (intermidate server) thực hiện

Thiết bị đeo tay theo dõi sức khỏe trong đề tài sử dụng phương thức POST đểtruyền tải dữ liệu với server, dữ liệu được nhóm lại với nhau kèm theo các tag vàmột số thông tin như: tên host, kiểu mã hóa, ngôn ngữ, độ dài dữ liệu … Mộtchuỗi Hearder HTTP request có dạng như sau:

Connection: Keep-Alive

2.2.1.3 Giới thiệu JSON

Để thuận tiện cho việc truyền tải dữ liệu từ Web server xuống ứng dụng điện thoại, nhóm có sử dụng thêm một dạng dữ liệu khác là JSON Đây là một dạng

dữ liệu tuân theo một quy luật nhất định mà hầu hết các ngôn ngữ lập trình hiện nay đều có thể đọc được, dữ liệu có thể sử dụng lưu nó vào một file, một record trong CSDL rất dễ dàng.JSON có định dạng đơn giản, dễ dàng sử dụng và truy vấn hơn XML rất nhiều nên tính ứng dụng của nó hiện nay rất là phổ biến

Cú pháp của JSON rất đơn giản là mỗi thông tin dữ liệu sẽ có 2 phần đó

là key và value, điều này tương ứng trong CSDL là tên field và giá trị của nó ở

một record nào đó Chính vì sự thuận tiện này, khi truyền tải dữ liệu từ web server xuống ứng dụng trên điện thoại, có thể dễ dàng lấy được dữ liệu và lưu trữlại vào cơ sở dữ liệu

2.2.2 Giới thiệu về HTML

HTML là viết tắt của từ “Hyper Text Markup Language”, ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản này chỉ rõ một trang Web sẽ được hiển thị như thế nào trong một trình duyệt HTML không phải là ngôn ngữ lập trình, đây là ngôn ngữ đánh dấu (markup language), bao gồm tập hợp của một nhóm các thẻ đánh dấu (các tag) để

mô tả trang web Một tài liệu html tạo thành một mã nguồn của trang Web Khi được xem trên trình soạn thảo, tài liệu này là một chuỗi các thẻ và các phần tử,

mà chúng xác định trang web hiển thị như thế nào Trình duyệt đọc các file có đuôi htm hay html và hiển thị trang web đó theo các lệnh có trong đó Tất cả cáctrang web dù xử lý phức tạp đến đâu đều phải trả về dưới dạng mã nguồn HTML

để trình duyệt có thể hiểu và hiển thị lên được

Cấu trúc của một tài liệu HTML bao gồm 3 thành phần cơ bản:

• Phần html: Mọi tài liệu html phải bắt đầu bằng thẻ mở html <html> và kết thúc bằng thẻ đóng html </html> Thẻ html báo cho trình duyệt biết nội dung giữa hai thẻ này là một tài liệu html

• Phần tiêu đề: Phần tiêu đề bắt đầu bằng thẻ <head> và kết thúc bởi thẻ

</head> Phần này chứa tiêu đề mà được hiển thị trên thanh điều hướng của trang Web Tiêu đề nằm trong thẻ title, bắt đầu bằng thẻ <title> và kết thúc là thẻ </title> Tiêu đề là phần khá quan trọng Khi người dùng tìm kiếm thông tin, tiêu đề của trang Web cung cấp từ khóa chính yếu cho việc tìm kiếm

• Phần thân: phần này nằm sau phần tiêu đề Phần thân bao gồm văn bản, hình ảnh và các liên kết hiển thị trên trang web Phần thân bắt đầu bằng thẻ <body> và kết thúc bằng thẻ </body>

HTML được tạo thành từ rất nhiều các thẻ khác nhau, các thẻ này ghép nối với nhau để tạo thành một trang web hoàn chỉnh Một trang web được thiết kế thường bao gồm các loại thẻ thông dụng: thẻ tiêu đề (heading) gồm 6 loại từ thẻ h1 đến h6, thẻ đoạn văn (paragraph) và các loại thẻ định dạng văn bản khác.Trong nội dung đề tài, nhóm thực hiện đã sử dụng kết hợp ngôn ngữ lập trình PHP và HTML để thiết kế Web Application dành cho bác sĩ, cũng như thiết kế Web server cho toàn bộ hệ thống

2.3 GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID

2.3.1 Sự ra đời của hệ điều hành Android

Android là tên gọi của một hệ điều hành mã nguồn mở dựa trên nhân Linux,ban đầu được Google xây dựng dành cho các thiết bị di động nhưng hiện tại đãvươn ra TV, HD Player, Tablet…) Khởi đầu, Android được phát triển bởi công

ty cùng tên, sau này được Google mua lại nhằm cạnh tranh với RIM và sau đó làApple Hiện tại, đây là nền tảng có mức tăng trưởng nhanh và cũng là hệ điềuhành có thị phần lớn nhất Với bản chất là hệ điều hành mã nguồn mở, Androidhoàn toàn thích hợp cho mục đích nghiên cứu, học tập của sinh viên và nhân lựccông nghệ thông tin Đó chính là lý do Android được chọn để hoàn thành đồ ánnày

Lịch sử phiên bản của hệ điều hànhdi độngAndroid bắt đầu với bảnAndroid beta vào tháng 11/2007 Phiên bản thương mại đầu tiên, Android 1.0,

được phát hành vào tháng 9/2008 Android đang được phát triển bởi Google vàOpen Handset Alliance (OHA), và đã có một số bản cập nhật cho hệ điều hànhnày kể từ khi ra mắt.

Từ tháng 4/2009, phiên bản Android được phát triển dưới tên mã là chủ đề

về bánh kẹo và phát hành theo thứ tự bảng chữ cái: Cupcake (1.5), Donut (1.6),Eclair (2.0–2.1), Froyo (2.2–2.2.3), Gingerbread (2.3–2.3.7), Honeycomb (3.0–3.2.6), Ice Cream Sandwich (4.0–4.0.4), Jelly Bean (4.1–4.3), KitKat (4.4),Lollipop (5.0-5.1.1) Vào 3/9/2013, Google công bố rằng 1 tỉ thiết bị đã đượckích hoạt hiện sử dụng Android OS trên toàn cầu

2.3.2 Công cụ và phần mềm sử dụng

Cùng với xu hướng phát triển của thị trường smartphone và đặc biệt làsmartphone đang chạy hệ điều hành Android Android được khá nhiều các công

ty lớn, nhỏ, cũng như các tổ chức, cá nhân quan tâm phát triển Các bộ công cụ

hỗ trợ lần lượt được ra đời, có thể kể đến như: Netbean IDE, Eclipse, đặc biệt làAndroid Studio Android Studio là một IDE (Intergrated DevelopmentEnvironment) được Google xây dựng và cung cấp miễn phí cho các nhà pháttriển ứng dụng Android Android studio dựa vào IntelliJ IDEA, là một IDE tốtnhất cho Java hiện nay Do đó Android Studio sẽ là môi trường phát triển ứngdụng tốt nhất cho Android Hiện nay android studio IDE đã ra đến phiên bản 2.1,với nhiều tính năng hữu ích được cập nhật so với các phiên bản android trước đó.Qua quá trình tìm hiểu, chúng tôi đồ án quyết định sử dụng Android StudioIDE để xây dựng ứng dụng cho điện thoại di động

2.4 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

2.4.1 Chip ESP8266

Hình 2.5: Module chip ESP8266

Chip ESP8266 là thành phần quan trọng nhất trong khối thiết bị đo, nhiệm

vụ của nó là thu thập giá trị của các cảm biến, chuyển đổi giá trị đo thành các

số liệu tương ứng Ngoài ra Chip còn đóng vai trò liên kết với các thiết bị rời,khi nhận thấy có sự kết nối từ các thiết bị rời, chip sẽ đọc dữ liệu được gửi lên

từ các thiết bị đó Dữ liệu sau khi được xử lí sẽ được chip trực tiếp gửi lênWeb server qua mạng Internet (sử dụng kết nối WiFi) Sau đây là các đặcđiểm nổi bật về Chip ESP8266:

• Giới thiệu tổng quan về Chip ESP8266

 Chip ESP8266 có giá thành rẻ và được đánh giá rất cao cho các ứng dụngliên quan đến Internet và Wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sửdụng thay thế cho các module RF khác

 ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thếgiới kết nối mới, thế giới Internet of thing (IoT) Nó cung cấp một giảipháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữcác ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từmột bộ xử lý ứng dụng

 ESP8266 có tốc độ xử lý và khả năng lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó đượctích hợp với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thểkhác thông qua GPIOs với một chi phí tối thiểu và một PCB tối thiểu

• Tính năng của Chip

 Tích hợp bộ xử lý RISC 32bit, bộ xử lý với tốc độ lên tới 80MHz, 64KB

bộ nhớ lệnh RAM, 96KB bộ nhớ dữ liệu RAM

 Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n wifi, hỗ trợ bảo mật WEP hoặc WPA/WPA2 vàmạng mở

 Có bộ chuyển đổi ADC 10 bit

 16 chân GPIO với mức điện áp ra 0-3.3V

• Thông số kỹ thuật

 Tương thích các chuẩn Wifi : 802.11 b/g/n

 Hỗ trợ: Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP

 Tích hợp TCP/IP protocol stack

 Tích hợp bộ nhân tần, ổn áp, quản lý nguồn

 Trong chế độ 802.11b công suất phát lên tới +25dBm

 Công suất tiêu thụ trạng thái nghỉ < 10µA

 Thời gian đánh thức CPU < 2ms

 Công suất tiêu thụ ở chế độ standby < 1.0mW

• Công cụ và ngôn ngữ lập trình

 Chip ESP có thể giao tiếp với các module bên ngoài qua các chân giaotiếp UART với tốc độ cao Chip hỗ trợ giao tiếp qua tập lệnh AT hoặcngôn ngữ lập trình LUA

 Khi giao tiếp qua tập lệnh AT, ta cần một MCU thực hiện nhiệm vụ giaotiếp với chip, tất cả các lệnh thiết lập và điều khiển sẽ được gửi từ MCU

và đưa tới chip để thực hiện Sử dụng tập lệnh AT khá dễ dàng, tuy vậy dophải sử dụng thêm MCU nên mạch sẽ tăng diện tích và giá thành Đây lànhững nhược điểm lớn khi thiết kế thiết bị đeo tay

 Khi sử dụng ngôn ngữ LUA cần Flash lại bộ nhớ và nạp lại firmware choChip Chip sau khi đã được load firmware ngôn ngữ LUA sẽ không cầnMCU bên ngoài để điều khiển mà vẫn thực hiên được đầy đủ các chứcnăng Qua quá trình tìm hiểu và phân tích, trong khuôn khổ đề tài này,nhóm thực hiện đồ án quyết định sử dụng ngôn ngữ lập trình LUA để lậptrình cho Chip

2.4.2 Cảm biến thân nhiệt

Cảm biến thân nhiệt chúng tôi sử dụng trong thiết bị đeo là một điên trở nhiệtNTC-MF52-103 Với yêu cầu thiết kế một sản phẩm đeo tay nhỏ gọn thì việc sửdụng điện trở nhiệt là một lựa chọn phù hợp Trên thực tế, điện trở nhiệt cũngđược sử dụng trong hầu hết các thiết bị đo thân nhiệt điện tử

Hình 2.6: Cảm biến thân nhiệt

2.4.3 Module cảm biến nhịp tim

Nhịp tim là một thông số hàng đầu về sức khỏe tim mạch, việc theo dõi nhịptim liên tục có thể giúp chuẩn đoán các bệnh về tim mạch hoặc đánh giá hiệu quảcủa các phương pháp điều trị, luyện tập Trước đây, cảm biến nhịp tim thườngchỉ xuất hiện trong các thiết bị đắt tiền như: máy đo trong bệnh viện, các trungtâm nghiên cứu hoặc các máy chạy bộ đắt tiền Ngày nay với sự phát triển củacông nghệ, các thiết bị cảm biến nhịp tim đã không còn quá xa vời đối với chúng

ta Trong khuôn khổ luận văn, nhóm thực hiện đề tài chọn sử dụng module cảmbiến nhịp tim để đo nhịp tim của người sử dụng

Hình 2.7: Cảm biến nhịp tim

Thông số kỹ thuật của module cảm biến nhịp tim

Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý của module cảm biến nhịp tim từ nhà sản xuất

Phương pháp đo nhịp tim được sử dụng trong module là phương pháp phản

xạ ánh sáng Ở đây, ánh sáng của LED xanh lá được sử dụng kết hợp với cảm biến quang để đo sự biến thiên của lưu lượng hồng cầu trong động mạch Khi tim

co bóp, lưu lượng hồng cầu qua động mạch sẽ thay đổi, tần số thay đổi này đồng

bộ với nhịp tim Hồng cầu hấp thụ ánh sáng xanh rất tốt, tận dụng điều này khi chiếu một chùm ánh áng xanh tới, sự biến thiên của mật độ hồng cầu sẽ làm biến thiên sự hấp thụ ánh xanh đồng thời biến thiên lượng ánh sáng phản xạ lại Cảm biến quang lúc này cảm nhận sự thay đổi ánh sáng phản xạ lại và trả về kết quả làđiện áp ngõ ra cảm biến thay đổi theo đúng tần số nhịp tim

2.4.4 Máy đo huyết áp

Huyết áp là một thông số vô cùng quan trọng trong theo dõi sức khỏe, việcphát hiện kịp thời các bệnh về huyết áp như huyết áp cao, huyết áp thấp giúpngười sử dụng hạn chế được những căn bệnh nguy hiểm

Ngoài việc theo dõi huyết áp tức thời, việc theo dõi huyết áp của người sử

lưu trữ, ta có thể thấy được sự thay đổi huyết áp của người sử dụng trong suốtthời gian đó Hướng tiếp cận này giúp ích rất nhiều trong việc chuẩn đoán cácbệnh từ sớm và đưa ra phương pháp điều trị kịp thời.

Quá trình thu thập dữ liệu từ máy đo huyết áp như sau:

Kết quả đo của máy đo huyết áp được đưa tới vi điều khiển STM8 để xử lý

và lưu trữ, khi được kết nối với thiết bị đeo tay dữ liệu được tải lên ChipESP8266, qua mạng Internet dữ liệu tiếp tục được truyền tải lên Web server Dữliệu này được cập nhật tới ứng dụng của người sử dụng dưới dạng biểu đồ hoặckết quả của lần đo gần nhất Bên cạnh đó nếu dữ liệu nhận được có sự thay đổibất thường, một thông báo kèm theo dữ liệu được đưa tới trang web của bác sĩ đểtham khảo ý kiến, tùy theo các chuẩn đoán bác sĩ có thể đưa ra lời khuyên tớingười sử dụng

Hình 2.9: Máy đo huyết áp cầm tay Rossmax được sử dụng trong đề tài

2.4.5 Máy đo đường huyết

Đường huyết là một thuật ngữ chỉ lượng đường trong máu Thông thườngđường là nguồn năng lượng chính của cơ thể, đồng thời cũng là nguồn nhiên liệucực kỳ quan trong và cần thiết cho hệ thần kinh và tổ chức não bộ Trong máuluôn có một lượng đường nhất định, nếu lượng đường này tăng hay giảm xuốngquá nhiều so với mức độ bình thường thì đây là một dấu hiệu không bình thườngcủa cơ thể

Nói chung, dù là tăng hay hạ đường huyết đều là những dấu hiệu không bìnhthường ảnh hưởng đến sức khỏe Chưa nói đến việc không được phát hiện kịpthời nhiều người bị tăng, hạ đường huyết còn đối diện với nhiều nguy cơ nguyhại đến tính mạng Cách tốt nhất để kiểm soát đường huyết đó là việc theo dõi

chỉ số đường huyết thường xuyên Việc theo dõi giúp bạn đánh giá được đườnghuyết của mình, từ đó điều chỉnh chế độ ăn uống, lối sống cho phù hợp.

Trong khuôn khổ luận án, nhóm thực hiện không có ý định tập trung vàonghiên cứu thiết kế một máy đo đường huyết riêng mà sẽ sử dụng một máy đođường huyết có sẵn trên thị trường Hiện nay có rất nhiều loại máy đo đườnghuyết khác nhau, với đủ các loại kích thước cũng như giá thành sản phẩm Quaquá trình tìm hiểu một số loại máy đo hiện có trên thị trường, chúng tôi chọn sửdụng máy đo đường huyết Clever Check TD-4230 với một số ưu điểm

• Thời gian đo ra kết quả khá nhanh (Khoảng 5S)

• Giá thành thấp

• Có hỗ trợ kết nối dữ liệu RS232

• Tài liệu tham khảo dễ dàng tra cứu, dễ sử dụng

Hình 2.10: Máy đo đường huyết cầm tay Clever Check TD-4230

Sau mỗi lần đo, kết quả được máy đưa vào bộ nhớ để lưu trữ, ta có thể xemtrực tiếp kết quả trên máy hoặc kết nối tới bằng cáp để tải dữ liệu xuống máy

tính Để lấy dữ liệu trực tiếp từ máy đo đường huyết đưa vào Hệ thống giám sát sức khỏe thông minh mà không cần thông qua phần mềm giao tiếp trên máy tính,

ta cần thực hiện:

• Chuyển đổi điện áp từ chuẩn RS232 của máy sang TTL

• Dùng thiết bị đeo tay kết nối tới máy và giao tiếp

• Gửi mã kết nối tới máy đo đường huyết, sau đó đợi và xác nhận việc kết nối

• Gửi mã tải xuống dữ liệu và phân tích dữ liệu nhận về

• Gửi dữ liệu cuối cùng tới Web server

Quá trình kết nối và tải dữ liệu lên Web server của máy đo đường huyết cũngtương tự như máy đo huyết áp, tuy nhiên do máy đo đường huyết đã được nhàsản xuất cấu hình sẵn một số luật nên ta cần tuân thủ theo Các thông số về mãkết nối, mã tải dữ liệu từ bộ nhớ máy…không được cung cấp sẵn, qua quá trìnhthực nghiệm, phân tích, chúng tôi đã tìm ra phương thức trao đổi dữ liệu giữamáy tính và máy đo đường huyết Từ đó mô phỏng lại quá trình này để có thểtrích rút được các thông tin hữu ích liên quan Trong phạm vi đề tài, chúng tôikhông tập trung vào nghiên cứu phương thức kết nối hay hoạt động của máy đođường huyết lên các phần thực nghiệm này không được đề cập tới trong tài liệu.

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG

Hình 3.11: Sơ đồ khối hệ thống

• Khối Web Server

Khối này thực hiện việc lưu trữ thông tin người sử dụng, tình trạng sứckhỏe của họ từ các thiết bị đeo gửi lên được trích suất và lưu trữ vào cơ sở dữliệu SQL Server Ngoài ra khối server còn lưu trữ một số thông tin về bác sĩ,

liên kết bác sĩ và bệnh nhân, thực hiện chuẩn đoán các dấu hiệu bất thường vềsức khỏe của người sử dụng để đưa thông báo tới trang web của bác sĩ.

• Khối người dùng

 Thiết bị đeo có chức năng đo thân nhiệt và nhịp tim, ngoài ra còn có

khả năng giao tiếp với máy đo đường huyết cầm tay và máy đo huyết

áp cầm tay để đọc các thông số từ các máy này gửi về server lưu trữqua kết nối Wifi

 Ứng dụng được xây dựng trên điện thoại sử dụng hệ điều hành

Android, mục đích của ứng dụng là giúp người sử dụng có thể theo dõithông số sức khỏe của mình trong thời điểm gần nhất hoặc trong mộtthời gian dài trước đó, ứng dụng còn có khả năng gửi và nhận thôngbáo từ bác sĩ

• Web Application dành cho bác sĩ

Web application được xây dựng với mục đích hỗ trợ bác sĩ trong việc theodõi tình hình sức khỏe người sử dụng, các số liệu sức khỏe của người dùngđược cập nhật tới bác sĩ khi có một dấu hiệu bất thường Từ những số liệunày, bác sĩ có thể phân tích và đưa ra lời khuyên trực tiếp tới bệnh nhân Việcnày giúp các số liệu thô được phân tích chính xác hơn, tăng độ tin cậy

3.2 THIẾT BỊ ĐEO TAY

Hình 3.12: Sơ đồ khối thiết bị đeo tay

Sơ đồ nguyên lý thiết bị.

3.2.1 Mạch cảm biến thân nhiệt

NTC-MF52-103 được gọi là nghịch điện trở, khi nhiệt độ xung quanh cảmbiến thay đổi thì giá trị trở kháng trả về sẽ thay đổi, cụ thể nhiệt độ càng cao trởkháng càng nhỏ Sự biến thiên trở kháng được miêu tả bằng phương trình

R(T) = R(To)eB(1/T – 1/To) (3.1)Trong đó:

B là hằng số linh kiện, bằng 3435K

R(To) là trở kháng tại 25oC, bằng 10kOhm

Do ngõ ra cảm biến là điện trở cần có một mạch điện chuyển đổi giá trị trởkháng này thành giá trị điện áp Giá trị điện áp sẽ được đưa tới ngõ vào chuyểnđổi tương tự sang số (ADC) của chip và xử lý thành nhiệt độ

Mạch chuyển đổi từ trở kháng sang điện áp đơn giản nhất là mạch cầu phân

áp Một điện trở được nối tiếp với cảm biến, khi cấp một điện áp xác định trướccho mạch nối tiếp này ta có thể thu được giá trị điện áp điểm giữa cầu phân ápthay đổi theo trở kháng của cảm biến Từ các giá trị của linh kiện có thể tính toán

ra được trở kháng của cảm biến và nhiệt độ

Tính toán các giá trị linh kiện sao cho độ chính xác của giá trị đo được là tốtnhất Giới hạn điện áp ngõ vào tương tự đối với chip ESP8266 là 0-1V, do vậy đểtăng độ phần dải điện áp/nhiệt độ và tăng độ chính xác ta sẽ giới hạn điện áp ởmột nhiệt độ thấp nhất có thể (tương ứng với trở kháng cao nhất có thể) là 1V Vìthân nhiệt chỉ nằm trong dải nhỏ nên chọn nhiệt độ thấp nhất khoảng 20oC là tốtnhất Chi tiết hơn, thay vì dải trở kháng ban đầu tối đa là từ 0 Ohm (0 Volt,khoảng hơn 110oC) đến 190kOhm (1V, -40oC) ta sẽ thiết kế mạch cầu phân áp để

có dải từ 0 Ohm (0 Volt) đến 11.49 kOhm (1V, 22oC) Tính toán như sau:

Hình 3.13: Mạch cảm biến thân nhiệt

Điện trở nối tiếp với NTC được tính toán bằng công thức

Rnt=(3.3V-1V) *RNTC(T) (Cho điện áp giữa cầu bằng 1V)

Ta thử với 20oC, RNTC (20) = 12.69kOhm (có từ phương trình hoặc tra bảng)

Rnt=29.187kOhm

Chọn linh kiện có trên thị trường

Rnt=27kOhm

 RNTC=11.74kOhm

 Tmin ~= 22oC, giá trị nhiệt độ thấp nhất có thể đo được

3.2.2 Mạch cảm biến nhịp tim

Module cảm biến nhịp tim được tích hợp chung vào thiết bị đeo tay Nguồncung cấp cho cảm biến sử dụng chung với các mạch khác trên thiết bị đeo tay.Ngõ ra của module là điện áp tương tự sẽ được đưa đến ngõ vào tương tự sang số(ADC) của chip Để dữ liệu thu được có độ chính xác tốt, loại bỏ được các nhiễutần số cao, trong quá trình xử lý ta sẽ tiến hành xây dựng giải thuật lọc phù hợpvới nhịp tim của con người Thực tế cho thấy, việc lọc tín hiệu của cảm biến nhịptim trước khi xử lý cho một kết quả chính xác hơn nhiều so với các kết quả tươngứng không qua bộ lọc

Hình 3.14: Mạch giao tiếp module cảm biến nhịp tim

Ngoài ra, mạch giao tiếp còn có chức năng cho phép hoặc không cho phépcấp nguồn cho Module cảm biến hoạt động Chân MASS được thả nổi khi khôngcần đo nhịp tim và được nối đến GND khi cần đo Đây là một yếu tố để tối ưuthời gian sử dụng của nguồn Pin

3.2.3 Cổng giao tiếp có dây

Cổng giao tiếp được dùng để giao tiếp với hai thiết bị rời là máy đo huyết ápcầm tay và máy đo đường huyết cầm tay bằng chuẩn UART (UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter)

Với yêu cầu đặt ra gọn nhỏ và có khả năng thiết kế được mạch đánh thứcchip khi đang ngủ, chúng tôi đã sử dụng Socket Audio 3.5mm 4 cực 6 chân(APJ3) làm cổng giao tiếp

Nguyên lý hoạt động của mạch đánh thức Chip: Khi chip đang trong trạngthái ngủ sâu, người dùng thực hiện kết nối Jack Audio với Socket, chip sẽ lập tứcđược reset Cụ thể, ở trạng thái không kết nối Socket với Jack Audio thì chân số

1 của Socket sẽ ở trạng thái mức cao vì có điện trở R3 kéo lên nguồn Khi Jackđược cắm vào Socket, ngay lập tức chân 1 và 4 của Socket được ngắn mạch, làmcho trang thái chân reset xuống mức thấp do điện áp trên tụ C3 là 0V (chưa đượcnạp) Sau một khoảng thời gian tụ C3 được nạp đầy thông qua điện trở R1 làmcho chân reset chip lên mức cao, do đó tạo ra 1 xung reset đánh thức chip

Hình 3.15: Socket Audio 3.5mm

Hình 3.16: Mach giao tiếp với thiết bị rời thông qua Socket Audio 3.5mm

3.2.4 Mạch chip ESP8266

Chip ESP8266 đóng vai trò là bộ điều khiển trung tâm, xử lý tín hiệu điện áp

từ hai cảm biến nhiệt độ và cảm biến nhịp tim, đồng thời có cổng giao tiếpUART luôn sẵn sàng để kết nối với hai thiết bị rời là máy đo huyết áp và máy đođường huyết Sau quá trình xử lý và thu thập dữ liệu hoàn thành Chip sẽ bắt đầukết nối Wifi tới AccessPoint để gửi dữ liệu đã đo đạc lên Web Server Để thiết bị

có thể hoạt động ổn định cần một giải thuật ngủ và thức phù hợp, tránh tiêu tốnquá nhiều năng lượng của thiết bị Các linh kiện trên được gộp chung lại mộtmạch nhỏ và đặt trong một thiết bị đeo tay do chúng tôi thiết kế

Hình 3.17: Chip ESP8266 và mạch đa hợp tương tự 4 sang 1

Các chân G0, G2, G15 được sử dụng để lựa chọn chế độ Boot cho chip, G2

và G0 được đặt mức cao, G15 được đặt mức thấp chip sẽ khởi động ở chế độchạy bình thường, ngược lại chip sẽ khởi động ở chế độ Flash firmware khi đặtG0 ở mức thấp Chúng tôi đã thiết kế thêm JP3 để hỗ trợ lúc bảo trì và nâng cấpfirmware

Do chip ESP8266 chỉ có một ngõ vào tương tự nên để có thể giao tiếp vớinhiều cảm biến có ngõ ra điện áp cần thiết kế một mạch đa hợp tương tự bênngoài Chúng tôi đã lựa chọn IC CD4052, là IC đa hợp tương tự bốn sang một, cóhai kênh IC này thường được sử dụng trong các mạch xử lý tín hiệu và có ưuđiểm là điện trở dẫn rất nhỏ

3.2.5 Khối nguồn và mạch đo điện áp Pin

Khối nguồn có khả năng cung cấp điện áp 3.3V cho chip và toàn bộ linh kiệntrong các khối khác hoạt động Do dòng hoạt động của chip lúc cao nhất có thểđạt 400mA nên chúng tôi sử dụng Pin loại LiPo 1 cell cho khối nguồn, điện áptối đa có thể là 4.2V Pin LiPo là loại pin có dòng xả tức tời cao và nhỏ gọn đồng

thời cũng rất phổ biến trên thị trường là những lí do để chúng tôi lựa chọn IC ổn

áp được dùng là ASM1117 3.3V có dòng tối đa khoảng 800mA

Hình 3.18: Mạch nguồn và mạch đo điện áp Pin

Mạch đo điện áp Pin dùng mạch cầu phân áp đơn giản hai điện trở Khi đầyđiện áp Pin là 4.2V và khi điện áp còn 3.7V là điện áp yêu cầu cần được sạc Như

đã đề cập, ngõ vào tương tự chip có giới hạn trên là 1V, do đó mạch cầu phân áp

sẽ chia áp sao cho khi đầy Pin (4.2V) điện áp ngõ ra mạch là 1V

R13 / (R12 + R13) = 1 / 4.2

 Lựa chọn R12=18kOhm, R13=5.6kOhm

Cùng với dữ liệu cảm biến dung lượng pin còn lại cũng sẽ được gửi lênSever và hiển thị trên ứng dụng Android Mục đích của việc đo điện áp pin làcung cấp cho người dùng biết thời điểm cần sạc pin

3.2.6 Giải thuật điều khiển

Với tính thương mại được tính đến, thiết bị sẽ có hai chế độ hoạt động, chế

độ AccessPoint và chế độ Station Khi sản phẩm mới hoàn toàn, thiết bị đeo taychưa thể kết nối được với bất kỳ AccessPoint nào Khi đó thiết bị được chúng tôilập trình ban đầu với chế độ AccessPoint (gọi là AP-ESP để tránh nhầm lẫn) AP-ESP khi đó phát Wifi như một AccessPoint không dây, lập trình một Server lắngnghe với IP 192.168.1.1 trên AP-ESP Chế độ này chỉ chạy một lần duy nhất chođến khi kết nối được với một AccessPoint mà người dùng cung cấp Người dùngbây giờ cần dùng điện thoại kết nối tới AP-ESP sau đó mở ứng dụng Android,dùng giao diện để cung cấp các thông tin của các AccessPoint mà sau này thiết bị

đeo sẽ kết nối rồi gửi tới AP-ESP Thông tin cần cung cấp ở đây bao gồm hai tênWifi và mật khẩu

Hình 3.19: Lưu đồ hoạt động của chip ở chế độ AP-ESP

Khi đã kết nối thành công với AccessPoint được cung cấp, thiết bị đeo sẽ lưulại danh sách AccessPoint này lại đồng thời chuyển sang chế độ Station Bây giờthiết bị sẽ không còn phát Wifi mà chỉ làm nhiệm vụ thu thập cảm biến và gửilên server qua kết nối với AccessPoint đã được cung cấp ở chế độ AP-ESP